建筑电气的节能设计
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1.济南市人防建筑设计研究院有限责任公司 山东济南 250000
2.青岛雍达筑城建筑设计有限公司 山东青岛 266000
[摘 要] 以某办公楼设计项目为例，介绍在工程设计阶段中的供配电系统、电气设备、照明系统、建筑能耗监测等系统的电气专业节能措施。
[关键词] 建筑电气；节能；照明；建筑能耗监测系统
随着我国经济的快速发展，城市化进程的迅速推进，建筑能耗所占的比重越来越大，节能减排问题得到了社会的高度重视，建筑节能将成为最有潜力的节能领域。为使建筑的节能效果达到最大化，应将建筑节能在工程设计阶段视为重点设计对象。电气是建筑工程设计的重要专业之一，电能也是建筑主要消耗的能源之一。在满足建筑使用要求的前提下，在电气设计中增加节约电能损耗的环节，是实现建筑节能、加强能源管理的有效方法。
在县城所在地（最近的乡镇）抽取2户城乡居民典型用水户、1家公共供水企业、1家工业企业、1家第三产业单位，建筑业规模以上用水户及规模以下典型用水户的手填清查表，通过入户询问居民和企业填表人员核实家庭和企业的有关信息。以县河道为中心，在县城内选取排污口、堤防、引调水工程、水源地、治理保护河湖的清查表，通过询问管理人员和现场观察、查证以检查表中数据是否有错、漏，并按照《第一次全国水利普查质量控制工作细则》的要求计算数据的漏报、错报率。
1 工程概括
本文以某办公楼设计项目为例，该工程的总建筑面积约14300m2，地上5层、地下1层，其中地上建筑面积约11700m2，地下建筑面积约2600m2。
2 供配电系统及电气设备的节能设计
2.1 无功补偿和谐波治理
补偿配电系统的无功功率，提高功率因数，可拥有以下收益：降低线路有功损耗、增加电网输送有功功率的能力、提高电压质量等。在每台变压器的低压侧各安装一台容量为200kVar的无功补偿柜，且无功补偿柜自带功率因数控制器，具有自动分步投切的功能[1]。对于容量较大的用电设备，当功率因数较低且离变电所较远时，可采用无功功率就地补偿的方式。谐波会使配电系统中的元件产生附加的谐波损耗，降低了输电及用电设备的效率。在变压器的低压侧设置有源滤波装置（安装位置一般在无功补偿柜后），以有效治理谐波。
2.2 节能设计在电气设备中的应用
电动机应采用高效节能产品，其能效应符合《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》GB18613中的目标能效限定值及节能评价值的规定。单台电梯应具有集选控制、闲时停梯操作、灯光和风扇自动控制等节能控制措施；多台电梯集中排列时，应具备按规定程序集中调度和控制的群控功能。自动扶梯应具有节能拖动及节能控制装置，在全线各段均空载时应暂停或低速运行。非消防用途的风机、水泵等设备宜采用变频调速控制。由于电机转速与工作电源输入频率成正比，当用户需求的平均流量减少时，可以降低电机转速以减少设备运行能耗，最大限度节约电能损耗[2]。
3 节能设计在照明上的应用
3.1 照明光源和灯具
照明的节能设计应考虑提高整个照明系统的效率，且不应以损失照度和照明质量。照明节能应采用一般照明的功率密度值（LPD）作为评价指标，应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034中的相关要求[3]。
设计合理的照明控制方式可以使照明节能效果达到最大化。本工程中，办公室和会议室等场所的照明采用翘板开关进行分区、分组控制。走廊、楼梯间和电梯厅等公共场所的照明采用集中控制方式，并选用声光控开关控制，在无人时或夜间自动熄灭，以节约电能。在条件允许的情况下，可将走廊、楼梯间、电梯厅等公共场所的照明采用智能照明控制系统进行控制。该系统的优点包括：集中管理、减少人为浪费；自动调光、充分利用自然光、保持照度一致性和延长灯具寿命等。
3.2 照明节能设计的评价指标
