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【摘 要】：在民用建筑电气设计中应贯彻执行国家的技术经济政策，做到经济合理、技术先进、整体美观等特点。民用建筑电气设计不仅涉及很多领域的专业技术问题，而且应针对不同的工程项目，确定合理的设计方案，保证电气设施运行安全可靠、维护管理方便等要求。
【关键词】民用建筑 电气节能 专业设计
能源问题已成为全球共同关注的问题，能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑中的节能设计已得到充分重视，做到合理使用能源、提高能源利用效率，为能源的节约提供了保障。民用建筑是建筑的耗电大户，近几年民用建筑电气节能的重要意义已逐步受到人们的重视。
一、变压器的经济运行
1、Po为空载损耗又称铁损,它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,它的大小取决于硅钢片的性能及铁芯的制造工艺。所以在建筑电气设计中,应优先选择节能型的变压器,如S11-R、SL11-R及SGB11-R等油浸式变压器及干式变压器,它们都是采用优质冷轧取向硅钢片,由于“取向”处理,使硅钢片的磁畴方向接近一致,以减少铁芯的涡流损耗。
2、Pk是功率传输的损耗,即变压器的铜损,取决于变压器绕组的电阻及流过绕组的电流的大小,它与负载率β的平方成正比。应选用阻值较小的绕组,采用铜芯变压器。考虑到初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用,又要使变压器在运行期间预留适当的容量,在确定变压器容量时,变压器的负载率应在75%-85%之间比较合适(建议β=0.8)。
3、应根据负荷情况合理选择变压器容量、台数。民用建筑应按经济运行原则灵活选用变压器数量及投切方式,对于负荷系数长期偏低的变压器,应该考虑换用较小容量的变压器,若变压器选择容量过大,长期低于经济运行的负荷率,会造成有功损耗的上升,因为其铁损并没有减少,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。如果运行条件许可,两台(或两台以上)并列运行的变压器,可考虑在负荷低时切除一台,或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置。
4、同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了节能目的,可以选择10(6)KV的设备。
二、提高系统的功率因数
提高功率因数可以减少线路及变压器损耗。线路上传输的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是满足建筑物功能所必须的,是不可变的。电气系统的用电设备,如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感,会产生滞后的无功功率,这就需要从系统中引入超前的无功功率相抵消,超前的无功功率就从系统经高低压线路传输到用电设备,在线路上就产生了功率损耗。这部分损耗是可以通过以下几种措施来降低的。
1、提高设备的自然功率因数,以减少对超前的无功功率的需求,优先考虑采用功率因数较高的的同步电动机,荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器。
2、由于感抗产生的是滞后的无功功率,可采用电容器补偿,因为电容器产生的是超前的无功功率,两者可以相互抵消。采用电感镇流器的气体放电灯,安装电容器,可以提高功率因数,同时也提高了电源的输送能力。
3、在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因素达不到要求,应进行无功功率的补偿。对供电点较远且无功功率较大的设备采用就地补偿,减少线路上的无功传输损耗,达到节能的目的;在用电设备集中的地方采用成组补偿;民用建筑内其他的无功功率则主要在变电所内集中补偿,并多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。
三、照明系统的节能设计
1、照明设计时的照明方式选择。a当照明场所要求高照度时，应选混合照明的方式。b当工作位置密集时，可采用单独的一般照明方式。但照度不宜太高，一般最高不宜大于500lx。c当工作位置的密集程度不同或者为某一区域时，可采用分区一般照明的方式。要求高的工作区可采用较高的照度，非工作区可采用较低的照度，但两者的照度比不宜大于3。
2、确定合理的照明指标。a照明的节能应能提高整个照明系统的效率，而不应在损失主要照明质量的情况下片面地强调节能。b照明设计时，应从照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度(LPD)值、能效指标等来客观、综合地评价。c在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据照明要求的档次高低来选择。档次要求高的允许提高一级，档次要求低的允许降低一级，以有利于照明的节能。d建筑照度标准值应从节能角度考虑，按实际需求来选择照度标准值的高低，不宜追求或攀比高照度水平。e民用建筑(含居住建筑、公共建筑)的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度(LPD)值等应符合《建筑照明设计标准》所对应的相关标准值要求。
3、合理选择照明灯具。灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩光的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。另外，在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理，照度不变的情况下可节电20％，荧光灯的灯具设计错开重光部分，可提高光效80％。
4、照明控制。照明控制是照明节能中一个很重要的环节，合理的照明控制方法可以使照明节能效果达到极大化。室外照明：景观照明及路灯照明尽量采用时控和光控，时控可以设置时间段关闭或开启一定的灯具，例如，前半夜可以开启大部分灯具，后半夜可以关闭一半或2／3的灯具(路灯设计时灯具宜间隔控制)。室内照明：a住宅及宿舍公共走道楼梯照明可以采用自熄控制，如声光控，触摸延时，人体红外线控制；b商务办公，会议等办公大楼内各功能房可以采用i-bus、c—bus等来自动控制。i-bus或c—bus可根据人体探测器使各办公室起到人在灯开，人走灯灭的效果，避免了很多办公室无人关灯的浪费情况。
