建筑電氣節能探討

摘要：文章就電氣節能設計應遵循的原則，從供配電系統設計、合理使用電動機、功率因數補償、諧波治理、照明節能、可再生能源利用、能源管理系統等方面，論述了建筑電氣節能的合理應用。

關鍵詞：電氣節能 供配電系統功率因數 諧波治理 照明節能 能源管理

隨著我國經濟的持續快速增長，作為二次能源的電能供需矛盾日益突出。在積極倡導節能減排、發展低碳經濟的今天，如何把節能措施貫穿于整個電氣設計過程則顯得尤為重要。下面結合工作實際，就建筑電氣設計的幾種節能措施談談一些看法。

1 電氣節能設計應遵循的原則

電氣節能是建筑節能的重要組成部分，電氣設計人員在設計過程中，應從適用性、安全性、可靠性及經濟性多方面綜合考慮，通過合理的設計及運行方案減少不必要的能源損耗。

2 電氣節能設計包括以下幾方面內容

2.1 合理設計供配電系統

根據用戶的重要性、負荷性質、用電容量、工程特點、系統規模，合理設計供配電系統，使系統在最佳狀態下運行。

2.1.1 根據用電負荷的容量及分布，使變、配電所靠近負荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低線路損耗，減少電壓損失，滿足供電質量要求。供配電線路長度不宜超過250m。

2.1.2 供配電系統應簡單可靠，配電級數不宜過多，同一用戶內，高壓配電級數不宜多于兩級；變壓器二次側至用電設備間的低壓配電級數不宜超過三級，盡量減少電能損耗。由兩路進線供電的系統，宜采用兩路電源同時運行的方式，以減少正常運行時的線路損耗。

2.1.3 合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。供電電壓等級的確定應考慮技術經濟合理性及電力公司的相關規定等因素。當用電設備總容量在250kW及以上或變壓器容量在160kVA及以上時，宜以10(6)kV供電。對大型公共建筑的空調冷水機組，考慮節能因素，經方案比較盡量采用10(6)kV冷水機組，但應考慮大容量電動機啟動時對變壓器的影響。

2.1.4 合理選擇變壓器。電力變壓器應當選用10型及以上、非晶合金等節能環保、低損耗和低噪聲的變壓器。變壓器的長期工作負載率不宜大于0.85，在選擇變壓器容量和臺數時，應靈活根據負荷變化情況，綜合考慮投資和年運行費用，對負荷合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，以實現其經濟運行，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。此外，降低變壓器的環境溫度、平衡三相負荷、合理選擇變壓器接線方式、季節性造成的負荷變化時靈活投切變壓器等也是降低能耗的有效途徑。

2.1.5 減少線路能量損耗。在滿足允許載流量、電壓損失、短路電流熱穩定等技術指標前提下，應按經濟電流密度合理校驗、選擇導線截面，從而達到降低電能損耗、減少投資和節約有色金屬的目的。

2.2 降低電動機電能損耗，提高電動機使用效率

2.2.1 根據負荷特性合理選擇高效率電動機，提高電動機運行的效率和功率因數。

2.2.2 功率較大的電動機可以采用變頻調速器(消防設備除外)，可提高電機在輕載時的效率，達到節能的目的。

2.2.3 采用軟啟動器，使電機啟動平穩，保證電網電壓的波動在要求范圍內。

2.3 合理提高供配電系統中的功率因數

設計中應通過正確選擇電動機、變壓器的容量以及照明燈具啟動器，降低線路感抗，采用正確的電線、電纜敷設方式，提高用電單位的自然功率因數。當自然功率因數偏低，達不到電網合理運行要求時，應采用并聯電力電容器作為無功補償裝置。

2.4 諧波治理

隨著大量非線性負載的廣泛使用，產生的大量諧波電流注入電網中，使電壓波形產生畸變。可通過選用D，yn11變壓器；設置濾波或隔離濾波裝置；合理選擇中性線截面；功率因數補償電容器組串聯消諧電抗器等措施抑制諧波，提高電能質量。

2.5 照明節能

照明節能的基本原則是在保證不降低生產、作業視覺要求，不降低照明質量的條件下，力求減少照明系統中光能的損失，最有效地使用照明用電。做好照明節能工作應注意以下幾點：

2.5.1 根據視覺作業要求，應根據《建筑照明設計標準》確定合理的照明標準，不同場所應有目的地進行照明。由于我國幅員遼闊，各地區經濟條件差別較大，民族習慣不同，因此還應結合現場實際情況，在規范推薦的高、中、低值中確定合理的標準，對標準值的確定應掌握適度，并合理利用局部照明。

2.5.2 充分利用自然光。照明的最佳光源是陽光。太陽光是免費的，不需電力，也不造成污染。在寫字樓里，如果在設計時能在大樓內部引入自然光線，員工會情緒更好，效率更高。在醫院里，住在靠近窗戶附近的病人康復得更快。現在有些窗戶可以對光譜進行選擇，引入日光的同時還可保持舒適。有一些創新的技術如側窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內部。在燈具布置時，將所控燈列與側窗平行，跟據日照強弱來進行燈具控制也是照明節能的有效手段。

2.5.3 合理選擇光源和燈具。應在不同的使用場合，在滿足照明質量的前提下，盡可能選擇高光效的光源。為充分利用光源發出的光通量，在燈具選用時應注意選用配光合理、效率高、利用系數高的燈具，優先選用開啟式直接照明燈具，并選擇電子鎮流器或節能型高功率因數電感鎮流器以提高功率因數。

2.5.4 采用合理的照明控制方式是實現舒適照明的有效手段，也是節能的有效措施。照明控制系統分兩大類：手動控制和自動控制。手動控制是指按照使用者的個人意愿來控制所屬區域的照度水平。在照明開關應用中，我們應注意：1 居住建筑有天然采光的樓梯間、走道的照明，除應急照明外，宜采用節能自熄開關。2 每個照明開關所控光源數不宜太多。每個房間燈的開關數不宜少于2個(只設置一只光源的除外)。但手動控制最不利的一點是：當人們意識到自然光線不足時會開燈，但當天然光又恢復充足時沒有什么因素促使他們把燈關掉。而且工作結束后如果燈還開著，這將浪費大量的電能。與傳統的照明控制方式相比，近年來逐步發展起來的智能化照明控制系統體現出了強大的優越性。目前智能照明控制系統多數采用現場總線技術，借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，實現節能。只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節電效果十分明顯。

2.6 可再生能源利用

在條件允許的場所，合理利用太陽能、風能等可再生資源，有利于節能減排、改善能源結構、保護環境。

2.7 采用建筑設備自動化管理控制系統

自動控制、監視和測量是自動化管理控制系統的三大要素。通過應用信息通信、計算機網絡、自動化控制等智能化技術，對建筑物內采暖、通風和空氣調節系統、給排水及熱水供應系統、照明和其他各類用電設備系統的運行實施能效管理，確保各類設備系統運行穩定、安全可靠，從而達到提高能效、降低能耗的目的。

3 結束語

電氣節能已成為電氣設計中的重中之重，作為建筑電氣設計人員，應結合工程項目自身特點，精心設計、精心比較，采用切實可行的節能措施，把節能貫穿于電氣設計過程始終，真正把節能理念落到實處，促進資源節約型社會的更好建立。

參考文獻

1 《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)中國建筑工業出版社2004

2 《建筑節能設計統一技術措施》(上海現代建筑設計(集團)有限公司編)2009