簡要分析民用建筑電氣設計上的節能

鄭中麗

摘要：節能的重點在于建筑物在發揮其最大功效的同時節省掉不必要的能耗，那么在設計中就需要找出哪些因素是不必要存在的，建筑物的電氣設計遵循同樣的原則，本文筆者就根據多年的工作實踐經驗簡要分析了建筑電氣設計方面的相關問題，并且圍繞負荷計算和電壓器的選擇、線路損耗、功率因數等方面分析，詳細闡述了民用建筑電氣設計的節能措施。

關鍵詞：節能設計；線路損耗；負荷計算

人民生活水平的提高，就意味著對能源的需求上升，各方面的能源資源勘查力度不斷加強，但是能源總量畢竟是有限的，雖然我國的資源總量豐富，但是人口也眾多，能源的利用率相對就低，如何構建一個穩定、經濟、安全的能源供應體系是我們面臨的重大挑戰，目前我國已成為世界上第三大能源生產國和第二大能源消費國，如果當前不采取一系列的節能措施，在不久的將來我們將面臨能源危機。為了實現“資源節約型”的社會目標，各地大力推廣“節能省地”型建筑。在建筑設計方面，既要做到節約能源，同時又不降低質量標準，這就要求在保證使用的前提下，提高能源利用率和綜合效益。文章主要是從民用建筑電氣設計方面談一些節能的措施。

一、合理的負荷計算

只有合理計算負荷，才能為選擇配電變壓器、導體及電器提供可靠的依據，才能準確的計算電壓損失和功率損耗。目前，我國的設計部門負荷計算方法主要有以下三種：單位面積法、需要系數法、單位指標法。為了盡量準確的計算出與實際相符的變壓器用電負荷，需要選擇合理的負荷計算方法，一般來說，在方案階段一般采用單位指標法；需要系數法則用于初步設計及施工圖設計階段；有時候為了計算簡便和準確，還可以幾種方法相結合。

二、變壓器的選擇

變壓器的有功損耗按下式計算：ΔP=Po+β2PK 式中ΔP—變壓器的有功損耗，kW；Po—變壓器的空載損耗，kW；PK—變壓器的短路損耗，k W；β—變壓器的負載率。

（1）Po 是有鐵芯的渦流損耗及漏磁耗損組成，要想降低有功損耗，就應選用節能型變壓器，因為節能型變壓器具有良好的制作工藝，采用優質冷軋取向硅鋼片，由于其特殊取向，使硅鋼片的磁疇方向一致，降低了變壓器電阻，從而增大通過電流。如油浸變壓器或干式變壓器。

（2）要從降低PK 來降低有功損耗，在選擇變壓器時，就應綜合考慮變壓器損耗和變壓器短路電流的平衡關系，選用短路阻抗合適的變壓器，如銅芯變壓器。

（3）負載率為變壓器額定容量和變壓器運行中實際容量的比值，變壓器在運行中，外界負荷經常變化，由微分法求極值可知，當負載率為50%～60%時，變壓器的損耗最小，效率最高，綜合初裝費及運行費用，變壓器的負載率取值為75%～85%時，是最經濟節能的。

（4）變壓器容量的選擇。變電器的經濟容量隨最大負荷利用時間和功率因數而變化，電壓器容量選擇過程中必須滿足全部用電設備的總用量要求，同時還應考慮經濟因素，避免長期處于過負荷狀態下運行，使變壓器長期運行的效益最大化。一般變壓器的經濟負荷系數為0.5～0.7，對于長期未達到經濟負荷系數的變壓器，應該更換較小容量的變壓器，但對一、二級負荷情況有所不同，當1 臺停止運行時另1 臺要能負擔全部一、二級負荷的供電。首先要考慮發展的，再考慮更換大容量的變壓器，當變壓器容量超過100kVA 再考慮增加變壓器。

