電氣設計中節能技術的應用研究

耿烈范

摘 要：根據我國能源部門的數據統計，我國每年的全國能源總消耗量其中有25%是有建筑行業消耗的。建筑過程中的能源消耗主要是以電氣耗能為主，因此只有在建筑過程中強化電氣能源節約技術，才能夠從根本上減少建筑耗能。

關鍵詞：電氣設計；節能技術；應用

1 建筑電氣節能設計的必要性

時下，我國社會主義市場經濟突飛猛進的同時，帶動了工業、農業、服務業為主的三大產業的進一步拓展，發展前景良好。但值得注意的是，經濟的快速運轉必然造成大量的能源消耗，如在傳統的建筑領域的能源消耗隨著建筑市場的拓寬而逐年增加，也對生態環境造成了一定的污染。在造成不可再生能源浪費的同時，不利于廣大人民群眾的身體健康，因此加強建筑領域環保建設，著重強化建筑電氣節能勢在必行。當前社會需求的可持續發展建筑模式是指不僅滿足住戶對于住房環境的要求，同時要兼顧建筑的節能環保，在建筑過程中采用科學合理的電力能源節約技術，節約能源的同時，最大限度降低對于環境的污染。電氣設備作為日常的工程建筑過程中不可或缺的重要工具，保障了建筑工作的合理穩步進行。科學合理的電氣設計技術是節約建筑能源、降低能源浪費的主要手段，其技術水平的高低直接關乎到整體建筑的合理運行。反之，在建筑過程中如不注重節能設計技術，則造成環境污染的同時，降低了建筑整體的實用性。

2 建筑電氣節能設計準則

在進行建筑工程中的電氣節能設計過程中要遵循以下原則：

2.1 滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數；滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求。

2.2 考慮實際經濟效益

節能應按國情考慮實際經濟效益，不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。

2.3 節省無謂消耗的能量

節能的著眼點，應是節省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的，再考慮采取什么措施節能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗等都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進技術使其能耗降低。因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。

3 建筑電氣節能的途徑

根據實際建筑節能設計過程中存在的種種問題，根據實際系統化的應對措施，保障節能設計的最優化，具體建筑電氣節能途徑如下。

3.1 供配電系統的節能設計

根據負荷容量，供電距離及分布，用電設備特點等因素合理設計供配電系統，做到系統盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半經減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數，以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

3.2 變壓器的節能設計

減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計算：

ΔΡ=Ρo+β2Ρκ

式中：ΔΡ-變壓器的有功損耗（kW） Ρo-變壓器的空載損耗（kW）

Ρκ-變壓器的短路損耗（kW） β-變壓器的負載率

（1）Ρo作為變壓器的空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關，所以在選用變壓器時最好選擇節能型變壓器如S9，SL9，SC8等。它們采用優質冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，減少鐵芯渦流損耗，45度全斜度接縫結構使接縫密合性好，減少了漏磁損耗。

（2）Ρκ是變壓器額定負載傳輸的損耗又稱變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，并與負荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器。β2Ρκ用微分求它極值時，是在β=50%時每千瓦的負荷，此時變壓器的能耗最小，但在β=50%負載率時僅減少變壓器的線損，并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節能的。綜合初裝費，變壓器、高低壓柜、土建投資及運行費用，又要使變壓器在使用期內預留適當的余量，變壓器最經濟節能運行的負載率一般在75%～85%之間。

（3）在選擇變壓器容量和臺數時，應根據負荷情況，綜合考慮投資和年運行費用，對負荷合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效低耗區內。

3.3 減少線路損耗

由于配電線路有電阻，有電流通過時就會產生功率損耗，其公式為：

ΔΡ=3I2R·10-3

式中：ΔΡ--三相輸電線路的功率損耗（kW） I-線電流（A） R-線路相電阻（Ω）

其中“R”線路電阻在通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯，一般工程線路總的不下萬米，大工程更是不計其數，造成電能損耗是相當可觀的，所以減少線路能耗必須引起設計人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=ρL/S，即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。要減少電阻值應從以下幾個方面考慮：

（1）盡量選用電阻率ρ較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之。

（2）盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑。

（3）增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量，熱穩定，保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮節能經濟時還是合算的。

3.4 照明的節能設計

照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度的利用光能，通常的節能措施有以下幾種：

（1）充分利用自然光，這是照明節能的重要途徑之一，在設計中電氣設計人員應多與建筑專業配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內人工照明有機地結合，從而大大節約了人工照明電能。（2）推廣使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等，公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器。（3）改進燈具控制方式，采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關，高級客房采用節電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。

4 結論

根據時下的可持續發展的社會要求，逐步完善建筑行業的節能設計技術，加大節能環保技術研究的人力、財力、物力的投資力度，加強對節能環保設計的重視程度。建立健全相關管理制度，減少建筑能源的浪費。加強具體工程建筑過程中能源使用的管控力度，培養節能環保的節約意識。能源設備在設計過程中，采取科學合理的分布，從根源上減少能源的浪費。合理利用可再生能源，如太陽能、風能等新型能源，在一定程度上替代傳統不可再生能源的使用，減少能源浪費的同時，減輕了對于生態環境的污染。基于以上措施，開展具體的節能設計工作，以保障我國建筑行業可持續發展的最終目的。

參考文獻：

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