论建筑电气节能设计

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　　摘 要：节能工作是支持国民经济迅速发展的重要一环，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍，节能工作潜力很大。对于建筑电气而言，合理的选用设备，合理确定供电电压等级以及采用新材料、新技术等手段都能够较好的实现建筑电气的节能降耗。
　　关键词：建筑电气 节能设计
　　
　　1. 建筑电气设计节能的原则
　　建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持三个原则。一是满足建筑物的功能，即满足照明的亮度、色温、显色指数；舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。二是考虑实际
　　经济效益。不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该让增加的部分投资，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。三是节省无谓消耗的能量。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。
　　
　　2. 合理设计供配电系统
　　（1）根据负荷容量、供电距离及用电设备分布特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压。供配电系统应尽量简单可靠。同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。
　　（2）合理选择供电电压。根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，其接线应能适应负荷变化时，按经济运行原则灵活投切变压器。同等情况下，电压越高，损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220／380 V，但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的，可以选择10（6）kV的制冷设备。
　　（3）变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在100 m以内，供电线路的电压损失满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。
　　（4）配电设计时尽量使三相负荷达到平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115％，最小相负荷不小于平均值的85％。可采用移相平衡法或容抗平衡法来改善系统的平衡，以减少因不平衡带来的最大相的多余损耗。
　　
　　3. 合理设计节能变压器
　　据有关资料统计，变压器总电能损耗占总发电量的2％～3％，因此，节能变压器的使用更为重要。变压器经历了由油浸式变压器转向干式变压器的发展过程，如今具有损耗低、重量轻、噪声低、效率高、抗冲击、节能显著的新型变压器也已产生。如s10型的干式变压器与s9型的干式变压器相比，空载损耗平均降低8％，负载损耗平均降低5％。变压器噪声水平下降7～10 dB，而且价格与s9型相当，可以作为当前通常项目设计的首选型号。减少变压器的有功损耗按下式计算：
　　△ Pb＝Po＋β2 Pk
　　式中：△P－变压器的有功损耗（KW）；Po－变压器的空载损耗（KW）；Pk－变压器的短路损耗（KW）；β－变压器的负载率。
　　（1）Pk作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45°全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。
　　（2）Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2 Pk用微分求它极值时，是在13=50％时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在B=50％负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75％-85％之间。
　　（3）在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。
　　
　　4. 合理选择供电线路和导线截面
　　根据建筑的规模、用电负荷性质及容量，使电气间位置合理的靠近用电负荷中心，减少供电半径、减少电能的损耗。据统计，照明线路的损耗约占输入电能的4％左右，影响照明线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下，应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面，从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。按经济电流密度合理选择导线截面。一般按年综合运行费用最小原则确定经济电流密度。（1）尽量选用电阻率P较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。（2）尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。（3）增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。
　　
　　5. 合理选择照明方式
　　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）充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。
　　（2）照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
　　（3）广泛使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。
　　（4）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
　　
　　6. 结束语
　　作为能耗大户的建筑耗能已成为危及社会可持续发展的一个重大问题，建筑节能更是当前一项极为紧迫的任务。作为专业电气设计人员，应该高度重视建筑电气节能问题，在整个设计过程中精心考虑，从安全性、可靠性、经济性及节能性等方面进行综合分析，不断的研究探讨、总结经验，为建筑节能做出应有的贡献。

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