引言

　　隨著我國經濟建設的飛速發展，能源需求趨于緊張，當今社會對節約能源這一話題非常重視，鑒于當今國際社會對可持續發展的要求．節能技術的研究與應用越發重要。隨著國家對建筑節能工作的重視，建筑電氣節能設計成為建筑節能工作的一項重要內容．這就要求電氣設計人員應增強節能設計理念，在設計中有效應用電氣節能技術措施，搞好建筑電氣節能設計工作。

　　1、建筑電氣節能設計存在的若干問題

　　近年來，隨著國家有關部門先后制訂和頒布了《“十一五”十大重點節能工程實施意見》、《公共建筑節能設計標準》，《民用建筑節能設計標準》、《全國民用建筑工程設計技術措施，節能專篇(電氣)》、《電氣設備節能設計》等相關法規或行業指導資料。但是．建筑電氣節能還存在著不少問題或片面的理解，很多標準和規范偏重于建筑和空調方面．電氣只納入照明節能的內容，并未把其他電氣節能納入，很不全面。其實，電氣節能涉及的內容是很多的，但要堅持在充分滿足建筑物功能要求的前提下．提高能源利用率，減少能源消耗的原則。在民用建筑的電能損耗中。空調用電占40～50％，甚至70％，給排水設備用電占10—15％。可見，在建筑能耗方面，空調占了大部分，其次是照明和給排水，但這些方面的節能都與電氣有關。

　　2、電氣節能的主要內容及途徑

　　2.1 供配電系統的節能

　　(1)正確的負荷計算

　　供電設計中．負荷計算是確定建筑物容量選擇設備的基礎．也是節電的基礎，負荷計算偏大。必須導致設備選型過大而浪費資源及耗電。目前的負荷計算常用單位指標法和需要系數法。單位指標法是按不同建筑物提出的單位面積變壓器容量裝置指標，適用在方案設計及初步設計時估算負荷用。需要系數法引自工業企業的負荷計算．現在民用建筑中套用，在施工圖設計階段中用作負荷計算用．作為選擇變壓器和導線的依據。這種計算方法一般偏大．并要注意消防設備和備用負荷(尤為一備一用的水泵設備)不應納入計算的安裝容量中。

　　(2)變配電所位置盡量接近負荷中心(如冷氣機房、水泵房)，以減少低壓線路長度，降低線路損耗。

　　(3)合理選擇變壓器負荷率

　　變壓器每天24h運行，本身有一定損耗。包括兩部分，產生于鐵芯的鐵損和初次級繞組的銅損。制造廠設計時，負載為50～60％范圍內，變壓器處于經濟運行區，即運行最經濟，這是降低變壓器損耗的一種方法。以往一向認為．我們沿用的負荷計算方法偏于保守，實際使用時變壓器的負荷率不足60％，從充分利用變壓器考慮、負荷率設計的標準是在70～80％，但從節能角度看，變壓器的負荷率在50～60％時是最經濟運行，最節能的。

　　(4)靈活選擇變壓器容量、臺數和供電方式

　　全部采用集中空調．安裝兩臺1250kVA變壓器，變壓器功率密度125VA／m2。

　　變壓器的單臺容量一般不超過2000kVA為宜。對于南方地區，只制冷、只在夏天使用，有明顯的季節性。辦公大樓空調設備只在上班時使用．此類設備宜使用專用變壓器，按季節性或時間性停用。其供電方式應靈活、在變壓器間設低壓聯絡開關，可以在一定季節或晚上停用部分變壓器．以節能能源。

　　筆者對該設計大廈負荷作了調查(詳見表1)，從統一可看出，此辦公樓的實際最大負荷密度為51．4Wh2(含空調)，而停用空調時．負荷密度為16．3W抽2，變壓器安裝密度為125VA／m2，最大負荷時，變壓器負荷率為47％。每年11月～次年4月停用空調，停用一臺變壓器，以一臺變壓器維持全辦公樓負荷。

