降低能源消耗在建筑電氣中的論述

【摘 要】 目前，我國擁有世界第三大能源系統，一次能源總產量僅次于美國和俄羅斯。但因我國的人口眾多，人均擁有量很低，能源效率低下，未來建筑能源需求量很大。節約能源、降低能源消耗、提高能源效率關乎中國經濟的前途，也關乎全球的經濟發展。本文主要介紹建筑電氣的節能，從配電系統（包括變壓器、輸電線路）、照明系統、中央空調系統、通風系統及給水系統的節能，來探討建筑物可實施節能減排的措施。

【關鍵詞】 建筑；電氣；節能；減排；

1 前言

隨著我國國民經濟的逐年快速增長，對能源的需求量越來越大，能源的過度消耗會對我們生存的環境造成破壞，影響氣候的變化。如何降低能源的消耗已成為各行各業面臨的首要問題，“節能減排”也是我國“十二五”期間的一項重要工作。對于我們工作和生活的建筑物來說，能源的消耗主要是電能，因而降低建筑物對電能的消耗，對“節能減排”工作具有重要意義。

2 建筑電氣節能的幾個方面

2.1 配電系統的節能

2.1.1 變壓器的節能

變壓器是配電系統的重要部分，在我國供電系統中電網損耗占供電容量7.7%，其中變壓器損耗占60%左右，因此降低變壓器的供電損耗，在節能降耗方面具有重要的意義，降低變壓器的損耗包括以下幾個方面：

① 降低變壓器自身的損耗。變壓器自身的損耗主要有兩部分，即固定損耗與可變損耗。固定損耗就是空載損耗（即鐵損和激磁功率損耗，簡稱鐵損），它只與變壓器的容量以及電壓的高低有關，而與負載的大小無關。變壓器的可變損耗就是短路損耗（即繞組中的損耗，簡稱銅損），銅損包括有功部分和無功部分，有功部分是變壓器原、副繞組的電阻通過電流時產生的損耗，它和電流的平方成正比。從這兩方面損耗可以看出，降低變壓器的損耗就是要降低變壓器的鐵損和銅損，降低鐵損可以選擇使用優質硅鋼片，設計先進的鐵心結構減小磁阻；降低銅損可以使用無氧銅和電工鋁導線，增大繞組的電導率。

② 合理選擇變壓器的容量。在我國民用建筑的設計中，變壓器的容量一般都是按用電高峰負載來選擇，變壓器本身損耗隨容量的增大而增加。在我國南方，夏季用電量較大，主要是空調用電，在北方，冬季用電量較大，主要是取暖用電，用電高峰過后，變壓器處于輕載和空載狀態，造成很大的浪費。所以筆者建議在民用配電系統設計時可以考慮用兩臺小容量變壓器代替一臺大容量變壓器，當用電負荷小于臨界負荷（單臺變壓器的最大負荷）時用一臺變壓器供電，負荷大于臨界負荷時切換到兩臺變壓器供電，這樣既可以有效的保證變壓器的利用效率，又可以降低電能在變壓器上的損耗。

2.1.2 輸電線路的節能

① 合理選用導線。電能在線路上的損耗和電流的平方及導線的電阻成正比，線路的電流取決于用電設備的容量，在電壓等級不變的情況下很難改變，所以要降低線路損耗就要減小導線的電阻。目前配電系統中選用的導線多為銅線和鋁線，由于銅的電導率比鋁高，所以除一些特殊線路（如架空高壓線路考慮到化學性質和重量等因素）選用鋁錢外，配電系統中應盡量選用銅線。線徑的截面一般要根據負荷的容量和配電線路長度綜合選擇，但一般線徑的截面最好比負荷容量所需的最小截面大一到二級，因為增大導線截面所增加的費用會通過線損的減小而彌補回來。

② 電纜的選擇。目前民用建筑中一般有兩種低壓電纜，以VV開頭的聚氯乙烯絕緣及護套電力電纜，以YJV開頭的交聯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜，兩種電纜的絕緣層不同，但查電纜的載流表可以看出，同樣截面的YJV電纜比VV電纜載流量高15～20%，所以在設計中要盡量選用YJV型號的電纜。YJV電纜成本比VV電纜高些，電纜截面減小表面上看來投資成本并沒有減少，但生產電纜環節中銅的消耗量減少了，這樣在銅的冶煉過種中就降低了能量的損耗并減少了環境污染，同樣有節能降耗的作用。

