浅谈电气节能设计在建筑设计中的重要性和设计原则

　　摘要：由于近年来我国经济快速稳步的发展，能源的需求量也随之加大，能源短缺引起的供需矛盾也日益明显。据调查由于我国近年来的用电量明显增长，部分地区出现了供电短缺的现象，怎样在保证建筑功能的前提下，更好的节省能耗，是建筑设计时面临的首要难题。本文就电气节能设计在建筑设计中的重要性和设计原则做简单的探讨

　　关键词：建筑电气,节能,原则,建筑设计

　　建筑电气节能是建筑节能中的重要内容，在现代建筑的所有能耗中，各个能耗的耗电比是：制冷机组、空调设备以及通风设备等占到总建筑用电的40%~50%，照明用电占到了20%~30%，送(排)风设备与水泵等设备占到了10%~15%，其他的电梯与厨房设备等占到了 5%~15%。建筑节能措施可以有效地降低配电系统的配电损失，最大限度的降低无功的功率，提高电能的使用率。通过合理的设计、选择和使用高效的节电、省电装置来调节电压幅值、稳定三相电压、抑制谐波等措施，可以达到节电15%-20%，并且具有可靠的安全性、绿色环保性，既改善了用户的用电环境，又提高了用电设备的使用寿命。

　　一、建筑能耗

　　1.建筑能耗的组成主要有：施工中建筑能耗、生产过程中的加工、运输材料的能耗、竣工后的管理能耗、运行能耗等。其中运行能耗占据的比例最大，主要包括采暖能耗、通风空调设备能耗、室内照明设施能耗以及其他工作设备的能耗，建筑照明能耗占建筑总能耗的30~45%。

　　2.建筑能耗的现状

　　我国的建筑能耗大部分用于照明、供水、空调和其它动力设施等方面。我国总的建筑将近有430亿平方米，但其中的节能型建筑只占到1.3%左右，其余建筑无论从建筑结构还是从空调、采暖的调节系统来看，都属于高能耗的建筑，其单位面积采暖所用的能耗相当于发达国家的3-4倍。随着我国电气能源供求矛盾的日益激化，建筑电气的节能技术的发展显得尤为重要。

　　二、建筑设计中电气节能的原则：节能性，实际性，适用性。

　　1.节能性。确保建筑系统的节能性，不仅减少了不必要的能量消耗，也对电气设计工作的开展具有着重要意义。找出与建筑功能无关的能量消耗，再根据具体情况采取有效地、具有针对性的节能措施。

　　2.实际性。在民用建筑电气节能设计等一系列工作开展的过程中，必须充分考虑节能经济效益，避免产生过分依赖高端技术、高端材料，但是脱离了生活实际，让人难以负担的现象发生。这不仅增加了投资，而且在较短时间内无法产生节能效果，进而节省能源消耗。

　　3.适用性。只有满足了日常工作的适用性，才能够得到人们的支持，进而实现预期的节能目的。因此，相关人员在进行电气节能设计时，要充分考虑相关工作的适用性。

　　三、建筑电气的节能措施

　　建筑电气的节能要满足建筑物照明、供水、空调等方面的要求，不能因为要满足节能就过高的增加其运行费用，要根据实际情况考虑实际的经济利益。

　　1、配电系统的节能

　　1.1设计人员在设计时要充分考虑到系统的负荷容量、设备的供电距离以及分布特点，选择合适的供电电压，优化对供配电系统的设计。尤其是在设计过程中，供配电系统一定要做到简单可靠。

　　1.2降低线路电阻。线路上的电阻会使经过的电流产生损耗，在不改变线路电流的情况下，降低线路电阻也能减少线路的能量损耗，根据电流在线路中的运行原理，减少线路能量损耗有以下对策：①线路导线要选择电导率较小的材质，理论上铜芯导线是最佳选择，但为贯彻响应国家节约用铜的号召，在负荷量大的建筑设计中选用铜芯导线，在负荷量小的建筑设计中选用铝芯导线;②缩短导线的长度，线路设计时应尽可能采取直线走向，低压线路要减少设计回路，这不仅增加了导线的长度，同时也减少了线路往返时造成的电能损失;③增大导线的截面，较长距离的电力输送线路要综合考虑线路的热稳定性、载流量、配合保护及损失电压等，导线截面要根据情况适量增大，来以此减少输电线路的电阻。

