淺談建筑電氣設計中的節能措施

耿長龍　彭龍龍

摘 要：建筑業是我國經濟社會的支柱產業，占有極其重要的地位。建筑所需要的能源也是巨大的，電能就是其中一大項，怎樣才能與節能減排的發展戰略相適應，是電氣設計人員需要考慮的課題。文章從幾個方面提出了建筑電氣中節能設計的措施。

關鍵詞：建筑；電氣設計；節能

眾所周知，我國人口眾多，能源缺乏是很嚴重的，但是在一些地區還存在能源浪費的情況。近些年來，由于人們生活水平的不斷提高，用電指數不斷提高，電能在供應上的矛盾越顯緊張，能源缺乏應在很大程度上影響了我國經濟的發展。節能減排是可持續發展戰略的重要組成部分，是一項利國利民的長遠大計，應堅持不懈。在建筑電氣設計中將節能的理念應用于其中是緩解當前能源危機的有效途徑。

1 供配電系統的節能設計

在建筑的供配電系統上，應該本著安全性高，可操作性強的原則來設計，可以參考所能負荷的電容量用電設備特點，供電分布及距離等。設計時負荷中心地帶是變配電所選址的依據，兩者之間的距離越短越好，這樣可以降低線路損耗。變壓器的容量和臺數在選擇上應該更為科學合理，以應對由于季節調整所帶來的用電量變化可以及時迅速地做出反應——切換變壓器，能夠使其更為經濟地運行，減少不必要的電能損耗。

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：

△P=P0+β2Pk

式中：△P-變壓器的有功損耗（KW）；P0-變壓器的空載損耗（KW）；Pk-變壓器的短路損耗（KW）；β-變壓器的負載率

P0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。

Pk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。β2Pk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7～85%之間。

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 降低線路損耗

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：

△P=3I2R·10-3

式中：△P-三相輸電線路的功率損耗（KW）；I-線電流（A）；R-線路相電阻（Q）

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=pL/S，即與導線電阻率p、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。應該從盡量選用電阻率p較小的導線、減少導線長度、增大導線截面積等幾個方面來考慮減少電阻值。

4 提高供配電系統的功率因數

為了達到節能的目的，常常用提高功率因數的方式（因為可以降低線路無功功率的損耗）來實現。因為輸電線路損耗AP中包含了線路傳輸有功功率時容易引起的線損和線路傳輸無功功率時引起的線路損耗。對于有功功率是能夠維持建筑物內正常運轉的必要條件，是恒量的，無法改變的。但是在整個供電系統中一些用電設備本身具有電性，諸如電動機、變壓器之類，它們會產生無功電流，無功電流會經過高低壓線路向設備的末端傳輸，這勢必會增加線路損耗，增加整個電能系統的用電負擔。事實上這種損耗完全可以避免，可以利用一以下幾種方法：

降低用電設備的無功損耗。功率因數高的用電設備可以有效地降低用電設備的無功損耗。基于此，同步電動機類型的設備功率因數高，在設計中可以適當采用，有補償電容器的用電設備可以被選擇為電感性用電設備。

以靜電電容器進行無功補償。實踐證明，利用電容器可以產生超前無功電流，這種電流可以與用電設備所產生的無功電流兩者相互抵消，這樣不但降低了無功電流，還提高了功率因數。

5 電動機節能設計

提高電動機的工作效率和功率因數是降低電動機損耗的有力方法。高效率的電動機是建筑設計中的首選設備，然而在具體施工中水暖及建筑等專業設備中包含有電動機，設備制造商統一供應，所以節能的理念只能融入到具體操作中。經過試驗證明，電動機在輕載運行時的效率處于很低的位置，所以降低電動機輕載和空載運行是降低線路損耗的有效途徑。具體運行方法是要在電動機負載率發生變化時運用變頻調速來使電動機調節轉速，以便更好地和電動機負載率變化相適應，提高電動機輕載的工作效率。這是電動機節能的有效方法。

6 照明的節能設計

照明是人們日常生活都會普遍使用的，所以它的節能設計將有效達到節約電力資源的效果。設計人員應該充分考慮照明中的節能設計。所謂的照明節能設計是指降低照明中光的損耗，同時又要確保照明使用的質量，達到節能最大化。

6.1 自然光的有效利用

一座建筑的整個施工過程需要各部門的協調配合才能完成，電氣設計者應該與建筑施工單位協調組織，設計時充分考慮建筑的位置、朝向等方面因素，充分利用自然光，減少照明的使用，這是照明設計的最為提倡的理念。

6.2 照明安裝功率合理化

對于建筑物室內的照明使用，有一定的標準。施工單位和設計者不可隨意修改，保證照明質量的條件下，一般室內燈具安裝功率應該采用發光性能良好的熒光燈，比較空曠的地方（體育館、車間廠房）最好使用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等比較高效的氣體放電光源。

6.3 光源用電宜用低能耗

耗能低、具有優良性能的光源用電是設計中重點推廣和使用的。無功補償的燈具在公共建筑場所使用較為合適。電子鎮流器是緊湊型熒光燈的首選，電子觸發器是氣體放電燈的最佳使用方式。

6.4 燈具的控制方式宜提高

小小的開關和裝置在節能設計中也派上大用場。如果室內的空間比較大，可以多設置一些照明開關點，調光開關可以運用在家庭主臥、賓館房間、醫院病房中，光電、聲控開關可以廣泛運用到公共場所中，自熄開關可以運用到過道或者樓梯道等公共場所。

7 結束語

建筑中的節能設計有著無限的可能性，設計人員應該不斷鉆研探索，積極汲取國外的一些先進經驗，經常深入施工現場做實地考察，才能不斷提高設計水平，來節約電能，為國家建設發展謀利。

參考文獻

[1]吳勝軍.建筑電氣設計節能之淺見[J].商場現代化，2010（23）.

[2]王建國.建筑電氣接地系統的類別及其發展趨勢[J].科技信息，2009（16）.

[3]胡龍才.現代建筑電氣設計節能方法探討[J].科技資訊，2008（33）.