三、照明節能設計

（1）充分利用自然光。自然光是綠色能源，我們應該好好加以利用，目前利用天然光的方式有：導光管法、光- 熱- 電-光轉換法、棱鏡多次反射法、平面反向鏡反射法、光電效應法。建筑設計在靠近室外的部分建筑面積，門窗尺寸應該盡量的增加，玻璃門窗透光率也比較好，讓更多的自然光照射到房間里面。

（2）合理選用光源、燈具及附件。燈具的選擇據懸掛高度而定，一般在懸掛較高的場所，選用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈，懸掛較低的場所照明采用熒光燈。在選擇光源時，應盡量減少白熾燈的數量，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比較高燈具。附件選擇時應盡量低能耗的光源用電附件。

（3）改善照明器的控制方式。采用智能照明控制系統能通過系統控制不同工作場合的照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效地減少燈具的工作時間，節省不必要的能源開支，延長燈具的壽命，這是照明控制系統節能的最大優勢。民用建筑應采用各種節能型開關或裝置，同一場所光需求不同的區域可采取分區安裝亮度不同的燈具。

四、減小線路損耗

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，kWI—線電流，AR—線路相電阻，Ω 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。電網輸送電能時，應在電網中就會產生功率損耗，功率損耗與線路長短、線組大小及電流量有關。降低電網中的線路損耗有以下途徑：①合理選擇線路路徑，減小導線長度。②合理確定電氣功能用房的位置，變壓器盡量接近負荷中心，以減少供電半徑。③在選擇導線時應該根據用途而定，高壓輸電線路一般用鋁，家用電線一般用銅。④導線截面的選擇，除了滿足載流量的要求，還應適量大一些，以滿足未來經濟發展需要。⑤利用某些季節性的負荷線路，將某一階所需的負荷集中在一起，再使同樣大的干線截面傳輸電流，減小了線路數量，從而減小線損。

五、提高供配電系統的功率因數

功率因數的大小，是隨負荷的性質和有功功率在視在功率中的比例決定的。要滿足民用建筑的功能要求，傳輸的電能總量就不變的，即傳輸有功率是固定的，那么也要提高功率的因數，只能從其他方面著手，在供配電系統中我們認識到某些用電設備會產生滯后的無功電流，它無形中增加了線路的功率損耗，這部分損耗是可以通過以下方法降低：①注意提高設備自然功率因數。在民用建筑中，已采用的自然功率因數高的的設備有：有補償電容器的電感性用電設備，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數提高了0.185～0.195。②采用電容器就地補償方式，將無功電流限制在需要的范圍內，消除感抗引起無在功需求。就地補償方式有高壓電容補償、低壓電容補償、集中補償和單獨就地補償。例如居住小區采用在變電所低壓側集中補償的方法。

六、積極推廣新技術、新產品

隨著科學技術的不斷發展，建筑電氣專業也涌現出一些新的技術和新的產品，在電氣設計中設計者應根據所需的設備功能要求，進行經濟技術的比較，積極推廣新產品，新技術，發揮新產品新技術的節能作用。為了達到節能和環保的目的，目前工程中已采用了許多電氣新技術、新產品，如新型變壓器、EPS 應急系統、LED 光源、太陽能光源，礦物絕緣電纜。相信將隨著技術的進步，成本的降低，新技術、新產品必然會得到更廣泛的應用。

七、結語

建筑電氣在節能設計中潛力是很大，國家也提出節能環保的要求也令電氣設備行業中的節能降耗產品面臨巨大的發展機遇如非晶合金變壓器行業、GIS 高壓開關行業和電力電子節能市場。在技術指標滿足功能需求的前提下，電氣設計中應及時的將節能技術和措施應用到建筑電氣照明設計中。目前在民用建筑電氣的設計中，很多節能措施和節能的產品已被應用，當然節能是一個永久的話題，還需不斷努力的創新，只有這樣才能真正的實現“資源節約型、環境友好型”的社會目標。

參考文獻

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