建筑电气设计常见的问题与节能技术
一、建筑电气设计常见的问题
1. TT系统配电线路接地故障保护问题
众所周知，室外照明灯具安装在室外， 需要承受种种因素的影响， 如风吹、日晒、雨淋等， 很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生， 它暴露于公共场所， 又无等电位联结， 增大了电击死亡的危险性。当采用一系统供电时， 由于所有灯具的金属外壳都是通过线互相连通的，当某个灯具发生接地故障时， 其故障电压沿线传至其它灯具上， 在户外无等电位联结而导致电击危险。故室外照明常采用竹接地系统， 为户外灯具专门设置接地极， 引出单独的线接灯具的金属外壳， 以避免由线引来别处的故障电压。许多设计者在设计时往往不进行灵敏度校验， 低压断路器在线路发生接地故障时拒绝动作时有发生， 为了提高低压断路器的灵敏度系数， 所以室外照明线路在采用TT配电系统的基础上， 尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护。
2. 负荷计算问题
JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》，（以下简称《民规》）3.4.2.3条规定用电设备台数较少， 各台设备容量相差悬殊时， 宜采用二项式法进行负荷计算， 一般用于支干线和配电屏箱的负荷计算。
3. 用电设备接地问题
《民规》14.1.3条：用电设备的接地一般可区分为保护性接地和功能性接地。保护性接地又可分为接地和接零两种型式。许多设计者在作功能性接地设计时， 往往忽略接地线截面问题。例如成列配电柜PE母排接地线截面不应小于其PE母排截面。
4. 漏电开关极数选择问题
漏电开关极数选定应遵循下列原则：第一、单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电保护器；第二、三相三线式380V电源供电的电气设备， 应选用三极式漏电保护器；第三、三相四线式380V电源供电的电气设备， 或单相设备与三相设备共用的电路， 应选用三极四线式、四级四线式漏电保护器。
5. 住宅插座选择问题
GB50368－2005《住宅建筑规范》第8.5.5条：住宅套内的电源插座与照明， 应分路配电。安装在1.8m及以下的插座均应采用安全型插座。许多设计者在居室设计时都采用了安全型插座， 但设在厨房的插座当高度为108m及以下时却采用了普通防溅型插座， 此现象应引起注意。
二、建筑电气节能的方法
1. 充分利用天然光源
照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源。随着人们对能源和环境保护的日益关注，建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中，应当充分加以利用，制定建筑物的采光标准，确定采光方式，将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源，使建筑物内获得稳定的光照条件。同时，室内引入阳光，既能大大节约照明能耗，亦有助于提高室内温度，对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。
2.目前应用的方法主要有：
（1） 导光管法。（2） 采光搁板。（3） 反射高窗。（4） 棱镜窗。
3. 高效的照明控制系统设计
照明控制是照明设计中一个重要的内容，是照明设计基础理论的一部分，与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面：（1） 能营造良好的光环境。通过控制光环境来划分空间，同一空间中可创造出不同的环境氛围，体现了照明环境的舒适性。（2） 可节能。使用者需要时才开启照明，尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度，以有利于照明的节能。虽然我国现有的照明设计标准几乎没有照明控制的具体内容，对照明控制也没有给予应有的重视，但工程设计人员应当充分认识到它的重要性。
4. 科学合理地利用太阳能照明技术与产品
其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能照明技术的开发利用，可节省资源，减少废气排放，减少对地球资源的使用和破坏，保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明在节能、环保方面具有重大的意义。其二、 太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统，将入射的太阳辐射能直接转换为电能，提供给照明负荷。
5. 建筑电气设备的节能
（1） 空调系统。其主要内容包括： ①冷冻水与冷却水系统的优化控制； ②冰蓄冷系统的优化控制，现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟，冰蓄冷控制策略仍需作深入研究，尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究，对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率，促进冰蓄冷技术的商业化应用具有决定性的意义； ③热交换系统温差与流量的优化控制； ④变风量系统等控制技术。（2） 给排水系统的优化控制。（3） 电动机。包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制。（4） 电梯。包括电梯的合理选型（如速度、载重量、调速方式等） 、停层计划及群控策略。（5） 电动门窗。包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等。
6. 能源的综合利用
（1） 太阳能光伏电源系统。《措施》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则。（2） 冰蓄冷系统。提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置。
另外，一些其他节能方法还可以利用：（1）、减少变压器的功率损耗，合理选择变压器的负载率。（2）、减少线路能量损耗。在一个工程中，线路纵横交错，使用的导线及电缆不计其数， 所以在线路上消耗的有功功率相当大， 必须减少线路能耗。（3）、提高系统的功率因数。一是变压器无功功率损耗很多， 应考虑在一次侧装设静电电容器进行无功补偿；二是目前的建筑设计绝大部分采用二次集中补偿。（4）、减少照明系统光能损失。其一，要 电气设计要与建筑设计配合。其二，要合理选择照明器具。最后是合理选择照明的配光曲线以提高照明利用系数。
三、结语
我国加入WTO 后，我国在建筑电气节能设计领域中面临着新的挑战，因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能，如果我们在设计过程中不重视节能，就有可能被淘汰出局。而节电节能工作牵涉的面又十分广泛，从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失。对于设计者而言，需要合理的选用设备（变压器，电动机，电缆，照明光源等），合理确定供电电压等级以及采用新材料，新技术等。建筑电气节能设计潜力很大， 应精心考虑设计方案， 选择高效节能设备， 应用先进的设计技术， 按照节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时， 又能行之有效地节约能源， 这是每一个设计人员必须思考的问题
1. TT系统配电线路接地故障保护问题
