浅谈建筑电气设计中的节能措施

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　　【摘要】节约能源是我国经济建设中的一项重大政策，节约用电是节约能源工作中的重要方面，建筑电气的节能设计潜力很大，电气设计人员要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要部分，全面贯彻建筑电气节能的相关要求。本文作者主要就建筑电气的节能内容与实施措施进行了探讨。
　　 【关键词】建筑，电气设计，节能措施
　　前言
　　 随着人口的增加，工业的发展，人民生活水平的提高，对能源的消耗也急剧增加，全球性的能源危机已经迫在眉睫。而在我国，能源短缺和浪费的矛盾尤为突出，因此，节能已经成为全社会共同的要求。而在建筑行业，节约能源也成为建筑电气设计的主要内容，作为发展国民经济的一项长远战略方针，如何“节电能、降能耗”，成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。
　　一、建筑电气节能的原则
　　1、满足建筑物的功能
　　 即满足照明的亮度、色温、显色指数；舒适性，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。
　　2、节能必须考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该让增加的投资部分，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
　　3、节能应是节省不必要消耗的能量
　　 首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能，如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
　　二、建筑电气节能设计的内容及措施
　　 2.1 供配电系统的节能
　　 供配电系统担负着电力供应、分配、传输的职责，供配电设备和线路的损耗也不容忽视。应根据负荷容量、负荷性质、供电距离及分布、用电设备特点等因素，合理选择供电电压和设计供配电系统。供配电系统应尽量简单可靠，减少配电级数。
　　 （1）变压器的节能
　　 变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器节能措施主要有以下几点。
　　 ①合理选择变压器容量和台数。选择容量与电力负荷相适应的变压器，对负荷进行合理分配，使其工作在高效区内(变压器的负载率应在75％．85％为宜)；为减小变压器损耗，对季节性负荷，宜采用单独变压器供电；而为了减少线路损耗，对比较分散的负荷，则要遵循“小容量，多布点，深入负荷中心”的原则。
　　 ②变电所内变压器宜为偶数，每两台设置低压联络开关；小区箱变宜成对设置，变压器之间敷设低压联络线。因此，可以根据负荷情况，及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行，减少损耗。
　　 ③选用节能型变压器。近年来逐渐推广的S1l系列油浸变压器比S9、S10系列更为节能，S11型卷铁芯变压器与S9型变压器相比，空载损耗平均降低30％，空载电流平均下降70％。新型干式变压器SC9、SCl0、SCll系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力。
　　 ④变压器的联结组别也很重要，在TN及TT系统中，宜选用Dyn11接线组别的三相变压器。因为Dynl1接线方式的变压器对中性线电流没有限制，可达变压器低压侧之线(相)电流，能充分利用变压器的容量，尤其适用以单相负荷为主而三相不平衡的负荷。
　　 （2）配电线路的节能
　　 由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。对电网来讲，可以采用提高电压等级的方法降低电流，但是对于一般单体建筑，由城市电网供电的电源电压已经确定，线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。
　　 2.2 用电设备的节能
　　 建筑物内的用电设备基本上分为照明灯具、电热用具及各类电动机。尤其是交流电动机的应用十分频繁，其节能非常关键，同时具有较大的潜力。
　　 （1）电动机的节能
　　 电动机在工业与民用建筑内的应用已经非常普遍。减少电动机电能损耗的主要途径就是提高电动机的效率，可表现在以下几个方面：
　　 ①采用高效率电动机。采用高效率电机(Y、Y2系列)减少的耗电量与普通标准电动机相比，其总损耗减少20％～30％，效率可以提高3％～6％。
　　 ②根据负荷特性合理地选择电动机。首先要了解负荷的特性，然后根据电动机的工作环境及负载特点，选用合适的电动机，避免“大马拉小车”，以提高电动机运行的效率和功率因数。
　　 ③轻载电动机采取降压运行，对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角一星切换装置，可以达到良好的节电效果。对于负载率小于40％的生产机械，也可采用具有启动功能的轻载节电器，以达到节电的目的。
　　 ④改进控制方式，提高运转效率。对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电动机。许多水泵、风机的流(风)量并不是恒定的，可以根据工艺流(风)量的要求，进行调速控制。当流(风)量减少时，所需功率近似按流(风)量的3次方大幅度下降，是节电的有效方法。
　　 建筑设备中的大容量电动机交流调速应用最广泛的是变频调速器和软起动器。
　　 （2）中央空调系统的节能
　　 目前，大型公共建筑基本上都设有中央空调系统，该系统往往是建筑中的用电大户，因此，对中央空调系统的节能改造潜力巨大。尤其是近年来智能建筑的发展，使中央空调系统的节能控制越发重要而且可行。
　　 ①温湿度控制。采用了楼宇自控系统，不仅可以按照设定值自动调节室内温湿度，还可以根据室外温湿度和季节变化的情况，改变室内温度的设定，使之更满足人们的需要，充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高，不但舒适性越好，同时节能效果也越明显。
　　 ②新风量控制。新风量取得过多，将大幅增加耗能量，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的CO2浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的楼字自控系统可以满足这些控制要求。
　　 ③机电设备最佳启／停控制。楼宇自控系统通过对空调设备的最佳启，睁时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启／停时间，达到节能的目的；同时在预冷、预热时，关闭室外新风风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。
　　 （3）照明设计中的节能
　　 照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。通常的节能措施有以下几种：
　　 ①合理选择照明灯具。灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩光的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中。荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。另外，在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理，照度不变的情况下可节电20％，荧光灯的灯具设计错开重光部分，可提高光效80％。
　　②合理选择照度和照明。在满足标准照度的条件下，为节约电能，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。
　　 ③加强照明用电的管理。加强照明用电管理是照明节能的另一个重要方面。照明节能管理主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主。实行经济责任制时，将节电纳入考核内容，能促进职工树立节电意识，对照明灯做到合理控制，使职工养成随手关灯的习惯。对家属楼用电按户安装合适的电表，实行计度收费，这些措施都能有效地降低照明用电量。
　　 三、提高供配电系统的功率因数可以实现节能
　　 功率因数的提高可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。传输有功功率是满足建筑物功能所必须的，是不变的，而在供配电系统中，某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都是电感性的，会产生滞后的无功电流。它在系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，这无形中又增加了线路的功率损耗。但这部分损耗是可以避免的。
　　 3.1 减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率因数
　　 在设计中，我们尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯)等。
　　 3.2 用静电电容器进行无功补偿
　　 电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流的目的。在具体工程设计中有分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，我们可根据具体情况进行具体分析。
　　结束语
　　电气节能是一个系统工程，建筑电气节能设计应充分考虑如何在满足建筑物功能的前提下，尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率。这个问题应从节能设计为出发点，只有这样，我们才能够因地制宜地设计合适的节能方案。应当说，建筑电气的节能设计方法有很多种，但万变不离其宗，总的原则仍然是既节约能源又满足建筑物功能的需要。
　　参考文献
　　【1】李霞．浅谈建筑电气节能设计【J】．《浙江建筑》，2008.
　　【2】顾增林．智能建筑的节能及经济效益评估【J】．《电气与智能建筑》2009.【3】丁志国．关于建筑电气设计中节能措施的探讨【J】．《科技信息》2007.
　　

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