　　(5)選用低損耗變壓器

　　目前普遍使用的干式變壓器系列已發展至10型。按變壓器行業的規定，每一個新的系列均比前一個系列節能。例如新型低損耗干式變壓器SCBl0型與SC9型相比．空載損耗平均低20％，負荷損耗平均低15％。在TN和7rr系統接在型式的低壓系統中．應選用D．Ynll接線的變壓器。這類變壓器的優點是三相電流不平衡時．變壓器仍可得到充分的利用．也有利于抑制三次諧波．有利于節能。

　　(6)改善電力品質

　　電力品質包括無功功率因數補償和諧波處理．均與節電有關。

　　①無功率因數補償：一般通過關聯靜電電容器補償無功損耗，使功率因數提高至0．90～0．93之間。補償方式宜采用集中與分數相結合，如熒光燈的補償應分散在每支燈設補償電容，以減少線路損耗；②諧波治理：隨著電子產品的增多和可控硅調光、變頻調速設備的使用．網絡中的高次諧波成分增加，使變壓器發熱增大．中性線電流增大，電耗增大。因此．對建筑物的電氣設備應認真分析其產生諧波的可能性和數量。治理諧波的方法就是在電網中裝設諧波濾波器。諧波濾波器分無源濾波器和有源濾波器兩種。無源濾波器是由電容器和電抗器串聯而成，結構簡單，且價格較低，用得較多。當網絡的非線性負載及諧波較穩定時，應選用無源濾波器裝置。當網絡的非線性負載變化較大，諧波不穩定．且無源濾波器不能有效工作時才選用有源濾波器。目前對用電設備產生的諧波值很難作出準確的計算，只能憑工程經驗估算，運行后再作相應調調整。

　　(7)應急電源的選擇

　　目前使用的應急電源有柴油發電機組、UPS不間斷電源、EPS應急電源、蓄電池組等。每一種應急電源各有特點．可以適用于不同的場合。從容量考慮．發電機適合大容量的設備(如消防水泵、電梯)，可靠性高，但自起動時間較長、一般要求15s以內起動并帶全負荷。UPS容量較小．但切換時間短，可在毫秒以內起動，特別適用于容量較小、要求切時間短的設備，如計算機房、音響設備。EPs容量比UPS大、但切換時間稍長，在250ms以內，適用于照明及動力負荷。從節能角度考慮、UPS和EPS都利用蓄電池作基本電源．需要對蓄電池充電、消耗電能。因此，從節能考慮．宜使用柴油發電機組作應急電源。

　　2.2 電氣照明節能

　　(1)按國家規范《建筑照明設計標準》的規定，滿足照度標準和功率密度標準。

　　(2)選用節能光源和高效燈具

　　各種光源的發光效率見表2。

　　發光效率低的白熾燈一般不應使用．應大力推廣使用節能燈具。同樣功率下，一般節能燈比白熾燈省電60％，而壽命是白熾燈燈的8倍。中央財政部日前設立了專項資金．對節能燈的推廣和使用進行補貼．以市場平均價格1，5的超低價賣給普通家庭．使用熒光燈時，應選用發光效率較高的細管(T8和T5)熒光燈具代替普通的大管熒光燈。

　　(3)照明線路設計時，力求三相照明負荷平衡。

　　(4)采用智能照明控制系統。特別是公共照明，如展廳、餐廳、會議室等的照明都應納入智能照明控制系統。利用設備監控系統(BA)或專業的照明控制系統，對照明回路按不同季節、不同時間(日、夜)定時分組控制。

　　(5)夜景景觀照明要控制功率密度

　　現在很多城市都在建筑物外墻裝設夜間景觀照明，對美化城市景觀起了很大的作用．但由于景觀照明的設計缺乏規范的約束，有的設計單純追求高亮度、大面積、多色彩照明，豪無美感，甚至造成光污染，浪費電能。今后應該制訂這方面的節能標準。

　　應推廣使用LED燈及冷光源燈作夜間景觀照明．可比傳統泛光燈照明節電50％以上。

　　2.3 空調系統的節能

　　空調系統的能耗占建筑能能耗的40～60％．而且目前空間設備的選型普遍偏大，節能空間很大。

　　(1)建筑設備監控系統(BA)

