建筑電氣節(jié)能設(shè)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(jié)能成為當(dāng)前社會發(fā)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(jié)能已成為當(dāng)前節(jié)能工作中非常重要的內(nèi)容。雖然電氣節(jié)需要貫穿于電氣的整個生命周期，但在各個階段中設(shè)計階段則是節(jié)能的重點，對于整體節(jié)能發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。所以在建筑電氣節(jié)能上，需要從設(shè)計入手，實現(xiàn)資源的充分合理利用，充分的利用當(dāng)前先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品，確保節(jié)能的效果。文章從建筑電氣節(jié)能設(shè)計、節(jié)有措施進(jìn)行分析，并進(jìn)一步對變壓器、照明、電動機等的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣設(shè)計；節(jié)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(yán)重的浪費現(xiàn)象。電能作為二次能源，近年來呈現(xiàn)供需上的矛盾，對我國經(jīng)濟發(fā)展起到了較大的制約作用，所以節(jié)能問題越來越受到了大家的重視，已發(fā)展成國家長遠(yuǎn)戰(zhàn)略問題。建筑電氣節(jié)能設(shè)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(shè)計人員要給予充分的重視。

1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計

1.1 合理設(shè)計供配電系統(tǒng)

建筑內(nèi)供配電系統(tǒng)的設(shè)計，需要根據(jù)整個建筑的負(fù)荷容量和供電距離及設(shè)備的特點來進(jìn)行具體考慮，在此基礎(chǔ)上對供配電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，確保供配電系統(tǒng)不僅操作簡便，而且結(jié)構(gòu)上簡單可靠，在進(jìn)行變配電所設(shè)計時，以越接近負(fù)荷中心越好，通過將配電半徑進(jìn)行有效的縮短，從而實現(xiàn)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(nèi)變壓器臺數(shù)和容量選擇時需要根據(jù)負(fù)荷的情況進(jìn)行合理設(shè)計，同時還要對不同季節(jié)負(fù)荷的變化進(jìn)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(jīng)濟性，對于可能導(dǎo)致?lián)p失的輕載運行則盡量避免。因此對于季節(jié)性用電設(shè)備，則宜設(shè)立單獨的變壓器，同時將一些重要的負(fù)荷和維持正常工作需要的負(fù)荷要集中在一臺或是幾臺變壓器上，其他不重要的設(shè)備另設(shè)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(dǎo)線的經(jīng)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(jù)發(fā)熱載流量、短路電流和電壓來進(jìn)行，以滿足安全為基礎(chǔ)，然后確保截面的最小化，認(rèn)為這樣可以實現(xiàn)節(jié)約。但這樣進(jìn)行設(shè)計的結(jié)果往往是導(dǎo)致電能損耗費用的增加，導(dǎo)致運行成本的增加。所以對于電纜截面的選擇，還需要以經(jīng)濟載流量來進(jìn)行，確保選擇的導(dǎo)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(nèi)實現(xiàn)總費用的最小化，按電纜的經(jīng)濟載流量（經(jīng)濟電流密度）合理選擇導(dǎo)線的經(jīng)濟截面，減少線路損耗，并使得電纜在壽命周期內(nèi)總費用最低。而且經(jīng)濟截面要大于發(fā)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(fā)生。同時在選擇導(dǎo)線時，還要對電阻率進(jìn)行充分的考慮，以選擇盡量小的電阻率為宜，設(shè)計中避免導(dǎo)線長度過長，使負(fù)荷中心與變電所能夠盡可能的靠近，以實現(xiàn)供電距離最短，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。

1.4 提高功率因數(shù)，減少電能損耗

提高功率因數(shù)可以減少線路損耗。如果輸電線路導(dǎo)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(fù)荷的功率因數(shù)。

公式表明，功率因數(shù)提高了，可以減少線路的損耗，從而達(dá)到節(jié)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(jié)能措施

2.1 減少供用電設(shè)備的無功損耗，提高供用電設(shè)備的功率因數(shù)

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(xù)運行的膠帶運輸機，可采用空載自?？刂蒲b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(jìn)行無功補償

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

3 變壓器節(jié)能設(shè)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(fù)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(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，因此在選用變壓器時應(yīng)選用節(jié)能型變壓器，如S10系列，它們選用高導(dǎo)磁硅鋼片，采用先進(jìn)的硅鋼片剪切工藝，改進(jìn)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(fù)載傳輸?shù)膿p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(fù)載率平方成正比，因此選擇變壓器時應(yīng)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(shè)計中，要正確選擇變壓器的負(fù)載率，以便合理選擇變壓器容量。

4 照明的節(jié)能設(shè)計

在進(jìn)行照明設(shè)計時，需要充分的利用好光能，在保證正常的照明質(zhì)量基礎(chǔ)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(jié)能管理上，需要將建筑進(jìn)行分類，對于工作場所，應(yīng)該做到人走燈滅，加強管理，同時還要對照明燈的開關(guān)數(shù)量進(jìn)行增加，確保做到節(jié)能管理，而對于大型工作場所，需要實行分區(qū)進(jìn)行控制，盡可能的利用調(diào)光開關(guān)、節(jié)能開關(guān)及定時開關(guān)等。由于室外照明不利于進(jìn)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(jié)能控制器，確保實現(xiàn)節(jié)能的目的。

4.2 采用高效光源

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

4.3 選用合理的照明方案

在進(jìn)行照明方案選擇時，可以區(qū)分為一般照明和混合照明，而對于有空調(diào)的房間則宜用照明空調(diào)組合系統(tǒng)的設(shè)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(jié)能設(shè)計

（1）應(yīng)選用高效率的電動機。

（2）對經(jīng)常處于輕負(fù)荷（<0.3）運行的電動機，應(yīng)將三角形繞組的接法改為星形接法，可以達(dá)到良好的節(jié)電效果。

（3）根據(jù)負(fù)載情況對電動機采用無功功率補償，對距供電點較遠(yuǎn)的大中容量連續(xù)運行工作制的電動機，應(yīng)采用電動機的無功功率就地補償裝置。

（4）根據(jù)負(fù)荷變化情況采用變頻調(diào)速控制電動機，使其在負(fù)載率變化時，自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得與負(fù)載變化相適應(yīng)，以提高電動機輕載時的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

6 結(jié)束語

建筑電氣節(jié)能是建筑整體節(jié)能效果實現(xiàn)的重要的基礎(chǔ)，所以需要電氣設(shè)計人員要時刻將節(jié)能意識放在首位，在具體設(shè)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(jié)能措施來實現(xiàn)節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]李景文.高壓內(nèi)熔絲并聯(lián)電容器組內(nèi)部故障保護[C].電力電容器學(xué)會，1992.

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