某大学校园建筑电气节能的设计

   　摘要：　近几年来由于能源需求增加使我国能源严峻的形势越发突出。各种节能举措不断出台，建筑电气设计的节能问题也提到日程上来了。本文从实际设计的几个方面论述了建筑电气设计的节能措施。

　　关键词：　电气节能；电气设备；控制

　　1，引言
　　能源需求量的不断增加，使我国能源供求矛盾日益突出，制约了经济社会快速发展和人民生活水平提高的步伐。不过令人欣慰的是，现在能源问题已经引起普遍关注，一条条节能指令、举措就在这样的背景下相继出台了。

　　与我们设计工作息息相关的就是2006年11月建设部发布的《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》。措施提出了建筑电气节能的原则，并提出了电气节能的途径。但是如何才能合理的进行电气设计并配置电气设备，从而达到节能的目的便成为电气设计的首要任务。

　　笔者设计过的某市一所大学校园项目，总建筑面积57678m2，包括1栋综合楼、3栋学生宿舍、3栋教学楼、1栋食堂。其中综合楼建筑面积11585m2，地上11层，地下一层，属二类高层。其余各栋均为多层建筑。本文以此工程为例，分几个方面论述一下电气设计中的节能措施。这些措施得到施工图图纸审查部门和甲方的认可，并且工程已经投入使用，运行良好。

　　2，照明设计
　　2004年12月1日开始实施的《建筑照明设计标准(GB50034—2004)，对照明节能提出了严格的要求，其中第6，1，2～6，1，7条均为强制性条文，需按照功率密度值严格执行。由于按照功率密度值进行计算时，没有考虑到现在灯具产品均为节能产品，灯具的光通量较高，因此，在设计中是先按照规范规定的照度值设计房间或场所安装灯具的数量之后，再按照对应场所的功率密度值进行验算，以不超过标准规定的功率密度限值为合格，低于功率密度值则更为节能。

　    3，电气设备的选择

　　3，1照明光源的选择
　　根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和价格选择高效节能型光源。现在通常使用的T5、T8荧光灯管比以往的普通荧光灯管在单位功率上的光通量要大很多，这能够有效的节能。

　　在室外环境设计中，水底灯、埋地灯、台阶灯等均使用LED光源。对于气体放电灯等功率因数较低的光源，进行就地补偿，补偿后的功率因数不小于0.8。

　　3，2灯具镇流器的选择
　　自镇流荧光灯配电子镇流器，直管型荧光灯配电子镇流器或节能型电感镇流器，高压钠灯、金属卤化物灯配节能型电感镇流器；在大电压偏差的场所，宜配恒功率镇流器；功率小者可配电子镇流器。

　　3，3负荷计算及变压器的选择

　　3，3，1负荷计算
　　a，选择变压器容量时，一般应使变压器的经常性负载以在变压器额定容量的60％为宜。选取容量和电力负荷相适应的变压器，使变压器设计的负荷率在80％左右。

　　b，根据负荷的性质和工作的情况合理分配变压器所带负荷的回路。如：中央空调的负荷应和照明、动力负荷分开设置在不同的变压器。因为，空调负荷在秋冬季节会停止使用，这样空调变压器便可以停止使用，有利于保证变压器的运行负荷率。

　　c，负荷回路需要系数的选取：本工程宿舍部分用电均为单相人户，由于学校的宿舍和住宅性质的单身公寓不同，学生晚间在教学楼上自习的比较多，因此需要系数可以比单身公寓取的小一些，单身公寓一般需要系数取0.6～0.7，本工程学生宿舍的需要系数取值为0.5。投入使用至今没有出现过不良状况。

　　需要系数的选取对于经济比较发达和比较热的地区一般按照设计手册规定的值进行选取，其他地区可以按略低于规定的值进行选取。

　　d，变压器同期系数的选取：本工程在设计过程中将教学楼和宿舍楼的用电负荷尽量均匀的设置在同一变压器内，由于一个学生不会同时出现在宿舍和教学楼内，这样计算变压器时的同期系数可以选择的小一些，本工程的同期系数取值一般为0.75～0.8。

　　合理的选择需要系数及同期系数能够有效的减小变压器的设计容量，从根本上达到节能的目的。

　　3，3，2变压器的选择
　　在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，因此选择低损耗的变压器对电力系统节能具有非常重要的意义。被中国节能协会作为“新型节能产品”予以重点推广的SGBll一R系列卷铁芯干式变压器比SC(B)9系列产品年耗电量平均降低10.85％。由于SGB11系列变压器的卷铁心结构改变了传统的叠片式铁芯结构，使空载损耗降低20％～35％，空载电流减少60～80％。因此，SGB11系列变压器在减少损耗方面起到非常重要的作用。这种产品性能价格比是目前变压器产品中最佳的，从节能的角度考虑本工程优先选择了这种节能型变压器。

　　3，4电缆的选择
　　这里所指的能源并不应该单纯指电能，而是自然界中存在的各种可再生和不可再生的能源的总称，因此金属的使用也纳入了本文的讨论范围内。在建筑电气材料中用量最大的应该是电缆和电线了。如何能够节省电缆和电线的使用量，也是节省能源的主要方面。

　　电缆截面选择的方法主要有两种；按照持续允许电流选择和按经济电流密度选择。当年最大负荷使用小时数相同的情况下，按后者选择的电缆通常比按前者选择的电缆截面大，这样不利于节约金属的使用量。

　　下面举例说明。在线路较长的情况下，照明配电箱计算电流为42A，选择配电箱上一级断路器额定电流为63A，此时按持续允许电流选择电缆并验算了电缆电压降的情况下，确定的电缆规格为YJV—1kV—5x16，而按照经济电流密度选择电缆规格为YJV—1kV～4x35+1x16，很明显后者选择的电缆截面要大很多。

　　因此参照样本上电缆载流量的值。按照经济电流选择电缆截面的大小更能节约金属使用量。

　　4，照明控制方式的设计

　　4，1充分利用天然光，并根据天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围。根据照明使用的特点，采取分区控制或适当增加照明开关点。如：一般办公室和教室的灯具布置是按照平行于窗户方向布置和控制灯具的，而书库则是按照与书柜的水平方向布置并控制灯具的。

　　4，2公共走道灯具及应急照明灯均可采用声光控开关。
　　本工程的综合楼为二类高层建筑，走道照明均采用节能自熄开关，并对电梯厅和楼梯间的灯具采取了应急时能强制点亮的控制措施。图1、图2为应急时强制点亮控制原理图。

　　4，3校区的室外环境电气设计，根据不同的时间和不同的气氛，设置了多种灯光场景，如：平时、节假日、重大节日等，开启灯具的数量是不同的。平时则按后半夜和前半夜两个时段开灯，每天进入后半夜时可关掉景观照明，仅维持主要功能照明即可。

　　4，4对于大型的停车场、办公楼、会议室和观众厅等场所还可以通过设置楼宇自动控制系统对灯具进行控制，从而达到节能的目的。
　　建筑电气的节能措施还有很多方面，本文仅对此校园工程涉及到的方面进行了阐述。

　　5，结束语

　　电气节能的设计无论是在供配电系统还是在用电设备和材料的选择上，都有着很大的节能潜力。为实现节能的目的，对于我们电气设计人员来说就需要更加深刻的了解供、配电系统的设计原理，使整个系统能够工作在经济运行状态。同时，还要及时熟悉各种新型节能电气产品及控制系统，在设计中尽量采用节能产品。这样才能从根本上达到建筑电气节能的目的。