建筑電氣設計中節能措施的探討

謝子立

摘要：雖然我國的能源總量很多，但我國亦是個能源消耗大國，尤其是對于有些不可回收的資源，我們更應該節約。由于現在建筑業的快速發展，在建筑中安裝電氣亦是浪費資源的一種渠道。本文針對目前建筑電氣節能中存在的問題進行分析，提出了用電系統的安全節能措施,并對配電設備技術方案進行優選。

關鍵詞：建筑工程；電氣設計；節能措施

中圖分類號：TU198文獻標識碼： A

一、電氣節能設計應遵循的原則

電氣節能的內容，在很多現行的設計規范中都有所體現。建筑電氣設計在滿足建筑的本身功能，保證建筑的各項功能穩定連續運行的同時，更要嚴格遵守相關的設計規范。既不能為了節能而盲目加大投資，也不能為了一味的節能而犧牲的建筑物的部分功能。因此，電氣節能設計應遵循以下原則：

社會責任感

我們每個人在社會上做的每一件事，就無形的對社會承擔了一份社會責任，工程設計亦是如此。設計者所設計出的每一項工程，自工程施工建設開始，設計者就開始對它承擔起終身的社會責任。建筑節能是貫徹國家節約能源法和可持續發展戰略的大事，設計者應承擔起國家發展戰略和后代人生存條件的社會責任感。

實際性

就是要根據建筑物本身的使用功能，充分考慮實際經濟效益，設計者不能單單純為了節能增加額外的建設費用，必須保證增加的建設資金可以在規定的時間內通過電能的節省加以彌補。故合理選擇節能措施十分重要。

適用性

就是基于滿足在在建筑物內創造良好人工環境提供必要的能源，為建筑設備運行提供必需的動力，按照用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性等方面的要求，來優化供配電設計，促進電能合理利用。

節能性

就是通過合理的設計及運行方案減少不必要的能源損耗。在民用建筑電氣設計中，應采用成熟、有效的節能措施，降低電能消耗。

二、變壓器節能措施

變壓器所消耗的電能很大，據統計，變壓器自身所消耗電能約占全國所有發電量的5% 。所以，如何降低變壓器本身能耗成為建筑電氣節能中關注的焦點之一。

通過降低變壓器負載率可以節約變壓器的用電損耗，但會造成工程投資提高，所以變壓器的節能措施實質就是降低有功功率損耗提高其運行效率。變壓器的有功功率損耗分為兩部分，即空載損耗( 簡稱鐵損) 和負載損耗( 簡稱銅損) 。

有功功率損耗為:

△Ph=Pa+Pkβ2

三、照明系統節能措施

（一）充分利用自然光。自然光是一種綠色能源，在我們的生活中取之不盡用之不竭，充分利用好這種能源，可以很好的減少照明用電，從而達到了節能的目的。利用自然光的方法有導光管法，棱鏡多次反射法、光電效應法等。

（二）合理選擇照明燈具。要實現照明節能，就要選擇高效的照明光源。燈具效率高，單位面積的耗電量就會下降。在選擇燈具時，盡量不使用白熾燈，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比較高的燈具。燈具的選擇還和照明場所的高度有關，如果照明場所需要將燈具懸掛較高，則需選用金屬鹵化物燈，懸掛較低的場所可選用高效節能熒光。

（三）合理選擇控制方式。對于不同的場所選擇不同的控制方式。每個照明開關所控制的燈具數量不宜過多。在照明面積大的場所，采取分區域控制燈具，并適當增加開關數量，以便在陽光充足或照明質量要求不高的情況下，并且在不影響正常活動的前提下關閉一部分燈具，達到節約用電的目的。

四、電力電纜節能措施

由于電力電纜的損耗占輸入電能4%左右，影響其損耗的原因主要有供電方式和各導線的截面積，所以，在電氣設計中應充分考慮負荷用電性質，負荷容量以及供電距離等眾多因素。由于電纜上存在電阻，所以當有電流通過時會產生功率損耗，因此在工程中應減少導線長度， 線路鋪設時應盡量走直線避免彎路及回頭路，以減少導線長度。變壓器供電中心應盡量靠近工程負荷中心，低壓線路供電半徑應小于150m為宜，并且在合理情況下線路越短越好。建筑物每層大于1萬m2時宜考慮設置兩個變電所，另外低壓配電室應盡量靠近電氣豎井，不要產生倒送電的情況.單相用電設備應均勻接在三相供電系統以降低電網中三相不平衡度，供電網絡的電壓損失率應盡量小于2% 。對于線路較長的在滿足載流量、導熱性、保護配合及電壓損失所選定的截面的情況下，宜適當加大導線截面，但也應考慮加大導線截面所增加的造價成本，所以應在技術性與經濟性兩個方面進行合理比較，以確定其導線截面大小。

