建筑電氣節能設計及措施探討

劉冬平　王云超

摘 要：隨著能源消耗量的不斷增加，能源日益枯竭，在這種情況下，節能成為當前社會發展過程中的重要元素。建筑作為能源消耗的大戶，建筑電氣節能已成為當前節能工作中非常重要的內容。雖然電氣節需要貫穿于電氣的整個生命周期，但在各個階段中設計階段則是節能的重點，對于整體節能發揮著至關重要的作用。所以在建筑電氣節能上，需要從設計入手，實現資源的充分合理利用，充分的利用當前先進的節能產品，確保節能的效果。文章從建筑電氣節能設計、節有措施進行分析，并進一步對變壓器、照明、電動機等的節能設計進行了具體的闡述。

關鍵詞：建筑；電氣設計；節能措施

前言

我國雖然能源儲量較多，但同時也是一個能源消耗大國，而且在能源利用上存在著較嚴重的浪費現象。電能作為二次能源，近年來呈現供需上的矛盾，對我國經濟發展起到了較大的制約作用，所以節能問題越來越受到了大家的重視，已發展成國家長遠戰略問題。建筑電氣節能設計對于建筑能源的消耗量降低具有十分重要的意義，需要每一位電氣設計人員要給予充分的重視。

1 建筑電氣節能設計

1.1 合理設計供配電系統

建筑內供配電系統的設計，需要根據整個建筑的負荷容量和供電距離及設備的特點來進行具體考慮，在此基礎上對供配電系統進行合理設計，確保供配電系統不僅操作簡便，而且結構上簡單可靠，在進行變配電所設計時，以越接近負荷中心越好，通過將配電半徑進行有效的縮短，從而實現對線路損耗的有效控制。

1.2 合理選擇變壓器的容量

變壓器能耗量較大，所以對于建筑內變壓器臺數和容量選擇時需要根據負荷的情況進行合理設計，同時還要對不同季節負荷的變化進行充分的考慮，確保變壓器能夠做到靈活的投切，確保其運行的經濟性，對于可能導致損失的輕載運行則盡量避免。因此對于季節性用電設備，則宜設立單獨的變壓器，同時將一些重要的負荷和維持正常工作需要的負荷要集中在一臺或是幾臺變壓器上，其他不重要的設備另設變壓器，這樣有利于在使用備用電源時方便切除。

1.3 合理選擇導線的經濟截面

長期以來在對電力電纜選擇時，通常電纜的截面會根據發熱載流量、短路電流和電壓來進行，以滿足安全為基礎，然后確保截面的最小化，認為這樣可以實現節約。但這樣進行設計的結果往往是導致電能損耗費用的增加，導致運行成本的增加。所以對于電纜截面的選擇，還需要以經濟載流量來進行，確保選擇的導線截面具有較好的合量性，降低線路的損耗，確保在電纜的生命周期內實現總費用的最小化，按電纜的經濟載流量（經濟電流密度）合理選擇導線的經濟截面，減少線路損耗，并使得電纜在壽命周期內總費用最低。而且經濟截面要大于發熱截面，這就確保了電纜運行上的安全性，減少了安全隱患的發生。同時在選擇導線時，還要對電阻率進行充分的考慮，以選擇盡量小的電阻率為宜，設計中避免導線長度過長，使負荷中心與變電所能夠盡可能的靠近，以實現供電距離最短，從而實現節能的目的。

1.4 提高功率因數，減少電能損耗

提高功率因數可以減少線路損耗。如果輸電線路導線每相電阻為R，則三相輸出線路的功率損耗為：

P1=3I2R×10-3

式中：P1-三相輸電線路的功率損耗（kW）；U-相電壓（V）；I-相電流（A），I=P/（cos）；P-電力線路輸送的有功功率（kW）；COS-電力線路輸送負荷的功率因數。

公式表明，功率因數提高了，可以減少線路的損耗，從而達到節能的目的。輸電線路的損耗P1包括了線路的傳輸有功功率時而引起的線損和線路傳輸無功功率時引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物所必需的，是不變的，而線路的無功損耗是可以減少甚至避免的。

