民用建筑中电气节能设计常见问题及优化措施

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　　摘要：随着經济的不断发展和进步，我国城市化进程快速稳定发展。在城市化建设过程中，建设节能环保的绿色建筑成为建设工作的重要部分，也是国家大力倡导的方向。随着建筑内电器设备的不断增加，电能消耗在建筑总能耗中的占比越来越大。但是，目前许多建筑中电气系统设置不够合理，普遍存在单位面积计算负荷偏大、设备选型不节能、运行管理节能措施缺少等，导致电气系统运行效率低、电气能耗过高、节能效果不明显等。本文主要针对建筑中电气节能问题与优化策略来展开讨论，首先分析了建筑电气节能的发展现状与存在的问题，然后针对问题提出相应的解决对策，希望能够为建筑电气设计工作带来帮助。
　　关键词：建筑电气系统;节能;照明灯具;
　　前言
　　随着人们对家用电器需求量的日益增大，建筑中盲目用电现象突出。在项目建设方提出要求时，电气设计师们通常是依靠自身的设计经验，尽可能的满足广大用户的需求，却忽视了建筑节能的问题，这也加剧了建筑电力消耗过大的严重性。如何建设安全可靠、经济合理、绿色环保、高效节能的电气系统成为每个电气设计师必须要解决的问题。笔者先后从事建筑电气设计、建筑节能评估工作，在工作过程中遇到较多的电气系统的节能问题，经过分析，结合已投入使用项目回访情况，本文主要从供配电系统、照明系统、动力系统等三个方面阐述建筑电气设计中容易存在的节能问题及改善措施。
　　1供配电系统节能
　　1.1供配电系统是建筑电气设计的核心，系统设计的合理与否直接影响到建筑用电的安全和可靠。现代建筑大量电器设备的使用也对供配电系统节能提出了更高的要求。
　　1.2 常见问题及分析
　　变配电房位置偏离用电负荷中心。此问题在商业地产项目中较多出现，因项目建设方过多追求有价值的商业使用空间，设备用房一般要求设置于建筑边缘、边角位置，有时低压供电半径虽满足规范要求，但从用电负荷分布情况分析配电房偏离负荷较大或较集中侧，不合理。负荷计算系数取值不合理，需要系数或同时系数取值偏高，导致变压器实际运行时负载率偏低，出现大马拉小车情况;经笔者分析此问题出现的主要原因是在进行变压器的负荷计算时沿用了计算配电系统开关及电缆选型时的需要系数，且未根据系统实际运行工况计取合理的同时系数，导致计算负荷大于实际运行时负荷，导致变压器运行在较低负载率范围内，既不经济又不合理。低压集中无功补偿后功率因数未考虑变压器损耗影响，导致高压侧实际功率因素低于0.9;对于有较多单相负荷建筑未设置分相补偿。
　　1.3 供配电系统节能措施
　　变配电房位置应尽量设置于负荷中心侧。在变配电房选址阶段应对项目的用电负荷分布情况进行计算、分析，对于用电负荷较大的建筑应尽量降低变压器供电半径，并结合项目实际情况对线路损耗较大的出线回路按照经济电流密度原则选择电缆截面。
　　变压器负荷计算时相关系数取值应合理，每一级的负荷计算都应计取相应的同时系数，需要系数的取值与开关、电缆选型时需要系数的取值应区别开来，避免计算负荷偏大。变压器负载率兼顾节能与经济合理，宜按60%-85%选取。
　　对于设置低压集中无功补偿的建筑，应计入变压器损耗的影响，补偿后高压侧的功率因数不应低于0.9。且根据《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》的要求，对10KV供电的电力用户在用电高峰时变压器高压侧功率因数按不宜低于0.95考虑。对于有大量照明负荷等单相负荷建筑，应根据单相负荷计算情况设置部分比例的分相补偿，无法准确计算时可按30%计算。
　　2照明系统节能
　　2.1 照明系统是每座建筑用能的重要组成部分，合理的照明系统设计不仅能给工作、生活带来良好舒适的光环境，且能减少能源不必要的浪费。
　　2.2 常见问题及分析
