建筑电气设计中的节能的几点建议

2016-08-22蔡鹏

大科技 2016年24期

关键词：供配电照度电气设计

蔡鹏

（甘肃省城乡规划设计研究院甘肃省兰州市 730000）

建筑电气设计中的节能的几点建议

蔡鹏

（甘肃省城乡规划设计研究院甘肃省兰州市 730000）

随着我国社会经济的飞速发展和人们生活水平的提高，能源消耗也随之快速增长，而如何进行节能降耗，则逐渐成为了这几年研究的重点课题。本文基于此，从供配电系统、照明系统等多个方面给出了建筑电气设计中的节能建议，并对完善建筑电气设计节能的其它措施进行了简要探讨。

建筑电气；设计；节能措施

1 引言

随着我国节能减排政策在各个领域的全面实施，建筑能耗指标开始面临着更为严峻的标准，相应的建筑节能技术也不断提升。具体而言，建筑电气设计是否达到审查要求主要包括两个方面：①建筑电气设计能否满足客户所需要的相关功能，包括照明、供电、通风、采暖等等。②则是建筑的电气设计是否符合国家政策和相关电气规范要求，例如《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）中的所提出的各类要求，现行的绿色建筑评估体系中的各类评价指标等等。但由于我国在建筑电气节能方面才刚刚起步，无论是在节能技术的使用，还是在相关法规和标准的制定上，与发达国家尚且存在一定差距。基于此，了解建筑电气设计的节能要求，采取各项节能措施进行合理的规划和设计，具有重要的现实意义。

2 供配电系统的节能设计

2.1 配电变压器的节能设计

在整个建筑电气系统中，配电变压器所使用的能耗接近12%，因此，实现配电变压器的节能设计是降低整个供配电系统能耗的关键，具体可从以下几个方面着手。①在选择配电变压器的型号中，为了尽可能提升节能效率，应尽量选择安全环保型的节能变压器，例如《公共建筑节能设计标准》中所推荐的S11、S13、SCB10等10型及以上节能环保型变压器。在此基础上，所选取的变压器容量还需要能够与电气负荷有效匹配，低压侧网还应当采用闭环网络的形式以便于工作人员以负荷运行为参考并及时切换相关负荷开关，从而既保障并联变压器的运行损耗得以有效降低，又能提升电气负荷供电的稳定性。②对于整个电气系统具有较大负荷的电气设备，应当采用专用配电变压器进行供电，这样可在大功率电气设备停运时关闭该电气设备的专用变压器，从而降低整个系统的运行损耗。③建筑电气的规程指出，供配电变压器出口处的电流不平衡度应当小于或者等于10%，其干线和分支线首端的不平衡度应当小于或者等于20%，其中性线的电流不超过额定电流的25%。所以，在进行变压器乃至整个系统的设计过程中，应当尽量地减小三相不平衡度，以保证建筑电气供配电系统的节能设计。

2.2 供配电路线的节能措施

由于供配电的线路上势必会产生电阻，而根据焦耳定律，电流经过线路时势必会产生有功功率损耗状况，其计算公式为P=I2·R，其中I为相电流（A），R为线路电阻（Ω）。由于线路电流不可改变，所以供配电路线的节能工作需要从线路电阻和线路设计两个方面着手。①在导线的选用方面，可考虑选用较小电导率ρ的导线材质，如铜芯导线。②尽可能降低整个配电线路的导线总长度，常使用的措施包括结合线路功率的损失量将变压器设置在负荷中心附近减少供电距离、导线布置采用直线排布尽量不走或少走弯路以减少区域导线长度、低压线路少走或不走头线路以降低电能损耗等等。③还可考虑增大导线的截面积，即对电压损失及保护的配合方面的截面积进行合理选择，通常对于线路总长度大于100m，截面面积小于70mm2的回路，可增大其一级导线截面。

3 照明系统的节能设计

相关数据显示，照明用电在我国电能消耗占据了11%以上，具有较大的比重，因此，建筑电气的设计过程中，需要进一步加大对照明系统节能设计的重视程度。具体可从以下几点着手:

3.1 适度控制照明功率密度

《建筑照明设计标准》和对不同场合的具体的照明功率密度、视觉要求及照度标准给出了明确的规定，并给出了七类建筑108项常用的房间或场所的照明功率密度值。在实际的设计过程中，设计人员既不可片面追求过高的照明标准，也不可过于牺牲功能从而降低照明功率密度。具体而言，常使用的控制照明功率密度包括以下几点。①作业面邻近周围的照度可以低于作业面的照度，一般允许降低一级（但不低于200lx）。如办公室的进门处及不可能放置作业面的地带，均可降低照度。②通道和非作业区的照度可以降低到作业面照度的1/3或以上，这个规定符合实际需要，对降低实际LPD（照明功率密度）值有很明显作用。③对于装饰性灯具，可以按其功率的50%计算LPD值。条件允许时也可适当降低灯具安装高度，以提高利用系数，控制照明攻略密度。