　　1.3减少变压器之间的供电距离，当建筑物面积较大时，要增设变配电所，变压器尽量接近供电负荷中心，减少干线长度，当建筑楼层较高时，低压配电室要靠近竖井，并且应为每个竖井提供单独的干线，避免支线沿干线倒送，减少回头输电支线。

　　1.4提高电压可以有效减少电能在传输过程中的损失。有关资料显示，将电压提高10%，电能的损失可降低17.4%。

　　1.5提高功率因数，也可以有效降低电能的损耗。线路损失的电能与系统功率因数的2 次方成反比。系统设计过程中要选用合适的电气设备容量，装设并联补偿合格配套的电容器，进而达

　　2. 变压器的节能设计

　　2.1降低空载产生的损耗

　　与负载无关的空载损失是指在变压器空载作业的情况下，线路中的电流会变得很小，会造成一定的铁损。铁损包括磁滞损失与涡流损耗两项损耗，它们的近似损耗值与一次线路中的电压值的平方成正比。所以在设计中为了降低空载产生的损耗，应尽量选用技术含量高的节能型变压器，如油浸变压器、干式变压器，这些节能型变压器均采用优质的冷轧取向矽钢片，经过取向处理，变压器中的矽钢片磁畴方向大致接近，能够减少铁芯运转时的涡流损耗，变压器中的45°全斜接缝的特殊结构，有较好的接缝密合性，能减少漏磁方面的电力损耗，铜芯变压器能够增大通过电流，有效降低变压器的绕组电阻。

　　2.2降低负载时产生的损耗

　　电流通过线圈时会产生相应的电阻损耗，即铜耗。其值的影响因素有绕组的电阻以及其中电流的大小。变压器在不同的额定负载下产生的损耗为Pcu 与Pfe 之和。因此我们可以得到公式：△P=P0+β2PK 来表示变压器的功率损耗(其中△P—变压器有功损耗;P0—变压器空载损耗;PK—短路损耗;β—负载率)。为了降低负载时产生的损耗可以选用阻值较小的绕组，例如铜芯变压器。

　　2.3优化变压器的运行

　　选择容量与负荷相匹配的变压器，合理分配负荷，使其保持在高效率、低耗能的工作状态下。此外还要根据负荷的变化调整变压器的台数，尽量并联运行同一变电站的变压器。另外，控制各类非线性用电设备工作过程中所产生的高次谐波，减少变压器、电动机和线路的损耗，降低变压器运行时的温度，选择合理的接线方式，实现三相负荷的平衡。

　　3.照明系统的节能

　　照明系统的节能是指在不影响作业视觉要求、不降低照明质量的前提下，进一步减少照明过程中光能的损失，使光能的利用率发挥到最多限度。

　　3.1利用自然光照明

　　在设计过程中应充分的利用自然光，将自然光与人工照明有机的结合在一起。如设置大面积的顶部天窗，适用光导纤维等新型技术进行采光，减少人工光源的照明。

　　3.2选用高效的节能光源。按照照明设计的规范规定，针对不同的场所，照明设备的配置都有严格的标准，不能随意更改，但是可以通过选择高效节能光源来有效地降低在单位面积灯具的功率。

　　3.3推广使用电子镇流器、节能型电感镇流器等一些低能耗的光源附件。例如室内照明设备可以采用LED灯进行照明。

　　四、结语

　　建筑电气的节能，不能只靠节能技术的创新和科技的发展来进行，更重要的是培养以及提高我国全民的节能意识，养成良好的节能习惯。在推广使用新技术、新科技的同时，还要有法律和行政等部门配合和宣传。而广大的电气设计人员在设计方案选用新设备时，一定要充分了解其原理、性能、效果,反复比较设计方案，拿出一套行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。

　　参考文献

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　　[4] 张俊起 王金海 .照明电气节能设计在民用建筑工程中的应用[J], 科技信息2011年 第16期

　　本文选自《工业设计》。  《工业设计》杂志是目前国内唯一专业报道工业设计的综合性期刊。《工业设计》杂志为月刊，国内外公开发行，内页128P国内统一刊号：CN23-1516/T，国际标准刊号：ISSN1672-7053。

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