2.2 照明系統的節能

我國照明用電約占全社會用電量的12%，減少照明用電量，對降低電能損耗同樣意義重大。降低照明用電量并不是要降低照明質量，而是通過合理選用光源，合理布置線路等方面來降低對電能損耗。

2.2.1 合理選用光源。住宅照明設計中要盡可能多選用高效和長壽命的節能光源，節能光源的發光效率高，消耗同樣的電能會發出更多的光通量。產生相同的光通量，消耗的電能從多到少依次是白熾燈、普通日光燈、節能燈、LED燈，所以在建筑設計中最優先選擇的光源是節能燈和LED燈。有統計表明，在我國如果把在用的白熾燈全部替換為節能燈，年可節電480億千瓦時，相當于減少二氧化碳排放4800萬噸。所以逐步淘汰白熾燈，不僅有利于加快推動我國照明電器行業技術進步，促進照明電器行業結構升級優化，而且也將為實現“十二五”節能減排目標做出重要貢獻。

2.2.2 改善照明燈具的控制方式。照明燈具的控制方式要根據建筑的類別、使用的不同特點和要求區別對待，做到既方便使用，又節約電能。照明線路的設計應遵循以下幾方面原則：①面積較小的居住、辦公用房或類似的房間，宜采用一燈一控或二燈一控的方式，在經濟條件允許時可采用變光開關。②面積較大的房間宜采用多燈一控的方式，當整個房間有均勻照度要求時，可采用隔一控一的方式。③居住、辦公建筑內的樓梯間、走廊等公共通道，照明器宜采用節能開關控制（如聲光延時開關、光電自動控制器、節電控制器等）。

2.3 中央空調、風機、水泵的節能

民用建筑特別是公共建筑中，中央空調、各類風機、水泵的用電占著重要的比例，對電能的消耗具大，如能降低這類設備的用電量，將會節約大量的電能。

2.3.1 中央空調系統的節能

中央空調在整個建筑能耗中所占的比例最大，在節能方面有著巨大的潛力。在中央空調節能方面，提倡選用新型的節能環保空調，主要有地溫空調和燃氣空調兩種。地溫空調使用水源熱泵，利用地下淺層地熱資源，是一種既可供熱又可制冷的有效節能空調系統。地溫空調具有耗電省、制冷效果好、無化學污染和廢氣排放、不浪費水資源等優點。燃氣空調是利用天然氣的空調系統，燃氣空調與電力空調相比具有功能全、設備利用率高、綜合投資省、運行費用省等優勢，更為重要的是：大量使用燃氣空調不僅有利于改善供電緊張狀況，而且對于提高電力負載率，改善電力峰谷平衡率有十分可觀的效果。

2.3.2 風機、水泵的節能

目前多數風機還是采用落后的調節擋風板或閥門開啟度的方式來調節氣體的流量、壓力和溫度等，這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節的要求。這種落后的調節方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調節精度差，很難滿足控制系統的要求。水泵對電能的消耗主要是電機，目前水泵多采用三相異步電動機，異步電動機存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現水泵損壞同時電機也被燒毀的現象。

解決上述問題最好的辦法就是改變風機和水泵的運行速度，目前最好調整技術就是變頻調速技術。變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60？f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數），通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻節能系統（裝置）在各類調速系統中使用時，其節能效果對于單臺設備可做到20-55%，在風機、水泵這類設備的一般應用的節能效果平均也可做到20-50%，節能效果相當可觀。

3 結束語

能源是社會經濟發展和人民生活水平不斷提高的重要物質保障，能源的緊張將嚴重阻礙人們未來的正常生活、社會進步和經濟的可持續發展。面臨全世界能源短缺時代的即將到來，你我又能做些什么呢？希望各行各業的人們可以行動起來，從自我的本職工作做起，為了我們的生存環境，為了子孫后代，投入到“節能減排”的實際行動中來。