關于電氣節能在民用建筑工程中的運用

樊管民

(山西運城 044001)

0 引言

作為世界上最大的能源生產國，中國已經形成了傳統化石能源、新能源和可再生能源全面發展的能源供應體系，居民生活的用能條件極大改善。同時，中國作為世界上最大的發展中國家，已成為能源消費和溫室氣體排放第一大國。能源消費、經濟增長與碳排放的協調發展問題已成為我國建設資源節約型社會的重要問題之一。節能技術已成為一門新興的綜合性工程學科，成為現代科學領域的一個重要組成部分。

1 照明節能措施

在堅持節能原則的前提下，照明設計應該從照明均勻度、照明標準、照明功率密度等方面綜合考慮建筑房間對照明的需求，根據不同場合選擇相應的照明方式，可從以下幾方面進行改進。

1.1 采用高效光源

在照明設備中，光效率以高壓鈉燈為首，金屬鹵化物、熒光燈稍差，接著是高壓汞燈，最次的是白熾燈。在選擇時，對于辦公室、教室、會議室及儀表、電子等生產車間宜采用那些高光效而又耗電量小的各種熒光燈;一般照明場所不宜使用高壓汞燈;普通白熾燈盡量不用;優先使用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈。積極推廣新型節能光源。設計人員應盡可能采用如LED燈、電磁感應燈等新型節能光源。

1.2 采用高效燈具

在滿足眩光和配光要求的前提下，各種燈具相應的效率最低值如表1所示。按照不同的使用場所，選擇合理控光、光利用系數好、光通量維持率高的燈具。

表1 燈具相應的效率最低值 %

1.3 采用節能型鎮流器

傳統型電感鎮流器的優點是可靠性高、價格低和壽命長，缺點是重量大、體積大和自身功耗大，為燈功率的20%～25%。電子鎮流器與電感鎮流器相比，具有重量小、噪聲小、溫升低、啟動電壓低等優點，節能大于10%，本身的功耗比傳統的電感鎮流器降低50%～75%，具有明顯的節能功效。

1.4 采用合理的照明方式

根據國家規定的公共、居住和工業建筑的一般照度標準值，合理選擇相應的照度值與控制方案，嚴格選取高中低三檔中每檔的照度值，嚴格控制照明功率密度。充分利用天然采光，例如日間充分利用自然光照明，通過反射鏡采光、光導纖維等方式擴大照明范圍，擴大天窗的面積，利用天井的空間采光。在天然光的亮度不能滿足生活需要時，可安裝亮度可調的照明系統，以充分利用自然光并滿足照明需求。

1.5 采用合理的照明控制方案

選擇合理的照明控制方式，優先使用聲控、光控和時控等新興的照明控制技術。依據自然光的亮度變化，設定合理的電氣照明方案;室內大廳如酒店的電梯大堂、門廳和客房層走廊等場所，可通過集中控制的方式管理;積極采用各種節電開關和控光管理措施，如光電自動控制器、電子控制門鎖節電器以及自動控光裝置;低壓配電系統設計應便于按經濟核算單位裝表計量。

2 供配電系統的節能措施

2.1 降低變壓器損耗

變壓器的主要作用就是變換電壓，但它在升降電壓和傳遞電功率的過程中自身要產生功率的損耗。因此，針對變壓器的節能措施是指降低變壓器的有功功率損耗。

變壓器的有功損耗包含兩部分，如下式所示:

其中，Pl為變壓器的有功功率損耗;Po為變壓器的空載損耗;Pk為變壓器的負載損耗;β為變壓器負載率。

Po是變壓器的空載損耗，即鐵損，主要由漏磁損耗和鐵芯渦流損耗兩部分構成。鐵損與負荷率無關，而由制作工藝和材料決定。在選用變壓器時，應盡量選取節能型變壓器，如SCB10，SL11-R及SC8等，采用冷軋取向鋼片，可以大大減小鐵芯渦流損耗。

Pk是變壓器的負載損耗，即銅損，與變壓器負荷率β的平方成正比，由P=I2R可知損耗值與繞組電阻及電流大小有關。在選擇變壓器時要選擇線路阻值較小的，如銅芯變壓器。綜合考慮鐵損、銅損、變壓器、初裝費及各項費用，變壓器最節能負載率一般在75%～85%之內。

根據電網負荷情況，合理選擇變壓器容量及并聯運行的變壓器臺數。在負荷系數長期偏低的情況下，應優先選擇小容量的變壓器，若選擇的變壓器容量過大，進而負荷系數過低，在運行時間稍長時，有功功率損耗就會明顯上升。在容量大且需選擇多臺變壓器的情況下，盡可能選用大容量的變壓器以減少變壓器臺數。

2.2 降低線路的電能損耗

在民用建筑中，電力線路錯綜復雜，線路上的有功功率損耗是不容忽視的，減少線路電能損耗是電氣節能不可忽視的一方面。在一般情況下，線路的電流可視為不變，因此，減少線損的措施中最有效的就是減小線路電阻。由線路電阻公式可知，減少線損應從導線的材料、長度及橫截面積去考慮。

可選用電導率較小的材料做道芯，銅芯最佳。考慮到節約用銅，可適當選用新型的銅鋁復合母線。

合理選擇線路路徑，減少導線長度。改進電網結構，線路盡可能走直線，少走彎路。選擇環網串聯電容等，以強制實現有功和無功功率的經濟分布。配電室或配電箱應位于負荷中心，以減少配電導線的長度，進而降低線損。

合理增大導線截面積。對于較長線路，在滿足熱穩定、動穩定、載流量、繼電保護配合及電壓損失等要求的前提下，可增加一級導線截面積，以延長導線使用壽命，降低電網中的線損。

2.3 提高系統功率因數

提高系統的功率因數可有效減少線路及變壓器的無功損耗。無功損耗主要是由系統中的用電負荷，如異步電動機、變壓器、電抗器等電感性負載引起的。以下幾種措施可有效提高功率因數，進而降低無功損耗:

1)采用功率因數高的用電設備，減少對感性無功的需求。

2)采用電容器補償，降低無功損耗。

3)合理選擇變壓器及異步電動機的容量，提高負載率，可以有效地減少無功損耗。

4)針對不同的情況，合理地選擇無功補償方案。對無功功率較大且供電點較遠的設備采用就地補償;在用電設備相對集中的建筑中采用成組補償。

3 結語

建筑工程中的電氣節能設計的相關技術還不夠發達，有很大的發展空間。在發展過程中，對于新技術的開發與應用是尤其重要的。在選用新型節能設備時，應保證其可操作性與科學性，以真正實現合理用能。

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