在照明节能设计有关的光源选择时，应避免选用普通白炽灯，若经济条件允许，宜尽可能采用发光二极管（LED）灯。LED灯管与荧光灯相比，拥有光效更高、更为节能、使用寿命更长等优点，而且更环保、不含汞等有害元素。在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用高效率的灯具。
3.3 照明控制方法
吃着吃着，妈妈忽然神经兮兮地说：“我给你出一道应用题。”我想她数学学得不好，肯定会出一道简单的题，就摆出不屑一顾的样子。谁知道她说：“碗里有八十八颗米，吃掉了八点八颗，吃掉的米是碗里的几分之几？”有这么荒唐的应用题吗？我怒发冲冠，放下勺子就冲到床上，一头栽到被子上。
纳入标准：（1）均为接受产前检查的孕妇；（2）参与本次研究的孕妇，研究人员应与其讲述本次研究的全部过程，同时孕妇家属应在场，对于本次研究的全部过程清除了解后，孕妇属于自愿参与，并签署知情同意书；（3）孕妇的意识清晰、表达能力优良、精神状况佳；（4）ECGO评分处于0～1分。
4 建筑能耗监测系统设计
建筑能耗监测系统能通过对公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段实时采集能耗数据，实现公共建筑能耗在线监测和动态分析功能。同时，通过对多种实时和历史的能耗数据和变化趋势的统计、对比和分析，帮助管理者发现和解决能源消耗方式和结构中存在的问题，从而有针对性地对能源消耗过程和方式进行改善、调整和优化，提高能源使用效率。该系统能为建筑的科学用能管理、节能诊断、能源审计等提供准确可靠的数据信息。建筑能耗监测系统由计量装置、数据采集器、传输网络、能耗采集服务器、能耗监测系统软件等组成。能耗监测系统主机房可与建筑设备监控系统、智能照明控制系统等智能化系统的机房合用，以便进行综合管理。本项目的主要能源种类包括电、水、燃气。电能是建筑能耗监测系统中主要监测的能源之一，应采用电子式电能计量装置测量和记录。
本项目电能的种类按用途可分为照明插座电耗（室内照明插座、公共区域照明、室外景观照明等）、空调系统电耗（冷水机组、新风机组、分体式空调等）、动力系统电耗（电梯、水泵等）和特殊电耗（电子信息机房、厨房、洗衣房等）。在设计低压配电系统时，应在变压器低压侧分别用不同的配电干线将不同种类的电耗进行分开配电、自成系统。将电子式电能计量装置分别安装在照明插座、空调、动力、特殊电耗的配电干线回路上，以及变压器的低压出线侧，以实现电能的分项计量。其中，变压器的低压出线侧装设的电能计量装置应具有测量有功功率、无功功率、功率因数、谐波等参数功能的电力质量分析仪表。在市政给水管网的引入总管、一层厨房餐厅的供水管处装设数字式水表；在市政供气管网的引入总管、一层厨房餐厅的供气管处装设数字式燃气表。同时，采用RS485网络将各测量仪表接入串口服务器，通过数据传输网络（以太网、光纤、无线等）与监控中心的能耗监测服务器相连。能耗监测服务器装有能耗监测系统软件，软件具有对能耗数据的采集、处理、分析等功能。
5 结语
在我国，城市中的大部分建筑是我国能源消耗的大户，建筑电气设计人员应熟练掌握建筑节能的专业知识，在工程设计阶段应重视建筑节能，不断学习节能领域最新的国家规范。通过对供配电系统、电气设备、照明系统的节能设计，可有效减少电能损耗、提高能源利用效率；通过设置建筑能耗监测系统，可为建筑的科学用能管理、节能诊断提供重要依据。
参考文献：
[1]徐三桃.建筑电气设计及节能措施研究[J].城市住宅，2019,26(01):157-158.
[2]秦艳丽.建筑电气的节能设计与实现[J].电气时代,2018(2)：45.
[3]徐青.试论建筑电气照明的节能设计[J].建材与装饰，2018,No.535(26):116-117.
[中图分类号] F407.6
[文献标识码] A
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