3.2 选用高光效的照明光源

照明的光源是将能量转换成光的器件，更是实施照明系统节能设计的核心。因此，在照明系统的设计过程中，为了在良好的照明效果和系统节能效果取得平衡，我们必须结合实际环境选择使用适合的灯具和高效的节能光源，其中重要的参考因素为光通量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。在常见的照明光源中，压钠灯及低压钠灯具有最高的光通量，但由于这两种光源色温较低、光色偏暖，且显色指数均维持于40～60之间，容易使人眼感到失真，因此多用于广场照明或道路路灯。尤其是由汞灯组成混光灯及高显色性钠灯，其显色指数更是高达60以上，故多用于满足大型体育馆的照明需求。而稀土金属荧光灯、三基色荧光灯及金属卤化物灯三类光源，则具有较高的发光率、较好的光色选择性和较广的色温范围（大约在3100～4000K之间），所以其可以用于候机楼、候车室、会议室等小型室内照明。而稀土金属荧光灯及一般荧光灯则在各项属性参数上更为均衡，故可将其用于住宅或写字楼的照明，必要时还能够与自镇流高压汞灯和荧光高压汞灯进行组合实现更好的照明效果（注：荧光灯应采用T5、T8型，荧光灯配电子镇流器；采用金属卤化物灯时，配3C认证的节能电感镇流器）。

LED光源在民用建筑照明应用当中，存在不频闪状况，不论在调光还是掌控方面均较为便利，功率能够任意选择，能够符合LPD值在节能方面的标准。LED光源和荧光光源在同等垂直高度中的照度状况，体现出LED具备显著的节能效应。我国当前在LED照明光源的分析、运用及生产均具有突飞猛进的发展，在工程中的性价比稳步提升，在室内功能性照明的应用正在广泛普及。

3.3 选择符合节能要求的照明控制方式

在照明系统的节能设计中，照明系统的控制方式对照明系统的节能同样也起到了非常重要的作用。因此建筑电气设计过程中还需要对多种节能装置及开关进行选用。例如可将调光开关可用于客房、病房及卧室等，以便使用人员能够根据实际情况降低或提升亮度；节电钥匙开关可用于高级客房，在满足客人的要求基础上实现节能；声控、光电及程序控制开关则可用于室外照明及公共场所，节能自熄开关等可用于诸如楼梯及走道等人员短暂停留的场所，从而在节能效果和使用效果上取得最佳平衡。

4 完善建筑电气设计节能的其它措施

4.1 发展并完善新型节能技术和节能产品

随着科学技术的不断发展，建筑电气行业也有了很大的发展和进步，大量的新技术和新产品开始在建筑电气设计领域不断涌现，例如基于太阳能实现的照明控制系统、基于自我保护和神经网络的配电系统等等。这些新技术和新产品的出现对于提高建筑电气节能设计效果具有重要的意义，因此，设计人员需要完善自身对于新产品和新技术的认知，从而将这类新型节能技术和节能产品准确地用于建筑电气的设计过程之中。

4.2 将智能控制系统融入到建筑电气设计中

近几年来，随着计算机技术和信息技术的发展和成熟，智能控制系统也开始在节能领域中彰显出了重要的应用价值。以图1所示的节能变压器为例，可将使用由功率变换器和可变电抗变换器组成的变压器组，并将电子功率变换器与二次线圈相连，电子功率变换器由智能控制器进行控制，能够改变可变电抗变换器二次侧的电流，也就改变了可变电抗变换器的一次侧电流，能够实现在不变化输入电压的基础上改变可变电抗器阻抗，实现节能降耗。又以照明控制系统为例，可使用智能控制器通过处理采集到的信号，从而输出实际需要的控制信号。控制器连接两个传感器，分别是声学传感器和光学传感器，现场的声音情况通过声学传感器进行采集和处理得到模拟信号，信号输入智能控制器之后再经过模糊控制算法调整照明系统的输入电压，进而保证路灯的照度同道路上的人车流量相对应，实现最佳的亮度效果。而路段的光线阴暗程度通过光学传感器转变成模拟信号并传入智能控制器之后，控制器根据光线强度判断是否开启或关闭控制模块。