五、電動機的節能措施

在建筑電氣中動力系統的能耗也是主要能耗之一，而動力系統中主要是電動機消耗電力，因此降低電動機的電能損耗應從電動機的自身進行考慮。對電動機的選擇時應該注意其的負荷特性，弄清所帶負荷是連續的還是斷續的。如果為連續負荷要了解電動機的輸出功率是否與各種負荷相匹配，如果是風機和泵等平方遞減負荷特性，在輕載時打開風門和閥門，采用調速電動機在低速運行可以節約電能。如果是斷續負荷時，要了解輕負荷時能否停止電動機的運行或運行中能否把多余的能量釋放出來。如果即使輕負荷時也不能停止電動機的工作，則應考慮采用交流變頻調速裝置。在民用建筑中動力負荷主要是風機和水泵類電機，所以對風機和水泵采取節能措施具有很好的實用意義。水泵的工作特點是其流量與轉速成正比，揚程與轉速平方成正比，軸功率與轉速立方成正比，當流量減少一半時采用調速方法將電動機轉速降低一半，則此時電動機的軸功率只是額定功率1/8,對于需要變流量運行的水泵采用調速技術可大幅度降低能耗F 目前，變頻調速是一種高效能調速方式，可以在保持正常轉差率下運轉，實現無級調速。同時，可以在低速運行時使電動機輸出最大轉矩不變，起到節能降耗目的。相對于初期投資而言，采用軟起動器是另一種節能措施，軟起動器是按起動時間逐步調節晶閘管的導通角以控制電壓的變化。由于電壓可連續調節，因此起動平穩，起動完畢后則全壓投入運行。軟起動器也可采用測速反饋&電壓負反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制晶閘管導通角以達到轉速隨負載的變化而變化。軟起動器通常用在電動機容量較大&又需要頻繁起動的水泵設備中及附近用電設備對電壓的穩定要求較高的場合。

六、諧波治理措施

諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。例如計算機系統，開關電源，電子熒光整流器等導致配電系統的電壓、電流發生畸變，產生諧波。惡劣的諧波環境將會對智能建筑中用電設備和系統造成巨大的危害。 在實際工作中，由于諧波具有多發性、隨機性和不可重復性，導致智能建筑中的各種電氣設備性能下降、無法工作的現象時有發生，因此，為保證現代智能建筑中各種不同類型設備和計算機及精密電子裝置正常、可靠、高效地運行，必須要采取相應措施，確保用電設備的使用壽命。

諧波治理的主要措施有：①采用有源濾波，無源濾波裝置；②加裝交流濾波裝置；③加裝動態無功補償裝置；④改善三相不平衡度；⑤改變諧波源的接線方式和工作方式。

七、供配電系統的節能措施

變電所的位置應深入或接近負荷中心，且接近電源側，亦要進出線方便，減少供電距離，以縮短供電半徑，減少線路損耗。

導線應選用電導率相對較小的材料做導線。工程設計中通常選用銅芯線纜，按經濟電流密度法合理選擇導線截面，以減少損耗。在實際施工布線時，應盡量使線路走直線或最短距離，低壓線路還要不走或者少走回頭線。

合理提高供配電系統的功率因數，減小電能損耗。我們知道在供配電系統中，一些用電設備會產生滯后的無功電流，增加了系統中的無功功率。為了降低無功功率，減小損耗，通常采用以下辦法：在設計中合理正確的選擇電動機、變壓器等設備來提高設備的自然功率因數，當自然功率因數偏低時，應采用電容器就地補償，就地補償方式為集中補償，單獨補償，高壓電容補償和低壓電容補償。一般住宅小區采用的補償方式就是變電所低壓側集中補償。

供配電系統設計采用的設備，應符合國家或行業的產品技術標準，并應優先選用技術先進、經濟適用和節能的成套設備和定型產品，不得采用淘汰產品。

總而言之，電氣的節能在我國的節能領域是很重要的一個部分，由于我國現在資源的日漸匱乏，所以建筑業的節能是勢在必行的。在為人類提供健康、舒適、安全的居住、工作和生活空間的同時，又能行之有效地節約能源，這是每一個設計人員必須思考的問題。

參考文獻

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