建筑电气的节能设计浅析

来源:用户上传      作者: 温建辉 钟海

　　摘要：随着节能减排工作的深入开展，节电已经成为电气设计中的一项重要内容。本文从提高系统的功率因数、减少线路的电损耗、照明节能设计、合理计算用电负荷、建筑电气设备的节能、变压器控制，这六个方面具体分析了建筑电气的节能措施。为进一步研究建筑电气的节能相关问题，提供了依据。
　　关键词：建筑电气；节能；电能损耗
　　0 引言
　　随着我国工业的快速发展，能源的消耗也在不断增加。其中建筑业的飞速发展，也是能源需求增加的主要原因之一。因此建筑业的节能减排具有很大的潜力，而建筑的电气设计是重要环节。正因如此，在建筑电气设计中应精心考虑，采用多种措施节约电能。本文将从以下几个方面进行探讨，以使电气设计成果更加合理，达到真正节能的目的。
　　1 提高系统的功率因数
　　从提高系统功率因数的方面考虑，可以减少变压器和线路损耗。线路上传输的功率可以分为无功功率与有功功率。有功功率是满足建筑物用电功能必须具备的，是不可变的。电气系统的用电设备中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功功率，这需要从系统中引入超前的无功功率进行抵消，超前的无功功率就会从系统经高低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了功率损耗。而这部分的损耗可以通过以下几种措施来降低：
　　(1)由于感抗产生的是滞后的无功功率，可采用电容器补偿，这是因为电容器产生的是超前的无功功率，所以两者可以相互抵消[1]。采用电感整流器的气体放电灯，安装电容器，可以提高功率因数，同时也可以提高电源的输送能力。
　　(2)提高设备的自然功率因数，以减少对超前的无功功率的需求，优先考虑采用功率因数较高的同步发电机，荧光灯可以采用高次谐波系数低于15%的电子整流器。
　　(3) 在用电设备选型与调速控制方案一定的情况下，如果自然功率因数达不到要求，应进行无功功率的补偿。对供电点较远且无功功率较大的设备采用就地补偿，以减少线路上的无功传输损耗，达到节能的目的。在用电设备集中的地方采用成组补偿，建筑内其他的无功功率则主要在变电所内集中补偿，并多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。
　　2 减少线路的电能损耗
　　在电气工程中，线路通常复杂交错且较长，线路上的有功功率损耗是比较可观的，减少线路的能耗须引起电气设计者足够的重视。而线路的电流是不可以改变的，只能通过减少线路电阻来减少线路损耗。要减少线路损耗应从以下几方面着手：
　　(1)减少导线长度。线路要尽可能走直线，以减少导线长度；其次配电室或配电箱应位于负荷中心，减少配电导线长度，以减少线路上的电能损失。建筑的主要用电为空调用电，其次是照明用电，还有风机、水泵等动力用电。通常
　　情况下，有空调的建筑，负荷中心往往是在空调主机附近。
　　(2)适当增大导线截面，对于较长的线路，除满足载流量、保护的配合、热稳定及电压损失所选定的截面，应再加一级导线截面，这样可以延长导线的使用寿命，以减少线路的损耗。另外选用导电率较小的材质作导线，也可以减少线路的电能损耗。
　　3 照明节能设计
　　(1) 合理选用灯具、光源及附件。灯具的选择应根据悬挂高度而定，一般在悬挂较高的场所，选用高压钠灯和金属卤化物灯，悬挂较低的场所照明采用荧光灯。在选择光源时，应尽量减少白炽灯的数量，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比较高的灯具[2]。附件选择时，应尽量选低能耗的光源用电附件。民用建筑中一般采用荧光灯，并尽可能地采用电子整流器，以达到节能的目的。
　　(2) 改善照明器的控制方式。采用智能照明控制系统能通过系统控制不同工作场合的照明工作模式，在可以保证必要照明的同时，有效地减少灯具的工作时间，节省不必要的能源开支，延长灯具的寿命，这也是照明控制系统节能的最大优势。民用建筑应采用各种节能型开关或装置，同一场所需求不同的区域可以采取分区安装亮度不同的灯具。
　　(3) 充分利用自然光。自然光是绿色能源，目前利用自然光的方式主要有：棱镜多次反射法、平面反向镜反射法、导光管法、光电效应法。民用建筑设计时靠近室外部分的建筑面积，门窗尺寸应尽量增加，玻璃门窗透光率也应较好，让更多的自然光照射到房间里。
　　4 合理计算用电负荷
　　用电负荷计算方法选择得当，会达到节能、节材的目的，如果选择不当，会带来不必要的投资与能源浪费。用电负荷计算方法宜按照以下原则选取：在方案设计阶段可以采用单位指标法，在初步设计阶段与施工图设计阶段，宜采用需要系数法。对于住宅建设，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。
　　5 建筑电气设备的节能
　　建筑物内的用电设备基本上分为电热用具、照明灯具及各类电动机。电动机尤其是交流电动机的应用非常频繁，节能潜能比较大。空调系统是建筑物中的用电大的耗件。随着智能建筑的发展，中央空调系统的节能控制越发重要[3]。其重要内容包括：冰蓄冷系统的优化控制，现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟，冰蓄冷控制策略仍然需要深入研究，尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究，对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率，促进冰蓄冷技术的商业化应用具有很大的意义；热交换系统温差与流量的优化控制；变风量系统等控制技术。
　　另外也可以从以下几个方面考虑建筑电气设备的节能：电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制；电梯的合理选型、停层计划及群控策略；门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制。
　　6 变压器控制
　　对于变压器，可以依靠降低损耗、提高运行效率来实现其节能效果。因此，要合理选择变压器的台数与容量，使其容量和电力负荷相适应，通常情况下，变压器的负载率在75%～85%比较适宜，季节性负荷适合采用单独变压器供电。为了减少线路损耗，对于比较分散的负荷，可以遵循“多布点、小容量、深入负荷中心”的原则。另外在设计中应注意选择节能型变压器。
　　7 结语
　　随着能源问题的日益突出，我国在建筑电气节能设计正面临着新的严峻挑战。从发电厂开始到线路末端的用户都应高效使用电能，减少能耗。对于设计者而言，要合理选用设备，合理确定供电电压等级以及采用新技术及新材料等。建筑电气节能设计潜力很大，应选择高效节能设备，精心考虑设计方案，应用先进的设计技术，按照节能标准合理设计。在提供舒适、健康、安全的居住、工作和生活空间的同时，又能有效地节约能源。在建筑的电气节能设计中既可以进行节能效益评估，又可以确保节能效果和经济效益。
　　
　　参考文献
　　[1]陈众励，赵济安，等.建筑电气节能技术综述[J].楼宇自动化，2007(4)
　　[2]朱英.建筑电气节能设计方法[J].科技信息化，2007(2)
　　[3]肖漫.浅谈建筑节能与建筑节能设计的体会[J].医药工程设计.2009(6)

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