建筑电气节能设计及照明节能设计

丛超 朱明伟

中建八局第一建设有限公司， 山东 济南 250014

摘要：目前，在不断完善建筑物功能设计的同时，也要注重对能耗的控制，加强建筑电气节能设计及照明节能设计，进而从根本上提升建筑物的综合性能，一方面提高建筑物的能源利用率，节约能源；另一方面，推动建筑电气行业朝着节能方向发展进步，提升建筑电气系统的系统性和实用性。建筑功能的实现离不开电气系统，因此，建筑物中需要预留大量的电力负荷和用电接口，以满足建筑物不同功能和不同场景的使用要求，提升用户的体验感。此外，建筑物在后期运行过程中需要从运行成本和能源消耗等方面综合考虑，以合理控制能源的利用。可以从设计阶段就开始着手优化、完善建筑电气节能设计和照明节能设计，显著提升建筑物的节能效果。本文将从电气节能、建筑电气节能设计及照明节能设计的原则、建筑电气节能设计、建筑照明节能设计要求、建筑照明节能设计等方面来进行深入剖析。

关键词：建筑电气；节能设计；照明节能

引言

照明是人类生活不可或缺的需求，同时，照明系统是建筑物的主要组成部分。随着建筑行业的迅猛崛起，建筑的结构和功能逐渐繁杂，对照明系统设计的要求也越来越高。如果建筑照明系统设计不合理，就会消耗大量的能源，只有将节能理念贯彻始终，才能最大限度地降低能源的消耗，为人类打造一个绿色、环保的生活环境，有利于建筑行业的长远发展。

1现代建筑电气节能设计原则

建筑电气节能设计符合现代建筑的绿色发展主题，力求在满足建筑基本使用功能的条件下，实现环境保护、资源节约的目的。近年来，科学技术迅猛发展，建筑行业也随之创新，诞生了一系列新工艺新技术。在建筑电气设计过程中，如何最大限度地运用新兴技术与手段、合理选择各种电气设备及系统元件用以实现建筑的节能，是建筑电气设计工作中需要着重思考的问题。从当下我国建筑电气行业节能创新技术的应用及设计情况分析，国内建筑电气行业对于电气节能设计的认识还不够深刻，具体表现在对于不同类型建筑节能设计理念认识不足，对于各类节能设备与系统的了解不够深入，选择能力有所匮乏，影响了建筑电气节能设计的进程。对于建筑电气设计人员而言，在进行电气设计的同时，应从各种电气设备的节能性能入手，结合建筑项目自身的特点及建筑需求，实现优化电气设备节能性能，提高其经济型，并采用合理的节能设计方法，控制建筑工程的建设以及使用成本。

2建筑电气节能设计及照明节能设计

2.1降低配电变压器损耗

变压器的损耗主要包括空载损耗、负载损耗、介质损耗和杂散损耗，由于后两者值较小，通常不考虑。空载损耗：主要是铁芯损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗，俗称铁损，其值与铁芯的磁通密度、材料特性、厚度、形状、工艺等因素相关。只要变压器投入运行，维持励磁，就会产生铁损，铁损接近于固定值，不论负荷大小、有无，该损耗都将发生。负载损耗：主要指由于负载电流在线圈内发生的损耗，故称为“铜损”，其值与负荷率的平方成正比。降低变压器损耗的措施主要有以下几点。①选择高效、低损耗的节能变压器。如选择非晶合金变压器，以1600kVA电工钢带干式变压器为例，查阅《电力变压器能效限定值及能效等级》（GB20052-2020）可知传统10/0.4kV，1600kVA干式变压器能效等级为二级时的空载损耗约1665W，非晶合金干式变压器能效等级为二级时空载损耗约645W。非晶合金干式变压器的空载损耗比电工钢带干式变压器少1020W，一年可节省电能损耗1020Wx8760h=8935kW·h，20年累计节电20x8935=178704kW·h，按商业电价0.8元/kW·h计算，则20年可节省电费142963元，节省的电费比非晶合金干式变价格和同容量的钢带式变压器价格要高得多，20年后必然会有更先进更节能的产品来替代，因此建议变压器优先选择至少二级能效的非晶合金干式变压器。②设计时应选择合理的变压器容量。因负载损耗和负荷率的平方成正比，负荷率降低会使负载损耗大幅下降，有利于节能。然而过低的负荷率将加大变压器容量及其设备费，同时增加空载损耗，应进行全面的技术经济分析。此外，还要考虑负荷计算的准确性，以及不同行业、不同负荷性质等多种因素对变压器负荷率的影响。故在综合考虑用户负荷的情况下，设计时尽量保证变压器在75％～85％负荷率③宜在变电所内设置偶数台变压器，变压器之间两两联络；符合率不高且满足负荷等级要求情况下可切除其中一台变压器，对于容量较大的季节性负荷宜采用专用变压器供电便于不用时切除，以减少空载损耗。

2.2合理增大建筑物采光面积，科学运用导光系统

在设计建筑物内部节能照明系统时，应从根源考虑，尽可能地减少人们对电气照明的需求，充分利用太阳光照，减少照明设备的使用范围和运用时长，从总体层面改进照明体系。一方面，在设计建筑物节能照明系统时，门、窗户与公共范围的设计要做到科学、合理，通过科学、合理的设计尽可能增大建筑物采光面积，确保阳光直接照进建筑物内。例如，在选取玻璃的过程中，应当使用透光性优良的玻璃材料，在确保玻璃隔热功能达标的基础上，尽可能增多建筑物内的采光时间。另一方面，在进行建筑电气照明节能设计时，尽可能压缩运用电能设施的时长，在总体上提高建筑物内的光照成效，可依托外部设施比如导光系统。当建筑物因为地理因素得不到阳光直射时，可以考虑使用导光系统，通过反射与折射将光导进建筑物内部，提高总体的采光成效。

2.3电动节能设计

电动节能设计也是电气节能设计的重要组成部分。一般在民用建筑物中电梯、水泵、消防风机会占有很大的比重，这些电动机在连续负荷的情况下会造成用电损耗，如果实际运行过程中用电系统的输出功率有所提升，就会与建设用地的负荷量发生冲突，在这种情况下，电动机损耗也是不可避免的。因此，对于可以从两方面进行电动机的节能设计，一方面是电动机的工作效率，另一方面是电动机的功率因数。对于电动机工作效率的调整，主要依靠变频装置来实现，结合建筑物在实际使用过程中的负荷量，设定电动机自身的运行转速，以满足实际节能需求。当然，对于电动机的节能设计，在满足相关设计规范要求的情况下，要注意采取合理的运行方式，以降低电动机运行对电网造成的冲击。尤其是对大功率的电动机，应尽量采用星三角降压、自耦降压或变频启动方式，保证电动机能够平稳启动。此外，当电动机存在轻载现象时，可以采取降低电动机转速或打开阀门、风门的方式，减少电动机在实际运行过程中的部分电量消耗。

结语

电气节能设计是在充分满足工程的基本功能以及相关工艺的要求下，减少能源的损耗，不是靠降低工程的功能标准来降低能耗，同样也不能单纯地为节能而节能增加无谓的投资，只有合理全面地做好多方面的措施，才能做到真正的节能。

参考文献

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