现代住宅建筑中电气节能设计的措施

引言

随着社会的进步和人类生活水平的提高，人们对住宅的舒适度要求越来越高，从而使整个社会对用电的需求量呈上升趋势。“节能降耗”正是我国当务之急的基本国策之一，随着科技的快速发展，节能技术、设备也在不断提高和发展，所有住宅电气节能的设计在建筑节能上显得尤其重要，不仅能有效地缓和电力供需矛盾，保证国民经济持续、高速发展，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。

1 电气节能设计的主要内容

由于国家近年来大力推动建筑节能工作，逐步强化建筑节能的设计审查和管理，建筑节能设计已经引起各设计单位的重视，特别是在电气设计的各个阶段均考虑与电气节能设计相关的内容。

电气节能设计的主要内容可分为： ① 供配电系统的节能 （ 负荷计算、功率因数补偿、谐波治理、变配电设备选择等 ） ； ② 电气照明的节能 （ 照明设计和设备选择、照明控制、光纤照明等） ； ③ 建筑电气设备的节能（ 电动机、空调系统、给排水系统、电梯、典型建筑设备等 ） ； ④ 计量与管理（ 电能计量、冷热量计量、中央空调系统的计量、居住小区的能耗计量等） ；⑤ 能源的综合利用 （ 地源或水源热泵系统、太阳能光伏电源系统、冰蓄冷系统、蓄热式电采暖系统、风力发电系统、热电或热电冷联供系统等）。

2 照明节能设计

室内照明方式应恰当选用。照明方式分为一般照明、局部照明和混合照明 3 种方式，当 1 种光源不能满足显色性要求时，可采用 2 种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。

我国照度标准值均为作业面或参考平面上的维持平均照度值。混合照明方式运用于照度要求较高的场所；当工作位置较密时，可使用单独一般照明方式但照度不宜太高，照度 ⩽ 5 0 0 1 x ；当工作位置的密度程度不同，或仅为其中某一区域时，可采用分区方式，要求高的工作区采用较高的照度，而非工作区采用较低的照度，但两者的照度比不宜大于 3 ：1。一般照明与局部照明相结合，对于高大空间，可在上部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。

照明设计应遵循照明节能的准则，合理选择照度标准，按照照明节能标准进行节能评价。在住宅照明设计中应讲求实效，避免片面追求形式，按照现定的照度标准进行照度计算，并根据照明节能标准（照明功率密度值）进行校正。《建筑照明设计措施》GB50034-2004， 对住宅建筑作了照度标准，一般显色指标，照度功率密度值作了相关规定。作照度计算时，允许设计照度值与照度标准值可有 的偏差）

3 合理选择电线电缆

由于电线、电缆存在电阻，当电流流过时不可避免地产生了线路损耗，即产生有功功率的损耗，而且照明线路上的损耗约占输入电能的 4 % 左右。影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。按照三相线路中有功功率损耗公式如下：

式中： 为三相输电线路有功功率损耗，KW ；R 为每相线路电阻， Ω ；

R = r l

r — 线路单位长度的交流电阻 Ω / k m ，

— —线路计算长度，KW ；

为计算相电流，A。

举 例： 在 的 铜 芯 导 线 上 传 输 功 率 为2 K W ， cos ϕ = 0 . 的电能，其有功损耗值，可由以下步骤求得：

芯线温度 6 0 % 的 铜芯线每千米的交流电阻 r 为8.36Ω

R = r l = 8 . 3 6 × 0 . 0 1 = 0 . 0 8 4 2 Ω 样

情况，当采用铝芯导线，铝芯线 r 为13.419Ω

R = r l = 1 3 . 4 2 × 0 . 0 1 = 0 . 1 3 4 Ω

从上面的计算结果可以看出，同等截面铜芯每 1 0 m 线路损耗约为11W，而铝芯约17W， 相差6W。在一个工程中电线电缆的使用量是非常大，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，按 1 万米考虑，采用铜导线，户内线路有功率损耗将减少 60KW，每小时节电 60 度。所以线路损耗对于节约电能来说是一个需要重视的大问题。因为线路上的电流是不能变化的，所以要减少线路损耗就要减少电阻 R。那么 R=P× L/ S ，即线路电阻与电阻率P 长度 L 成正比，与截面积S 成反比。因此，减少线路的损耗应从以下几个方面着手。

（1） 导线截面的选择。选择较大截面导线就会减少电阻，从而减少了线路损耗，但也要考虑面积增大而带来的增加费用 M，由于节约能耗而减少的年运行费为 m，则 M / m 为回收年限，如果回收年限为几个月或 1 ～ 2 年，应加大一级导线截面。

（2） 选用电导率较小的材质做导线。特别是 1980 年以前住宅中，照明线路用铝芯导线施工的较多。截面积小，电阻率大，电能损耗大。住宅改造中应采用铜芯导线最佳；

（3） 线路设计。首先线路尽可能走直线，少走弯路，从而减少导线长度，以减少线路的损耗。

4 选择电光源

合理选择电光源是节能的首要任务，而光源和节能又取决于他的发光效率。但是光源并不是唯一因素 ， 如果一种高光效的光源，他的其他性能不佳 ， 必将影响甚至无法发挥其节能效果。这些性能主要有显色指数、使用寿命、起点性能、调光性能等。在相当长的时期内，人们照明使用的大多数是白炽灯，由电能转化为光能的转化率只有 5 % 。荧光灯的光效是白炽灯的 4 倍，而三基色荧光灯的光效又比普通荧光灯提高了 20 % 左右，显色指数达到80 以上，寿命达1.2 万小时；具有显色指数高，光效高，光衰小，体积小，无频闪，寿命长等特点。所以在电光源的选择上，一般情况下，不应采用普通白炽灯 . 选择荧光灯光源时，应以直管荧光灯为主，并应选用细管径型（ d⩽ 2 6 m m ），有条件应采用 T5 荧光灯以达到光效高，寿命长，显色性好的节能效果。

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 3 0 % ～ 4 0 % 。

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。所以在住宅照明设计时，应选用功率因数达 0.9 以上的镇流器。

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（智能）、节电控制器等。所以在照明设计时，居住房间尽量采用单灯控制、双控开关控制；公共楼梯采用声光控延时开关控制；总体照明采用智能控制器。

7 结语

综上所述，要做好住宅电气节能几方面的措施工作既可以减少用电的支出，又可以减少资源总量的消耗，将在节能方面有明显的提高。为环境保护和促进社会的可持续发展做出应有的贡献。