浅谈建筑电气节能设计

　　摘要：从供配电系统、电气照明以及新技术等方面，对建筑电气节能设计中涉及的主要内容、注意事项及方法进行了阐述。指出了在电气节能技术推广应用过程中存在的尚有争议的问题。
　　关键词：电气节能；供配电；照明
　　
　　
　　1供配电系统设计中的节能措施
　　1.1正确的负荷计算是供配电系统安全可靠、经济合理运行的重要保证
　　(1)工程项目总用电量的计算在不同的阶段应采用不同的方法。规划阶段一般采用负荷密度法，方案阶段宜采用单位指标法，初步设计及施工图设计阶段可采用需用系数法。
　　(2)选择合适的系数。不同的用电设备对应不同的需用系数，而相同的用电设备，由于运行数量不同，其需用系数也会不同。
　　(3)参考成熟的数据。不同的建筑性质有不同的用电指标，而相同的建筑性质在不同的地区其用电指标也有差别。
　　(4)根据总用电量决定系统的供电电压等级。用电单位总用电量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜以10(6)kV供电，以下可由低压供电；对于单台大容量用电设备的供电电压选择，应根据当地的供电条件及大容量电机起动时对变压器的影响来决定，一般以350kW作为高、低压供电的分界点；对低压供电的照明负荷，线路电流≤40A时，宜采用220V单相供电，线路电流>40A时，宜采用380/220V三相供电。
　　(5)优化系统的运行方式。对空调系统、给排水系统、电梯、照明等用电设备进行程序化、智能化控制，使各种用电设备在每天的不同时段或每年的不同季节均运行在最经济合理的状态。
　　(6)力求配电系统的三相平衡。对照明负荷、分体空调、热水器、插座等单相负荷的配电不仅是在图面上配平，而是要从实际使用情况来判断运行时是否真正能达到三相平衡。
　　(7)对各用电设施进行电能计量，以便对用电进行节能管理。电能计量表计应符合国家有关要求，检测参数包括电压、电流、电量及功率因数等。
　　1.2提高功率因数，增加系统的有效输出
　　(1)选择各用电设备时，应将其功率因数作为一个重要指标，从而保证配电系统有一个较高的自然功率因数值。
　　(2)当配电系统中自然功率因数达不到电网规定要求时，必须采用电力电容器进行补偿。(国家规定值：高压用户0.95，低压用户0.90。)
　　(3)电容补偿可根据实际情况分为：高(中)压补偿、低压补偿；集中补偿、就地补偿；手动补偿、自动补偿；或多项结合等方式。
　　(4)线路谐波较严重时，应串联电抗器对电容进行保护。
　　1.3减少高次谐波，降低系统的无功损耗
　　(1)选择谐波指标符合要求的电力、电子设备，特别是一些容易产生谐波的设备，如UPS、EPS电源、变频器、软起动器、大型调光装置、医疗检查设备等。
　　(2)由于谐波分布的多变性及计算的复杂性，谐波问题难以在设计阶段得到完全解决，故还应考虑在运行调试过程中增加抑制谐波设施的可能性。
　　(3)谐波指标以电力系统公共连线点为分界，对公共电网及用户均有具体的规定。电网谐波指标是指谐波电压的畸变率；用户谐波指标是指谐波次数对应的谐波电流值。
　　(4)不同使用性质的公共建筑，其低压配电系统中谐波骚扰等级有不同的规定。谐波骚扰等级共分为4级。
　　(5)配电系统设计时应在多个环节考虑谐波产生的影响。如保护接地采用TN-S制，可防止谐波引起的中性点电位升高；变压器绕组采用Dyn11可抑制3次谐波；选择中性线及相同截面的相线是为了解决谐波引起的中性线电流的增大；计算变压器负荷率时应考虑谐波引起的变压器降容等问题。
　　(6)根据实际情况，合理选择滤波设备(有源、无源)，并将其设置在恰当的部位(主干线或干扰源处)。
　　1.4合理选择配变电所位置，减少线路长度，降低供电损耗
　　(1)配变电所位置应尽可能深入或接近负荷中心，同时还要兼顾进出线容易，吊装、运输方便，是否有爆炸危险介质、腐蚀性气体、渗漏、结露等影响供电安全的因素存在等情况。
　　(2)对不同的用电设备及不同的供电距离，要进行电压降计算，不能因为节能而影响供电质量。
