建筑电气节能及照明节能设计研究

建筑电气节能及照明节能设计研究

张洋

山东绿城投资置业有限公司 山东省济南市 250000

摘要：电气与照明系统是建筑工程的主要构成部分，发挥着提供稳定工作电源与营造舒适人工照明环境的重要作用。但在行业发展期间，存在着电气照明系统能耗过大的问题，这也是建筑行业可持续发展期间面临的全新难题与挑战。

关键词：建筑电气；电气节能；照明节能设计

1 建筑电气节能及照明节能设计现状及特点

当然，我国建筑领域的电气节能设计方面，现仍处在前期摸索阶段，虽然有了一定的发展、创新，但是尚有较大的进步空间。因此，人们仅仅是树立节能意识、环保理念还不够，还必须在建筑电气设计中践行节能原则，注意对“绿色”技术的应用。

就节能意识下的电气设计而言，应遵循的原则有：其一，绿色环保设计原则。该原则也是我国城市化建设的一个相对明确的方向，能够突出可持续的环保价值理念，带动建筑施工加入更多的绿色、节能元素。遵循该原则时，施工人员需要在条件具备时优先选择污染轻、耗能低的高性价比建筑材料，并且重视材料应用对使用者的后续影响，关注材料和人的关系。其二，建筑使用功能全面实现原则。节能设计与实现建筑使用功能，二者是表与里、末与本的关系。施工人员不能求表忘里，也不能舍本逐末，必须在保证建筑使用价值的基础上，同时提供给人卫生、舒适的体验。当然，随着建设理念的不断升级，节能、绿色等设计要求的迫切性、规范性都会提升，这就要求施工人员在建筑使用功能的实现和电气节能设计之间找到平衡，更好地兼顾二者的关系。

2 建筑电气节能设计方法

2.1 供配电节能设计

在建筑工程项目当中，供配电系统是其重要的电气设计基础部分，也是极为关键的部分，直接关系到电气设计整体的节能降耗效果，应综合考虑，再进行供配电系统负荷节能技术的规划与应用。

2.1.1计算和布局

首先，应根据建筑类别采用单位指标法进行估算，得出初步模型，根据初步计算模型对建筑群体做设备房位置、变压器台数和容量的初步供电设计规划，选址应尽量位于负荷中心，且距最远点不超过250m。再根据建筑主体及各专业提供的用电负荷进行详细计算，对配电系统做详细设计。最后再根据单位指标法对计算结果做校核，防止由于某些数值取值偏差，导致变压器选择与实际不匹配。

2.1.2变压器选型

变压器常用类型包括D10型变压器、S11型变压器等，不同类型变压器的空载损耗率、空载电流等性能存在差异，视建筑电气运行需求而定。例如，从成本角度出发，可选取造价成本相对较低的D10型变压器，其造价仅为S11型变压器的70%～80%；从节能属性角度出发时，则选取SBH15型变压器，较之S11型变压器，此类变压器的空载损耗率降幅超过70%，但采购价格较为高昂。另外，在选择变压器时，要求变压器容量超过实际使用需求，避免变压器频繁、长期处于满负荷或超负荷状态，这将加快设备老化速度、增加空载损耗量。一般情况下，将变压器的运行负荷率控制在30%～80%，在变压器容量较大时可采取增加变压器台数的设计方法，如在装机容量值设定在2000kVA时可配置两台单机容量为1000kVA的变压器，从而改善供配电系统节能效果。

2.1.3导线选择

常见导线材质包括铜芯、铅芯与银芯导线，银芯导线的价格过于高昂，铅芯导线存在耐高温性能差、仅可制作单根硬线、使用寿命短的局限性，而铜芯导线有着使用寿命长、屈服次数多、电阻抗小、可制作多股软线等优势，可优先选取铜芯材质导线，这将显著提升系统通电效率。在导线规格设计期间，使用公式△P=3I2R×10-3来计算线路功率损耗值（其中I为电流值，R为电阻值）。随后，根据已掌握的导线发热条件、布设长度、电流电阻值、机械强度等信息来验算导线截面面积的最佳值，要求零线、相线二者的截面面积保持一致，可采取提高电压等级、加大导线截面面积的措施来减少线损量。