　　建筑設備監控系統(BA)主要是對建筑物的空調設備．包括冷熱源(制冷主機、鍋爐)、水泵(冷凍泵、冷卻泵、熱水泵、補水泵)、冷卻設備(冷卻塔)、末端設備(新風機組、組合式空調機組、風機盤管)的監控。從節能角度而言，在保證環境舒適、保證一定的室內溫度和濕度的前提下，盡可能減少機組的運行，以節約能源。建筑設備監控系統(BA)在大多數智能建筑中使用，經過了十多年的經驗積累，逐漸成熟。理論上其節能效果可達20～30％。但由于這種系統涉及空調技術和自動控制技術，需要很好的配合和現場二次編程、后期維護技術要求高、成本高等因素，系統的開通率和運行尚未理想，有待完善。

　　(2)主機房模糊控制系統

　　此技術主要是通過全面的參數采集．運用現代模糊控制技術．對主機房的主機組、冷凍水系統的水泵和冷卻水系統的水泵進行控制．實現空調冷媒流量跟隨負荷的變化而動態調節，確保整個空調系統保持高效協調運行，降低能耗。這種系統的特點是只集中于主機房的設備．容易實現，節能效果顯著，逐步得到推廣。

　　(3)蓄冰空調技術

　　冰蓄冷空調是指在夜間用電低谷時段，開啟制冷主機。將建筑物所需空調冷量制備好，并以冰的形式儲存起來。在白天用電高峰時段，關閉制冷主機，進行融冰供冷，達到同樣降溫的效果。采用該技術的意義在于，為用戶降低電費的同時，達到電網移峰填谷的目的。冰蓄冷空調適用于商業、民用、工業等各種功能的建筑物中。冰蓄冷空調技術運行費用比常規空調低，但一次性投資較大，需要政策扶植。大力推廣冰蓄冷空調技術是轉移高峰電力、開發低谷用電、優化資源配置、保護生態環境的重要措施．符合我國的能源政策。

　　2.4 電梯的節能

　　(1)合理選擇電梯

　　按建筑物性質、建筑物面積、層數、高度、人流量等綜合因數選擇適‘-3電梯．避免電梯載重量過大、速度過高。

　　(2)提高電梯運輸效率

　　選擇恰當的控制系統，對兩部并列的電梯選用并聯控制，對相鄰三部以上的電梯使用群控控制，選用變頻變壓調速(VVW)，高層建筑電梯合理分區(高、低區或單、雙層)均可以提高電梯的運輸效率。利用電梯交通計算(流量分析)，合理確定電梯的臺數、速度、載重及分區。對一個大型建筑物多臺電梯系統而言，主要看兩個指標：乘客候梯時間(電梯運行間隔)和電梯輸送能力(5min輸送能力)。

　　通過對電梯臺數、速度、載重、人流量的分析計算，對照上述兩個指標．便可判斷電梯系統的設計是否合理和節能。例如對一般辦公樓而言，乘客候梯時間(電梯運行間隔)應在40s左右。電梯輸送能力(5min輸送能力)應在11～14％。電梯的流量分析與各個電梯廠家的參數和使用上可變的因數較多．不一定準確。實際設置還應以現有的同類建筑物作參照。

　　(3)選用節能電梯

　　節能電梯一般指利用永磁同步電機作為曳引機的電梯。傳統的電梯曳引起由交(直)流電動機、曳引輪、制動器、減速機構等組成。近年來，隨著永磁同步電機的生產技術日漸成熟，永磁同步電機有取代傳統交流異步電機的趨勢。永磁同步電機在低速時仍有較大的轉矩，可以無須一套減速機構而直接驅動曳引輪，實現無齒曳引，減少了相應的機械損耗。同時，永磁同步電機加速時，電流較少，功率因數高，使能耗降低。同樣規格的電梯，采用永磁同步電機的功率較小．可節能20～30％．還有一種節能電梯利用電梯下降的動能轉化為電能．回饋電網，理論上可節能40～50％。

　　3、結語

　　總之，建筑電氣節能設計是電氣節能的重要環節．設計人員在設計中應從技術、經濟上進行比較分析．制定可行的技術措施，合理選擇節能設備，優化設計方案，將電氣節能工作落到實處。