　　照明功率密度（LPD）值超标，较多出现在建筑装修设计阶段，根据目前国内建筑装修灯光设计的现状，装饰专业对LPD值概念模糊，忽视了照明节能问题。照明光源及整流器的能效不符合相关能效标准评价值要求，谐波含量不满足国家标准GBl7625.1-2003《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》的规定。笔者遇到的很多设计文件中，光源的能效部分，只简单说明要求光源光效不小于 80lm/W，其实随着节能光源技术的发展，目前大部分发光二极管光源的光效已达到100lm/W以上，在设计文件中也应该根据项目实际情况，相应提高光源能效标准要求，以约束建设单位采购更节能的照明灯具。
　　2.3 照明系统节能措施
　　各主要场所照度按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013规定的标准设计，所有房间LPD值均按目标值执行;不应人为的提高场所的照度值，应在标准照度值得±10%范围内进行设计;对于一般场所应尽量选择直接照明灯具，对于有装修照明要求的场所应尽减少小功率点光源的使用比例及避免大面积采用间接照明方式。
　　光源及灯具的选择，按工程的环境特点和使用要求，以高光效和节能的原则选用照明灯具和光源，除特殊场所外，不应采用白炽灯。汽车库、卫生间、走道、楼梯间等场所优先选用LED光源，办公、商业等场所宜选用LED光源，以有效降低LPD值，达到节能目的。
　　照明灯具按建筑使用条件和天然采光状况分区、分组布置;根据具体情况采取分区、分组、集中、分散、手动、自动等控制的设计;楼梯间宜采用人体红外感应节能开关;公共区域照明在照明采用分区、分组、定时控制措施，有条件时宜采用智能照明控制，建筑设置有BA系统的，应接入BA系统控制，通过合理的控制方式减少不必要照明的开启时间，达到节能目的。室外照明宜采用分区、分组集中控制，设深夜减光控制，根据使用情况设置一般、节日、重大庆典等不同开灯方案。
　　3 动力系统节能
　　3.1 空调、风机、水泵、电梯等动力设备约占建筑电能消耗50%以上，是建筑内最大的电能消耗设备，动力设备的设计选型合理，对建筑节能会产生立竿见影的效果。
　　3.2常见问题及分析
　　水泵、风机、电梯等动力设备配置的低压交流电动机能效等级较低，导致设备运行功耗较大，不节能。未根据各专业动力设备的工艺要求选择电动机的启、停方式，未根据电动机的类型、容量和工况选择合适的调速方式。
　　3.3 动力系统节能措施
　　设计过程中与建筑、给排水、暖通专业设计师沟通协商，各电梯、水泵、风机的电动机选用高效节能型电动机，能效满足《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》GB18613-2012规定的节能评价值的要求。
　　电梯应具备节能运行功能，选用配备高效电机及先进控制技术的电梯;当两台及以上电梯成组设置时，应配置具有节能运行模式及群控功能的控制系统。
　　4、结论
　　安全可靠、绿色环保、高效节能的绿色建筑是建筑领域未来发展的方向，而不断对建筑电气系统进行优化设计则是保证工作顺利开展的关键。从建筑工程设计与建造来看，电气节能属于是整个体系中非常关键的内容与环节，而根据现代建筑电气能耗过高等问题来看，电气节能系统整体的运行效率并不是很高，且节能效果也不是很理想。所以，为了改变这些问题，设计人员就必须要结合现代建筑电气的实际运用问题来提出相应的解决对策，这样才能提升电气节能系统的环保效益与经济效益。
　　参考文献：
　　[1] 中国航空规划设计研究总院有限公司.《工业与民用供配电设计手册》第四版.
　　[2] 方剑.建筑电气设计节能技术分析[J].科技与生活，2016，14（24）：131-133.
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