论文部分内容阅读
摘要：随着生产的发展、人民生活水平的不断提高，整个社会对用电的需求量呈上升趋势。建筑电气领域节约用电蕴含着巨大的潜力，不仅能有效地缓和电力供需矛盾，保证国民经济持续、高速、健康的发展，在加速设备更新换代、促进科学技术进步的同时，又保护了环境，而且经济效益显著。本文就现就从电气设计的节能所注意的原则开始，对现代住宅建筑电气设计的方法及措施加以分析。
关键词：住宅建筑；电气节能；重要性；设计原则；节能措施
1住宅建筑电气节能设计的重要性
面对全球能源的日益紧张，发达国家从上世纪70年代能源危机起就开始关注住宅建筑电气节能设计，30多年来，各国在新建住宅小区电气设计和施工、既有建筑的电气节能改造、建筑电气节能标准、法规及相关政策的制定和实施，以及与建筑电气节能相关的认证和管理等方面都做了大量工作，不但节省了大量能源，取得了可观的经济效益，同时对环境的改善也起了积极的作用。因而本文对于住宅建筑电气节能设计的分析和探讨具有非常重要的实际意义。
2现代住宅建筑电气节能设计的原则
就目前的设计理论和实际来说，建筑电气设计节能应坚持以下两个原则。
1.1考虑实际经济效益
节能应根据国情考虑实际经济效益，不能因为注重节能而过高地消耗投资，增加运行费用。
1.2尽可能减少无谓的能量消耗
照明的照度、色温、显色指数满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如，娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
3住宅建筑电气节能设计的方法及措施分析
针对国内在住宅建筑电气节能设计工作中存在的问题，如何进一步提升国内的整体电气节能设计水平和能力，将成为建筑行业未来一段时间内关注的焦点问题之一，而且要引起国家建筑主管部门、各级政府及社会各界的高度重视。综合分析国内现阶段住宅建筑电气节能设计的方法及措施，主要表现在以下几方面：
3.1合理选择照度标准
在（GBJ133-1990）《民用建筑照明设计标准》中规定为100-150-200lx，在住宅照明设计中应讲求实效，避免片面追求形式。规定的照度范围值应切合实际，对节能有利。由于具有相同用途的不同房间，随着环境不同会出现较大差别。对现有住宅照明进行改造时，首先要根据不同的地点、不同的用途来确定适当的照度。照度过大，不仅浪费电能而且对人的眼睛有害，照度过小，给生活和工作带来不便，而且对人的眼睛也有害处。在满足通常照度标准的条件下，为节约电力。
（1）房间尺寸、形状：一般情况下房间的面积越小（大），利用系数越低（高）。建筑物的尺寸、形状对节能影响较大；
（2）室内装修色调：室内采用白色或浅色装修，增加光的反射，可以提高光的利用率。当采用漫射型灯具时，工作面上照度约有50%由墙、顶相互反射提供。若采用深色装修，光线大部分被吸收，照明效率大大降低；
（3）充分利用天然光：设计中尽量减少白天使用人工照明，而使用天然采光，要求建筑物开窗面积应合理。灯具布置和控制应与窗户平行，在阴天时也只需开启室内照度不足位置的灯具。
一般照明与局部照明相结合，对于高大空间，可在上部设一般照明墙壁上设投光灯或壁灯照明，比单独设置一般照明方式要节能。
3.2提高光源的利用效率
首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的天顶、墙壁、地面，以及家具表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55%-60%之间，地面宜为l5%-35%。其次尽量使用节能型光源，以T5型直管荧光灯和紧凑型荧光灯等高效光源为主，这些光源节能效果及光效都非常显著，进而才能在照明系统设计环节达到节能的目的。
3.3降低配电线路损耗
3.3.1合理划分配电分区
我们定义住宅区内一台10/0.4kV变压器的供电范围为一个供电分区。合理划分供电分区是降低线路损耗，实现电气节能的重要环节。供电分区过大，则线损增大；既不利节能，又降低了电源质量；反之，则经济性差。根据笔者的经验，结合用电管理部门的意见，划分住宅区配电分区时，应综合考虑以下各点：1）每个配电分区建筑面积约1.52万?；2）低压供电半径一般在100-150m之间，不宜超过200m。
3.3.2优先采用箱式变电站，深入负荷中心
变电所深入负荷中心有利于减小线损，提高供电质量。传统住宅区多采用室内变电所，占地面积大，设计总图位置往往不够理想；而箱式变电站结构紧凑，体积小，不需土建工程，占地面积少，且安全可靠，因此，应优先采用箱式变电站，深入负荷中心。
3.4电动机运行过程中的节能设计
