建筑电气节能设计及照明节能设计

何天南

广东博意建筑设计院有限公司武汉分公司 湖北省武汉市 邮编： 430062

摘要：在日常生活生产中，在建筑物装饰、使用的过程中，均会应用到大量的电气设备和照明装置，消耗了大量的电力资源。工作人员未充分落实电气节能设计与照明节能设计方案，会导致电力资源出现大量浪费的现象。在现代化的建筑建设与使用过程中，应不断加强电气节能设计与照明节能设计的相关工作，提高电力资源的使用效率，以达到建筑节能环保、降低能源消耗的目标，构建低碳社会。本文将在分析建筑电气照明系统的节能设计原则的基础上，对建筑电气节能设计及照明节能设计进行探讨。

关键词：建筑；电气；节能设计；照明；原则

1建筑电气照明系统的节能设计原则

1.1经济性原则

在建筑设计中需要满足建筑物良好的人工环境，为居民提供必备的电气能源和动力，在保证居民的用电设施条件下，优化配电设计，促进电气能源的合理化使用。同时需要保证建筑物周边的公用设施照明强度，满足建设区舒适的卫生环境和各项运输通道的畅通运行。

1.2环境保护原则

在建筑电气照明节能设计里，实行绿色照明是最关键的环节。绿色照明是指在保证居民日常工作和生活的照明需求这一前提下，实现最低的照明能耗。此外，还应该考虑经济投入，不应追求节能而盲目增加项目成本。设计师应该优化布线设计，减少电缆路径的长度寻找最近距离，以减少照明线的能量消耗。

1.3功能性需求原则

建筑电气照明的规范布局有助于减少能耗，正常来说可以将总能耗减少４%左右。为降低输电线路的电耗，可利用低电阻导线，调整布局线路的总长度。人们日常生活中频繁接触到的灯具开关，也会损耗相应的电能，可以从开关的节能设计来达到减少电能的损耗。

2建筑电气节能设计

2.1电动机的节能设计

电动机的电能消耗主要是因为电动机连续负荷，输出功率较大与建设用地的负荷量不匹配，从而导致大量的电能消耗。电动机的节能设计需要从提高电动机的工作效率和功率因素两方面来设计。针对电动机的工作效率可以采用变频装置，设计人员需要根据实际上负荷量调速电动机的运行转速，达到电动机的节能效果。针对电动机的功率因素，设计人员需要提高电动机的功率因素，从而提高电动机的输出功率。例如，设计人员在电动机的节能设计上需要明确负荷是连续的还是断续的，若是连续负荷，设计人员需要了解。采用电动机输出功率是否与当地负荷量相匹配，在电动机轻载时打开风门和阀门，降低电动机的运行转速，降低电动机的电能消耗。

2.2供配电系统的节能设计

供配电系统的节能设计需要设计人员根据当地建筑工程的负荷指标进行计算，选择适合的节能设备和供电距离及分布，提高供配电系统的可操作性，达到节约性原则。例如，供电线路上有电流通过，线路电阻会影响供配电系统的电能损耗，因此，设计人员需要减少供电距离，采用电导率找小的线路材料作为导线，同时，增大线路横截面积，保证线路的供电量和动热稳定，从而有效减少线路传输上的损耗。

2.3变压器的节能设计

变压器的电能损耗主要分为两个方面，一方面是变压器与负载无关的空载损失，另一方面，是变压器与负载成平方比的负载损失。变压器的负荷率较低时，变压器自身损耗所占的比例较大，变压器效率较低，变压器的电能损耗增加。因此，在变压器的选择上可以合理选择变压器的容量、线缆等方式，从而减少变压器的电能损耗。例如，针对气候变化明显，居民用电量差距较大的城市来说，可以装设两台变压器联合使用，在建筑用地负荷量较小时，停用其中一台变压器，来降低变压器的电能损耗。

3建筑照明节能设计

3.1制定合理的照明节能方案

设计人员在进行照明节能设计过程中，应明确《建筑照明设计标准》的具体内容，并严格按照相关要求进行工作。设计人员应深入建筑现场进行全面考察，重点分析建筑物照明设备的实际照度程度、实际使用情况，提前制定科学有效的照明节能方案，以选用更科学有效的照明节能装置、照明节能方法。若建筑工程处于自然采光较好的位置，设计人员在进行照明节能设计时，可充分利用自然光进行照明，降低照明节能装置的运行效率，有效减少照明节能装置的使用数量；也可积极采用现代化先进的太阳能技术储备电能，应用到夜晚建筑照明中。除此之外，太阳能节能技术属于可再生能源技术，可在充足的光照地区正常使用，满足建筑物照明节能的需求，提高建筑物室内温度，并降低电气能源的损耗。