总之，建筑电气节能设计直接关系到整个建筑物的施工以及项目的运行，同时贯穿于整个决策、设计、施工、入驻的进程环节中，可以说是建筑施工设计阶段的重点项目。作为电气设计人员，应在技术指标满足功能需求的前提下，及时将节能技术和措施应用到建筑电气照明设计中，精心考虑，反复斟酌，真正达到提高照明效率，节约能源，保护环境的日的。
【关键词】民用建筑 电气节能 专业设计
能源问题已成为全球共同关注的问题，能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑中的节能设计已得到充分重视，做到合理使用能源、提高能源利用效率，为能源的节约提供了保障。民用建筑是建筑的耗电大户，近几年民用建筑电气节能的重要意义已逐步受到人们的重视。
一、变压器的经济运行
1、Po为空载损耗又称铁损,它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,它的大小取决于硅钢片的性能及铁芯的制造工艺。所以在建筑电气设计中,应优先选择节能型的变压器,如S11-R、SL11-R及SGB11-R等油浸式变压器及干式变压器,它们都是采用优质冷轧取向硅钢片,由于“取向”处理,使硅钢片的磁畴方向接近一致,以减少铁芯的涡流损耗。
2、Pk是功率传输的损耗,即变压器的铜损,取决于变压器绕组的电阻及流过绕组的电流的大小,它与负载率β的平方成正比。应选用阻值较小的绕组,采用铜芯变压器。考虑到初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用,又要使变压器在运行期间预留适当的容量,在确定变压器容量时,变压器的负载率应在75%-85%之间比较合适(建议β=0.8)。
3、应根据负荷情况合理选择变压器容量、台数。民用建筑应按经济运行原则灵活选用变压器数量及投切方式,对于负荷系数长期偏低的变压器,应该考虑换用较小容量的变压器,若变压器选择容量过大,长期低于经济运行的负荷率,会造成有功损耗的上升,因为其铁损并没有减少,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。如果运行条件许可,两台(或两台以上)并列运行的变压器,可考虑在负荷低时切除一台,或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置。
4、同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了节能目的,可以选择10(6)KV的设备。
二、提高系统的功率因数
提高功率因数可以减少线路及变压器损耗。线路上传输的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是满足建筑物功能所必须的,是不可变的。电气系统的用电设备,如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感,会产生滞后的无功功率,这就需要从系统中引入超前的无功功率相抵消,超前的无功功率就从系统经高低压线路传输到用电设备,在线路上就产生了功率损耗。这部分损耗是可以通过以下几种措施来降低的。
1、提高设备的自然功率因数,以减少对超前的无功功率的需求,优先考虑采用功率因数较高的的同步电动机,荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器。
2、由于感抗产生的是滞后的无功功率,可采用电容器补偿,因为电容器产生的是超前的无功功率,两者可以相互抵消。采用电感镇流器的气体放电灯,安装电容器,可以提高功率因数,同时也提高了电源的输送能力。
3、在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因素达不到要求,应进行无功功率的补偿。对供电点较远且无功功率较大的设备采用就地补偿,减少线路上的无功传输损耗,达到节能的目的;在用电设备集中的地方采用成组补偿;民用建筑内其他的无功功率则主要在变电所内集中补偿,并多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。
三、照明系统的节能设计
1、照明设计时的照明方式选择。a当照明场所要求高照度时，应选混合照明的方式。b当工作位置密集时，可采用单独的一般照明方式。但照度不宜太高，一般最高不宜大于500lx。c当工作位置的密集程度不同或者为某一区域时，可采用分区一般照明的方式。要求高的工作区可采用较高的照度，非工作区可采用较低的照度，但两者的照度比不宜大于3。
2、确定合理的照明指标。a照明的节能应能提高整个照明系统的效率，而不应在损失主要照明质量的情况下片面地强调节能。b照明设计时，应从照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度(LPD)值、能效指标等来客观、综合地评价。c在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据照明要求的档次高低来选择。档次要求高的允许提高一级，档次要求低的允许降低一级，以有利于照明的节能。d建筑照度标准值应从节能角度考虑，按实际需求来选择照度标准值的高低，不宜追求或攀比高照度水平。e民用建筑(含居住建筑、公共建筑)的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度(LPD)值等应符合《建筑照明设计标准》所对应的相关标准值要求。
3、合理选择照明灯具。灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩光的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。另外，在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理，照度不变的情况下可节电20％，荧光灯的灯具设计错开重光部分，可提高光效80％。
4、照明控制。照明控制是照明节能中一个很重要的环节，合理的照明控制方法可以使照明节能效果达到极大化。室外照明：景观照明及路灯照明尽量采用时控和光控，时控可以设置时间段关闭或开启一定的灯具，例如，前半夜可以开启大部分灯具，后半夜可以关闭一半或2／3的灯具(路灯设计时灯具宜间隔控制)。室内照明：a住宅及宿舍公共走道楼梯照明可以采用自熄控制，如声光控，触摸延时，人体红外线控制；b商务办公，会议等办公大楼内各功能房可以采用i-bus、c—bus等来自动控制。i-bus或c—bus可根据人体探测器使各办公室起到人在灯开，人走灯灭的效果，避免了很多办公室无人关灯的浪费情况。
总之，建筑电气节能设计直接关系到整个建筑物的施工以及项目的运行，同时贯穿于整个决策、设计、施工、入驻的进程环节中，可以说是建筑施工设计阶段的重点项目。作为电气设计人员，应在技术指标满足功能需求的前提下，及时将节能技术和措施应用到建筑电气照明设计中，精心考虑，反复斟酌，真正达到提高照明效率，节约能源，保护环境的日的。