在住宅建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等工种的设备配套的，由设备制造厂商统一供应的，因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了有效利用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行，因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的价格仍偏高，因此，在实际应用中极有可能受到一定的限制。
3.5选择高效率节能灯具
电光源选择以后，应根据照明场所的工作需要适当选择照明器具，这对于提高照明质量、减少投资、节约用电都有很大的作用。因此，在照明线路设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具还应注意灯具的配光曲线。灯具的效率对节能的影响很大。灯具选择不当、效率太低，将使能量损失高达30%～40%。
住宅在照明过去常采用传统型电感镇流器其缺点噪声大、有频闪、功率损耗高。因此，随着绿色照明工程的不断推进，普通型电感镇流器将逐渐退出市场，被节能型镇流器所取代。目前市场上存在两种节能型镇流器，即电子镇流器和节能型镇流器。这两种镇流器各有其优缺点。
（1）电子镇流器的优点：功耗低、启动快、功率因数高。其缺点：由于受到元器件质量的影响，尤其大功率开关三极管和电容器质量的影响，可靠性和稳定性尚不够理想，寿命长短难以控制；
（2）节能型电感镇流器的优点：节能、寿命长、功率因数高、可靠性高、价格适中、无电磁干扰及谐波污染。其缺点：因节能型电感镇流仍存在频闪和噪音问题、如何防止镇流器过热，还有待解决。各类荧光灯镇流器性能见表3。
3.6合理选择控制开关
在住宅照明设计中，照明的控制方式对于照明节能同样能够起到重要的作用。现有的照明控制方式及各种类型的节电开关很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、声光控延时开关、光电自动控制器、节电控制器等。在这众多的控制方式中，我们首先要做到方便，其实方便就是节能，实现理想的控制就是节能。
4结语
电气节能是一个系统工程，建筑电气节能设计充分考虑如何在满足建筑物功能的前提下尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率。建筑电气节能设计方法有很多，不啻文中所列如提高电网功率，采用节能机电产品，智能化控制等，但万变不离其宗，总的原则仍然是既节约能源又满足建筑物功能的需要。
参考文献：
[1]陈元丽，现代建筑电气设计指南.中国水利水电出版社，2010.07
[2]崔新明，居住建筑节能成套技术研究与开发，浙江大学出版社，2009.05.
关键词：住宅建筑；电气节能；重要性；设计原则；节能措施
1住宅建筑电气节能设计的重要性
面对全球能源的日益紧张，发达国家从上世纪70年代能源危机起就开始关注住宅建筑电气节能设计，30多年来，各国在新建住宅小区电气设计和施工、既有建筑的电气节能改造、建筑电气节能标准、法规及相关政策的制定和实施，以及与建筑电气节能相关的认证和管理等方面都做了大量工作，不但节省了大量能源，取得了可观的经济效益，同时对环境的改善也起了积极的作用。因而本文对于住宅建筑电气节能设计的分析和探讨具有非常重要的实际意义。
2现代住宅建筑电气节能设计的原则
就目前的设计理论和实际来说，建筑电气设计节能应坚持以下两个原则。
1.1考虑实际经济效益
节能应根据国情考虑实际经济效益，不能因为注重节能而过高地消耗投资，增加运行费用。
1.2尽可能减少无谓的能量消耗
照明的照度、色温、显色指数满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如，娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
3住宅建筑电气节能设计的方法及措施分析
针对国内在住宅建筑电气节能设计工作中存在的问题，如何进一步提升国内的整体电气节能设计水平和能力，将成为建筑行业未来一段时间内关注的焦点问题之一，而且要引起国家建筑主管部门、各级政府及社会各界的高度重视。综合分析国内现阶段住宅建筑电气节能设计的方法及措施，主要表现在以下几方面：
3.1合理选择照度标准
在（GBJ133-1990）《民用建筑照明设计标准》中规定为100-150-200lx，在住宅照明设计中应讲求实效，避免片面追求形式。规定的照度范围值应切合实际，对节能有利。由于具有相同用途的不同房间，随着环境不同会出现较大差别。对现有住宅照明进行改造时，首先要根据不同的地点、不同的用途来确定适当的照度。照度过大，不仅浪费电能而且对人的眼睛有害，照度过小，给生活和工作带来不便，而且对人的眼睛也有害处。在满足通常照度标准的条件下，为节约电力。
（1）房间尺寸、形状：一般情况下房间的面积越小（大），利用系数越低（高）。建筑物的尺寸、形状对节能影响较大；