　　(3)正确选择供电线路的截面，尽量减少线路阻抗，从而降低损耗。计算时应同时考虑敷设方式、环境条件、计算电流等因素。
　　(4)尽可能改善变配电设备的运行条件。由于变压器、电缆等设备的正常工作温度接近100℃，大量的热量滞留在变电所及线路通道中，如不及时排出，将造成配电设备的降容，故在自然通风达不到效果时，应采用机械通风，有条件的可配置空调设备进行降温。
　　2电气照明节能
　　2.1严格按照国家规定的照明功率密度值选择光源种类及数量
　　(1)不同建筑、不同功能、不同场所(室内、室外)选择不同的照明功率密度值。
　　(2)尽快完成从现行值到目标值的过渡。
　　2.2正确选择灯具及附属装置
　　(1)选择光源应从运行能耗、使用寿命、发光效率及产品价格等多种因素进行综合考虑。根据不同的场合(高度低于4.5m)，优先选用细直管荧光灯(T8、T5)、紧凑型荧光灯(H型、U型、螺旋型)、金属卤化物灯、高压钠灯及发光二极管LED等。
　　(2)所配灯具的效率不应低于国家有关规定。开敞式为75%，格栅或透光罩为55%～65%。
　　(3)选择符合国家标准的电子镇流器或节能型电感镇流器。
　　2.3照明节能控制
　　(1)室内走廊、楼道及室外景观照明、道路、广场等公共区域的照明可根据时间及采光状况进行分区、分组集中控制；住宅楼道宜采用红外探测器加光控或声控加光控的节能自熄开关，但应急时应能强制点亮(规范要求)。
　　(2)宴会厅、体育场、候机厅等公共场所的照明可根据实际使用状况设置调光控制系统。
　　(3)旅馆客房内设置节能控制总开关。
　　(4)办公室照明控制应根据灯具数量、采光窗位置、光照强度及有无人等各种情况进行综合考虑。
　　(5)有条件时，可考虑利用导光或反光装置将天然光引入室内作为照明，或利用太阳能、风能作为照明电源。
　　2.4照明节能管理
　　(1)以用户为单位计量和考核照明用电量。
　　(2)定期清洁光源及灯具，保证平均照度。
　　(3)定期更换符合设计要求的光源，达到正常使用效果。
　　(4)主要场所的照明设施应定期巡视和进行照度检测。
　　(5)装饰设计单位及安装单位应纳入照明节能管理体系。
　　2.5照明节能效果评估
　　照明节能的效果对比情况如下：采用紧凑型荧光灯比白炽灯省电约75%；T8荧光灯管比T12省电约10%；T5荧光灯管比T8省电约20%；高压钠灯、金属卤化物灯比高压汞灯省电约60%～70%；电子镇流器比传统镇流器省电约60%；采用照明节能控制系统可省电约10%～30%。
　　3电气节能新技术
　　供配电系统中的节能技术包括低损耗变压器S11、SC10；高效电机Y2；节能耐腐型电缆桥架QGQJ；消除高次谐波装置(采用有源、无源滤波装置)；克服三相不平衡装置；稳定供电电压开关；浪涌吸收装置；无功补偿电容装置；各种调速节能装置(采用液力、斩波、变极、变频、电磁、晶闸管等)。
　　建筑设备监控系统监控对象包括冷冻水及冷却水系统；热交换系统；采暖通风及空调节系统。给排水系统；供配电系统；公共照明系统；电梯和自动扶梯系统。
　　考虑到投资、设备用房及管理人员综合技术水平等因素，一些设备供应商及专业公司根据客户要求，开发了单项节能技术，如照明总线控制技术、电能管理装置、空调系统节能自动控制装置、电梯群控装置等。
　　4电气节能技术推广应用中几个有争议的问题
　　(1)使用变频器、晶闸管等电子产品进行系统节能控制所产生的谐波问题。
　　(2)采用节能技术将大大提高项目的初期投资及维护成本问题。
　　(3)按经济电流选择导线截面迟迟未能推广问题。
　　(4)高层住宅楼道照明自熄开关应急情况强制点亮问题。
　　5结语
　　改善公共建筑的使用环境、提高能源利用效率、建设环境友好型和资源节约型社会是我国政府乃至世界各国的基本国策。建筑电气节能具有重大的政治意义和深远的历史意义。节能法规的制订执行、节能技术的推广应用需要政府有关部门、勘察设计单位、施工安装单位、开发商及每个公民共同努力，政策实施过程中产生的矛盾和困难需要各方共同来完善、克服和解决，从而使节能法规更具有前瞻性和可操作性，节能技术更具有先进性和经济性。