郑州市重点建设工程质量监督站 魏新亮 郑宏杰

建筑电气节能措施探讨

郑州市重点建设工程质量监督站 魏新亮 郑宏杰

我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%，上升到近年的27.8%。可见，建筑能耗已成为危及社会可持续发展的一个重大问题，建筑节能已是当前一项极为紧迫的任务。电气能耗是建筑能耗的主要构成之一，控制建筑电气能耗和有效提高能源利用效率是建筑节能的重要因素。为此，国家相关部门相继在2004年出台了《建筑照明设计标准》（GB50034）、2005年《公共建筑节能设计标准》(GB50034)、2007年《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411）一系列标准和规范。在建筑电气设计时认真考虑并采用节能措施是实现电气节能的有效途径。

一、建筑电气存在能源浪费的原因

1.不合理的设计导致能耗高。变配电及采暖、通风、给水、排水等设备都存在设备选型和运行方式的不合理导致设备效率过低，能耗增加。

2.不合理的系统造成空调能耗高。不合理的系统运行方式，导致空调系统效率过低。例如，由于系统不合理和缺少有效的调节手段使冷机、水泵、风机长期在偏离高效的状态下工作，导致其能源利用率不足高效工况点下的50%；停止的冷机未能及时关闭水回路，使得相连接的循环水泵只能多台运行，水泵的能耗增加一倍；承担能量输送功能的风机水泵由于设计偏大，实际上长期小温差运行，使得风机水泵的能耗高于正常状况一倍或更多。

照明系统存在着能耗高的现象。照明光源、控制方式选择的不合理导致照明系统能耗高，照明系统中盲目的提高照度标准，灯具或光源过多使能耗增加。

3.不合理的运行制度（控制方式）导致空调能耗高。不合理的运行制度导致空调系统运行时间过长，下班后系统继续运行，或部分设备持续运行，消耗大量电能。此外，由于极少部分建筑在夜间要继续使用，导致整个系统24小时连续运行，也造成巨大浪费。

二、建筑电气节能原则

建筑电气节能应以满足要求、经济合理、技术先进的原则。

1.满足建筑物的功能。即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，使得舒适卫生；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

2.建筑电气节能应遵循经济合理原则，应考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。

3.节省无谓消耗的能量，要先找出哪些地方的能量是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采用什么措施节能。

三、建筑电气节能措施

建筑电气节能措施主要有：合理的供配电系统、建筑照明节能、建筑电气设备的节能、提高系统功率因数、消除高次谐波等。

1.合理的供配电系统。根据用电负荷容量及其分布、用电设备的特点及负荷等级，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行，使其在运行中的损耗降至最低，实现供配电系统的经济运行，达到节能的目的。

（1）节能型变压器具有损耗低、重量轻、噪音低、效率高、抗冲击、节能显著等优点，能获得相当大的能源节约和减少温室气体排放。如S11型变压器与S9型变压器相比，空载损耗平均降低30%，空载电流平均下降70%，变压器噪音平均下降7~10dB。因此，采用节能型变压器存在着巨大的节能潜力。

（2）变配电室位置应尽可能深入或接近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200m以内，减少线路成本及电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

（3）根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，变压器负载率宜为0.7~0.85，其接线应能适应在负荷变化时按经济运行原则灵活切换变压器，使变压器在最佳状态下运行。力求配电系统三相平衡，对照明负荷、分体空调、热水器、插座等单项负荷的配电不仅在图面上配平，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。

（4）合理选择供电线路的截面，在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下尽量减少线路阻抗，降低电能损耗。计算时应同时考虑敷设方式、环境条件、计算电流等因素。

2.建筑照明节能。建筑照明节能就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度地利用光能。

（1）选择合理的照度标准。《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定了建筑物中各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等，照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率。

（2）选择高效节能光源。光源是照明节能的首要任务，光源的主要性能有显色指数、使用寿命、起点性能、调光性能等。在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）、紧凑型荧光灯及LED光源，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

（3）选择节能型镇流器。节能型镇流器自身功耗比传统电感镇流器低40%~60%，并具有无电磁干扰、不受瞬间过电压的影响、使用寿命长等优点，因此，合理选择镇流器对节能有一定的现实意义。

（4）合理选择照明控制方式。根据照明开启频繁程度等特点，可采取分区控制灯光或适当增加开关点。目前常用的控制开关有触摸式延时开关、声光控延时开关、红外式延时开关等。

3.建筑电气设备选择及运行中的节能。将能耗大的用电设备改为节能设备。由于建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑等工种的设备配套的，因此建筑运行设备中主要考虑电动机选择及其运行中的节能。由于电动机额定功率因数一般都不超过0.8，故会产生无功损耗，这不但使用电损耗加大，还会导致电源电压降低。解决的办法是增加新型功率因数补偿电容器，采用无功补偿的办法降低电能损耗。运行中尽可能减少电机轻载和空载运行，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载变化相适应，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。在设备控制中应采用建筑电气设备自动化系统（BAS或BA系统），节能效率可达10%~30%，减少无谓能耗。

4.提高系统功率因数。提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。首先应提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求；其次采用电容器补偿以提高功率因数。一般采用在变压器低压侧集中补偿的办法，对容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿。用户终端就地补偿可使线路损率减少20%，同时减少电压降，改善电源质量。

5.消除高次谐波。消除高次谐波，降低系统的无功损耗，是电气节能的一个途径。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点位升高；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。选择谐波指标符合要求的电力、电子设备，特别是容易产生谐波的设备，如UPS、EPS电源、变频器、软启动器、大型调光设备、医疗检查设备等。根据实际情况选择，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）。

四、电气节能新技术展望

随着科技的发展及电气工作者对节能技术的深入研究，一些节能新技术不断涌现并逐渐得到应用。供配电系统中节能技术有：S11节能变压器、Y2高效电动机、消除高次谐波装置、无功补偿电容装置、浪涌吸收装置、克服三相不平衡装置、各种调速节能装置等；建筑设备综合监控系统；一些单项技术：照明总线控制技术、空调系统节能自动控制装置、电梯群控装置、电能管理装置等；在综合利用能源中，太阳能光伏电源系统也逐渐应用于我们的生活中。随着这些新技术不断应用及改进，其技术也将愈加完善和成熟，必将在电气节能领域起到更大的作用。

建筑电气节能潜力巨大，且建筑电气节能过程贯穿于项目的决策、设计、施工、运行等整个周期。对于电气工作者而言，应精心考虑设计方案，选用先进的设计技术。在选用节能的新设备、新材料上，应从技术、经济、施工可行性等方面进行比较后，再选定高效节能设备（材料）。在后期设备运行中，应加强运行制度、人员培训教育、设备更新维护等方面的管理工作，以达到真正节能的目的。