众所周知，室外照明灯具安装在室外， 需要承受种种因素的影响， 如风吹、日晒、雨淋等， 很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生， 它暴露于公共场所， 又无等电位联结， 增大了电击死亡的危险性。当采用一系统供电时， 由于所有灯具的金属外壳都是通过线互相连通的，当某个灯具发生接地故障时， 其故障电压沿线传至其它灯具上， 在户外无等电位联结而导致电击危险。故室外照明常采用竹接地系统， 为户外灯具专门设置接地极， 引出单独的线接灯具的金属外壳， 以避免由线引来别处的故障电压。许多设计者在设计时往往不进行灵敏度校验， 低压断路器在线路发生接地故障时拒绝动作时有发生， 为了提高低压断路器的灵敏度系数， 所以室外照明线路在采用TT配电系统的基础上， 尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护。
2. 负荷计算问题
JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》，（以下简称《民规》）3.4.2.3条规定用电设备台数较少， 各台设备容量相差悬殊时， 宜采用二项式法进行负荷计算， 一般用于支干线和配电屏箱的负荷计算。
3. 用电设备接地问题
《民规》14.1.3条：用电设备的接地一般可区分为保护性接地和功能性接地。保护性接地又可分为接地和接零两种型式。许多设计者在作功能性接地设计时， 往往忽略接地线截面问题。例如成列配电柜PE母排接地线截面不应小于其PE母排截面。
4. 漏电开关极数选择问题
漏电开关极数选定应遵循下列原则：第一、单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电保护器；第二、三相三线式380V电源供电的电气设备， 应选用三极式漏电保护器；第三、三相四线式380V电源供电的电气设备， 或单相设备与三相设备共用的电路， 应选用三极四线式、四级四线式漏电保护器。
5. 住宅插座选择问题
GB50368－2005《住宅建筑规范》第8.5.5条：住宅套内的电源插座与照明， 应分路配电。安装在1.8m及以下的插座均应采用安全型插座。许多设计者在居室设计时都采用了安全型插座， 但设在厨房的插座当高度为108m及以下时却采用了普通防溅型插座， 此现象应引起注意。
二、建筑电气节能的方法
1. 充分利用天然光源
照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源。随着人们对能源和环境保护的日益关注，建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中，应当充分加以利用，制定建筑物的采光标准，确定采光方式，将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源，使建筑物内获得稳定的光照条件。同时，室内引入阳光，既能大大节约照明能耗，亦有助于提高室内温度，对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。
2.目前应用的方法主要有：
（1） 导光管法。（2） 采光搁板。（3） 反射高窗。（4） 棱镜窗。
3. 高效的照明控制系统设计
照明控制是照明设计中一个重要的内容，是照明设计基础理论的一部分，与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面：（1） 能营造良好的光环境。通过控制光环境来划分空间，同一空间中可创造出不同的环境氛围，体现了照明环境的舒适性。（2） 可节能。使用者需要时才开启照明，尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度，以有利于照明的节能。虽然我国现有的照明设计标准几乎没有照明控制的具体内容，对照明控制也没有给予应有的重视，但工程设计人员应当充分认识到它的重要性。
4. 科学合理地利用太阳能照明技术与产品
其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能照明技术的开发利用，可节省资源，减少废气排放，减少对地球资源的使用和破坏，保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明在节能、环保方面具有重大的意义。其二、 太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统，将入射的太阳辐射能直接转换为电能，提供给照明负荷。
5. 建筑电气设备的节能
（1） 空调系统。其主要内容包括： ①冷冻水与冷却水系统的优化控制； ②冰蓄冷系统的优化控制，现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟，冰蓄冷控制策略仍需作深入研究，尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究，对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率，促进冰蓄冷技术的商业化应用具有决定性的意义； ③热交换系统温差与流量的优化控制； ④变风量系统等控制技术。（2） 给排水系统的优化控制。（3） 电动机。包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制。（4） 电梯。包括电梯的合理选型（如速度、载重量、调速方式等） 、停层计划及群控策略。（5） 电动门窗。包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等。
6. 能源的综合利用
（1） 太阳能光伏电源系统。《措施》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则。（2） 冰蓄冷系统。提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置。
另外，一些其他节能方法还可以利用：（1）、减少变压器的功率损耗，合理选择变压器的负载率。（2）、减少线路能量损耗。在一个工程中，线路纵横交错，使用的导线及电缆不计其数， 所以在线路上消耗的有功功率相当大， 必须减少线路能耗。（3）、提高系统的功率因数。一是变压器无功功率损耗很多， 应考虑在一次侧装设静电电容器进行无功补偿；二是目前的建筑设计绝大部分采用二次集中补偿。（4）、减少照明系统光能损失。其一，要 电气设计要与建筑设计配合。其二，要合理选择照明器具。最后是合理选择照明的配光曲线以提高照明利用系数。
三、结语
我国加入WTO 后，我国在建筑电气节能设计领域中面临着新的挑战，因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能，如果我们在设计过程中不重视节能，就有可能被淘汰出局。而节电节能工作牵涉的面又十分广泛，从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失。对于设计者而言，需要合理的选用设备（变压器，电动机，电缆，照明光源等），合理确定供电电压等级以及采用新材料，新技术等。建筑电气节能设计潜力很大， 应精心考虑设计方案， 选择高效节能设备， 应用先进的设计技术， 按照节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时， 又能行之有效地节约能源， 这是每一个设计人员必须思考的问题
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