2 建筑電氣節能措施

2.1 減少供用電設備的無功損耗，提高供用電設備的功率因數

對空載率大于50%的電動機和電焊機可安裝空載斷電裝置對大中型連續運行的膠帶運輸機，可采用空載自停控制裝置；條件允許時，用同等容量的同步電動機代替異步電動機。

2.2 用靜電電容器進行無功補償

在工程設計中，可采用高、低壓電容器補償相結合，分散與集中補償相結合，固定與自動補償相結合等方式。

3 變壓器節能設計

變壓器損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。變壓器有功功率損耗可用下式計算

P2=P0+2PK

式中：P2-變壓器有功功率損耗（kW）；P0-變壓器空載損耗（kW）；PK-變壓器短路損耗（kW）；-變壓器負載率（%）。

P0作為變壓器空載損耗又稱鐵損，它是由鐵心渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵心材料及制造工藝有關，與負荷大小無關，因此在選用變壓器時應選用節能型變壓器，如S10系列，它們選用高導磁硅鋼片，采用先進的硅鋼片剪切工藝，改進鐵心疊片方式，最大限度地減少了鐵心的渦流損耗和漏磁損耗。Pk是變壓器額定負載傳輸的損耗，又稱變壓器的線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，并與負載率平方成正比，因此選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組，如銅心變壓器。一般，在50%～60%時，變壓器效率最高。在設計中，要正確選擇變壓器的負載率，以便合理選擇變壓器容量。

4 照明的節能設計

在進行照明設計時，需要充分的利用好光能，在保證正常的照明質量基礎上，確保做到照明中光能的最小損失，確保光能的充分利用。

4.1 減少點燈時間

在對照明節能管理上，需要將建筑進行分類，對于工作場所，應該做到人走燈滅，加強管理，同時還要對照明燈的開關數量進行增加，確保做到節能管理，而對于大型工作場所，需要實行分區進行控制，盡可能的利用調光開關、節能開關及定時開關等。由于室外照明不利于進行實時控制，所以需要采用光電控制、時間控制和智能控制，利用節能控制器，確保實現節能的目的。

4.2 采用高效光源

根據不同場所對于照明的不同需求，選擇適宜的高效節能燈具，同時在照明設計中對于氣體放電燈則采用節能型鎮流器來實現就地補償，而對于作業緊張且對禮堂要求較高的場所，或是在一些安靜場所內都應選擇電子鎮流器，對于需要進行調光的場所則宜采用調光電子鎮流器，這樣對于節能具有極其重要的意義。

4.3 選用合理的照明方案

在進行照明方案選擇時，可以區分為一般照明和混合照明，而對于有空調的房間則宜用照明空調組合系統的設計方案。對于一些場所對于光源和光色要求較高時，則宜選擇混光照明的方案。

5 電動機的節能設計

（1）應選用高效率的電動機。

（2）對經常處于輕負荷（<0.3）運行的電動機，應將三角形繞組的接法改為星形接法，可以達到良好的節電效果。

（3）根據負載情況對電動機采用無功功率補償，對距供電點較遠的大中容量連續運行工作制的電動機，應采用電動機的無功功率就地補償裝置。

（4）根據負荷變化情況采用變頻調速控制電動機，使其在負載率變化時，自動調節轉速，使得與負載變化相適應，以提高電動機輕載時的效率，從而達到節能的目的。

6 結束語

建筑電氣節能是建筑整體節能效果實現的重要的基礎，所以需要電氣設計人員要時刻將節能意識放在首位，在具體設計工作中，確保各項功能能夠滿足要求的前提下，通過切實可行的節能措施來實現節能的目的。

參考文獻

[1]李景文.高壓內熔絲并聯電容器組內部故障保護[C].電力電容器學會，1992.

[2]靳龍章，丁毓山.電網無功補償實用技術[M].中國水利水電出版社，1997.