2.2 合理设置可再生能源

可再生能源在电气方面，主要有水力发电、光伏发电和风力发电。相对水力和火力发电，光伏发电和风力发电算是新型电力系统，由于新型电力系统都有随机性、波动性等特点，大量新型能源的电力系统，将会让整个电力系统产生很大变革。

2.2.1光伏组件的选择

当前，光伏建筑一体化中主要使用的是晶硅光伏组件，该组件成本低、效率高、不透明、颜色单一、尺寸固定。包括碲化镉、铜铟镓硒、非晶硅薄膜光伏组件，这三种组件颜色美观，可用作幕墙玻璃或屋瓦，但效率低、成本高，所以应用规模不大。

2.2.2光伏组件的安装位置

除产品特性区别外，还应考虑环境影响，分析建筑所在环境，如西北高海拔地区，光线充足、空气稀薄，相比东南沿海，空气湿度大，云雾雨天气占全年时间多，更适合安装光伏组件。我国处于北半球，建筑南面日照时间长、北面短，所以除了屋面外，建筑南面安装光伏组件收益相对高。

2.3 改善室内自然采光条件

常规建筑照明节能设计方法通常以控制系统运行负荷、减少灯具开启数量、安装节能灯具设备为思路，其目的在于减少照明系统运行能耗，这一方法存在局限性。为取得额外节能效果，设计人员应从改善室内自然采光条件角度着手，采取调整建筑朝向与布局结构、增加外墙开窗面积与调整窗墙比、使用高透光性门窗材料、减少封闭式隔断构件数量等设计措施，充分利用自然光源，在缩短建筑照明系统运行时长的同时，满足业主的实际使用需求，提高室内环境光亮度。

2.4 选用新型节能照明设备

在照明设备选型环节，首先，确定灯具种类。从功耗、整体光效、省电效果、流明值、使用寿命、采购价格等多个维度进行综合考虑，优先选用LED灯、低压荧光灯、高压钠灯等新型节能灯具来取代白炽灯，这类灯具的节能效果普遍提升10%以上，节能效果显著。其次，确定灯具型号。以荧光灯为例，对比分析粗/细管荧光灯与长/短管荧光灯的光通量、综合能效、光源光效、功率等参数，优先选取细管荧光灯中的长管荧光灯，较之短管荧光灯，这类灯具的光效提升17%、使用寿命多出5000h、综合能效提升45%。最后，确定灯具附件种类。以镇流器选型为例，在照明系统配置T8管36W直管荧光灯的前提下，配置电子镇流器来取代电感镇流器，电子镇流器的光效比为1.25，自身功耗为3～5W，而电感镇流器的光效比仅为1，自身功耗为8～9W。同时，尽可能在照明系统中配置能效因数较高的镇流器装置，以提升电光转换效率，取得额外节能效果。

2.5 对暖通空调系统进行节能设计

（1）综合调整和管控空调末端设备，结合建筑室内实际的温度需求和温度数值来计算并设置空调的日运行时间，从而减少无意义的能源浪费。例如，可基于对软件、参数等的设置来联锁空调系统的阀门、送风机等设备的功能，使其得到更精准的控制，继而在改善调温能效的同时实现降耗。

（2）在暖通空调系统中合理引入DOAS系统。由此，空调就能够有针对性地进行送风，避免能量的逸散。这体现的是利用科技精准调控建筑温度，本质上也起到了节能作用。其中，新构成的暖通空调系统中，可结合全热交换器的应用来确保建筑内空气的清洁度。

3结束语

综上所述，为促进我国建筑业的可持续发展，充分体现节能减排战略思想，建筑企业与从业人员需要对建筑节能设计开展深入研究，全面掌握建筑电气工程与照明系统的节能设计方法，树立清晰的设计思路，根据工程实际情况来制定科学、合理的建筑节能设计方案。

参考文献：

[1]阿荣江.关于建筑电气节能技术的研究[J].居业,2022(01):189-191.

[2]沈小刚.对建筑电气节能技术要点的几点看法[J].中华建设,2022(01):104-105.

[3]阮伟航.建筑电气照明线路节能设计的原则及措施[J].光源与照明,2021(12):11-13.