3.2科学选用节能照明装置

设计人员在进行照明节能设计过程中，需要在保证建筑实际照明需求的基础上，科学选用节能照明装置，现阶段，应用较广泛的节能照明装置为LED节能灯。LED灯是现代化新型节能灯具，具有照明效果好、使用寿命长、电器能源消耗小、节能环保等优势，适合在多种类型的建筑物中使用。LED灯以控制电路的方式运行，可与太阳能电池板进行有机结合，采用有效的处理措施，将太阳能电池板中的光能有效转变为电能，可将其保存在电池板中作为LED灯照明的主要能源。LED灯具有智能化、自动化、节能化等特点，其可自行检测到建筑周围的环境对照明的需求，再进行智能化、自动化控制，合理判断环境的亮度，并根据实际情况设置亮灯行为及亮度。除此之外，可以使用节能环保的电子镇流器，其优势具有运行功率较小的特点，是普通镇流器运行功率的30%。若两种镇流器使用相同的36W荧光灯，电子镇流器正常使用过程中，运行功率控制在0.9W，具有较好的节能环保、降低电气能源损耗的效果。设计人员需要不断对照明节能技术进行改进、创新，可利用天然光、光纤照明等方式，提高电气能源的使用效率，降低电气能源的消耗和浪费，不断延长照明节能装置的使用年限。

3.3 镇流器的谐波电流限值。照明设备的谐波限值应符合相关要求。

25W以上的灯管配电子镇流器时谐波比较大，但还可接受； 而25W及以下的，其3次谐波限值超过86%，3次谐波在中性线 3倍叠加，使中性导体电流达到相导体基波电流之258%， 则是难以承受的，必须引起重视。照明设计时应采取如下手段之一避免：

一座建筑内不要大量选用≤25W灯管配电子镇流器（包括T5-14W和T8-18W）；如必须选用，设计中应注明镇流器特殊订货要求，规定其较低的谐波限值；按可能出现的3次谐波值设计照明配电线及中性导体截面。镇流器的功率因数。电感镇流器的缺点之一是功率因数低，需要设计无功补偿；而25W以上灯配电子镇流器时，其功率因数很高，可达0.95以上；但设计时应注意小于等于25W的灯配电子镇流器时，则由于谐波大，而导致功率因数下降，甚至可能降低到0.5～0.6，不能采用电容补偿，只能用降低谐波的办法解决。

3.4 照明控制与节能

（1）照明控制方式对节能的影响。照明控制主要分为自动控制和手动控制，自动控制包括光控、时钟控制、红外线控制、声控、智能照明控制等。主要目的之一就是通过合理控制照明灯具的启闭以节约能源。

（2）公共建筑应采用智能控制。体育馆、影剧院、候机厅、博物馆、美术馆等公共建筑应采用智能照明控制，并按需要采取调光或降低照度的控制措施。

（3）住宅及其他建筑的公共场所应采用感应自动控制。居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外应采用节能自熄开关。此类场所在夜间走过的人员不多，但又需要有灯光，采用红外感应或雷达控制等类似的控制方式，有利于节电；如采用LED灯时还可以设置自动亮暗调节，对酒店走廊、电梯厅、地下车库等场所比节能自熄开关更有利，满足使用要求。

（4）地下车库，连续在岗工作而只进行检查、巡视或短时操作的场所应采用感应自动光暗调节（延时）控制。

（5）一般场所照明分区、分组开关灯。在白天自然光较强，或在深夜人员很少时，可以方便地用手动或自动方式关闭一部分或大部分照明，有利于节电。分组控制的目的，是为了将天然采光充足或不充足的场所分别开关。

公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，已采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。

（6）宾馆的每套或每间客房应装设独立的总开关，并宜采用钥匙或门卡锁匙节能开关，控制全部照明（除外进门处廊灯）。

（7）道路照明按路面亮度或（和）季节、天空亮度自动时间控制开关灯，按人、车流定时或自动调控路面亮度。

道路照明采用集中遥控系统时，远动终端宜具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动控制功能。同一照明系统内的照明设施应分区或分组集中控制。宜采用光控、时控、程控等智能控制方式，并具备手动控制功能。

道路照明采用双光源时，在“半夜”应能关闭一个光源；采用单光源时，宜采用恒功率及功率转换控制，在半夜能转换至低功率才运行。采用1ED灯时，宜采用自动调光控制。

（8）夜景照明定时（分季节天气变化及假日、节日）自动开关灯。

夜景照明应具备平日、一般节日、重大节日开灯控制模式。

4结束语

进行建筑电气节能设计与照明节能设计时，设计人员应明确建筑节能设计的原则、标准，根据建筑物对照明需求的实际情况，制定合理的照明节能方案，科学选用节能设备和装置，采用科学有效的节能技术，不断提高电气与照明设备的运行效率，减少电气能源的消耗、浪费情况，以提高建筑工程在电气和照明方面的社会效益、经济效益。

参考文献

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[2]曹立林.绿色照明与建筑照明节能设计研究[J].百科论坛电子杂志，2019，000(011):501-501.