（2）室内装修色调：室内采用白色或浅色装修，增加光的反射，可以提高光的利用率。当采用漫射型灯具时，工作面上照度约有50%由墙、顶相互反射提供。若采用深色装修，光线大部分被吸收，照明效率大大降低；
（3）充分利用天然光：设计中尽量减少白天使用人工照明，而使用天然采光，要求建筑物开窗面积应合理。灯具布置和控制应与窗户平行，在阴天时也只需开启室内照度不足位置的灯具。
一般照明与局部照明相结合，对于高大空间，可在上部设一般照明墙壁上设投光灯或壁灯照明，比单独设置一般照明方式要节能。
3.2提高光源的利用效率
首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的天顶、墙壁、地面，以及家具表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55%-60%之间，地面宜为l5%-35%。其次尽量使用节能型光源，以T5型直管荧光灯和紧凑型荧光灯等高效光源为主，这些光源节能效果及光效都非常显著，进而才能在照明系统设计环节达到节能的目的。
3.3降低配电线路损耗
3.3.1合理划分配电分区
我们定义住宅区内一台10/0.4kV变压器的供电范围为一个供电分区。合理划分供电分区是降低线路损耗，实现电气节能的重要环节。供电分区过大，则线损增大；既不利节能，又降低了电源质量；反之，则经济性差。根据笔者的经验，结合用电管理部门的意见，划分住宅区配电分区时，应综合考虑以下各点：1）每个配电分区建筑面积约1.52万?；2）低压供电半径一般在100-150m之间，不宜超过200m。
3.3.2优先采用箱式变电站，深入负荷中心
变电所深入负荷中心有利于减小线损，提高供电质量。传统住宅区多采用室内变电所，占地面积大，设计总图位置往往不够理想；而箱式变电站结构紧凑，体积小，不需土建工程，占地面积少，且安全可靠，因此，应优先采用箱式变电站，深入负荷中心。
3.4电动机运行过程中的节能设计
在住宅建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等工种的设备配套的，由设备制造厂商统一供应的，因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了有效利用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行，因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的价格仍偏高，因此，在实际应用中极有可能受到一定的限制。
3.5选择高效率节能灯具
电光源选择以后，应根据照明场所的工作需要适当选择照明器具，这对于提高照明质量、减少投资、节约用电都有很大的作用。因此，在照明线路设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具还应注意灯具的配光曲线。灯具的效率对节能的影响很大。灯具选择不当、效率太低，将使能量损失高达30%～40%。
住宅在照明过去常采用传统型电感镇流器其缺点噪声大、有频闪、功率损耗高。因此，随着绿色照明工程的不断推进，普通型电感镇流器将逐渐退出市场，被节能型镇流器所取代。目前市场上存在两种节能型镇流器，即电子镇流器和节能型镇流器。这两种镇流器各有其优缺点。
（1）电子镇流器的优点：功耗低、启动快、功率因数高。其缺点：由于受到元器件质量的影响，尤其大功率开关三极管和电容器质量的影响，可靠性和稳定性尚不够理想，寿命长短难以控制；
（2）节能型电感镇流器的优点：节能、寿命长、功率因数高、可靠性高、价格适中、无电磁干扰及谐波污染。其缺点：因节能型电感镇流仍存在频闪和噪音问题、如何防止镇流器过热，还有待解决。各类荧光灯镇流器性能见表3。
3.6合理选择控制开关
在住宅照明设计中，照明的控制方式对于照明节能同样能够起到重要的作用。现有的照明控制方式及各种类型的节电开关很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、声光控延时开关、光电自动控制器、节电控制器等。在这众多的控制方式中，我们首先要做到方便，其实方便就是节能，实现理想的控制就是节能。
4结语
电气节能是一个系统工程，建筑电气节能设计充分考虑如何在满足建筑物功能的前提下尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率。建筑电气节能设计方法有很多，不啻文中所列如提高电网功率，采用节能机电产品，智能化控制等，但万变不离其宗，总的原则仍然是既节约能源又满足建筑物功能的需要。
参考文献：
[1]陈元丽，现代建筑电气设计指南.中国水利水电出版社，2010.07
[2]崔新明，居住建筑节能成套技术研究与开发，浙江大学出版社，2009.05.