建筑電氣設計中的節能措施

溫夫云 卓愛鋒

（五華縣建筑設計院有限公司，廣東 五華 514400）

1 概述

由于人口的增加，工業的發展，人民生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機迫在眉睫。因此，各行各業提出了節能的要求，節約二次能源--電能，也就成為民用建筑電氣設計的焦點。建筑電氣設計節能的原則應考慮以下三個原則。

1.1 滿足建筑物的功能，即滿足照明的照度、色溫、顯色指數；滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足非凡工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

1.2 考慮實際經濟效益，節能應按國情考慮實際經濟效益。

不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用，而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。

1.3 節省無謂消耗的能量。節能的著眼點，應是節省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的，再考慮采取什么措施節能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進技術使其能耗降低。因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。

2 變壓器的節能設計

2.1 只作為變壓器的空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關，所以在選用變壓器時最好選擇節能型變壓器如SBCl0、SCl0等。它們采用優質冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，減少鐵芯渦流損耗。45度全斜度接縫結構使接縫密合性好，減少了漏磁損耗。

2.2 只是變玨器額定負載傳輸的損耗又稱變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，并與負荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器。13²；Pf用微分求它極值時，是在p=50%時每千瓦的負荷，此時變壓器的能耗最小，但在腳O%負載率時僅減少變壓器的線損。并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節能的。綜合初裝費、變壓器、高低壓柜、土建投資及運行費用，又要使變壓器在使用期內預留適當的余量，變壓器最經濟節能運行的負載率一般在75%一85%之間。

2.3 在選擇變壓器容量和臺數時，應根據負荷情況，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，使其工作在高效低耗區內。

在變壓器選擇中，能把握好上述三點原則，既滿足節約能源，又經濟合理的原則。

3 減少線路損耗由于配電線路有電阻，有電流通過時就會產生功率損耗，其公式為：

AP=3l²；R'10-³；其中“尺”線路電阻在通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯，一般工程線路總的不下萬米.大工程更是不計其數，造成電能損耗是相當可觀的。所以減少線路能耗必須引起設計人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻 R-30／.／S，即與導線電阻率P、導線長度￡成正比。與導線截面S成反比。因此減少線路的損耗應從以下幾方面人手。

3.1 在負荷較大的二類、一類建筑中采用銅導線，在三類或負荷量較小的建筑中采用鋁芯導線。 (蠆>盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。

3.2 變壓器盡量接近負荷中心，以減少供電距離。當建筑物每層平面在10000m2左右時，至少要設2個變配電所，以減少干線的長度。

3.3 增大導線截面積，對于較長的線路。在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮節能經濟時還是合算的。

4 提高供配電系統的功率

因數提高系統的功率因數，減少無功在線路上傳輸，以達到節能的目的。傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。系統中的用電設備，如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會產生滯后的無功，需要從系統中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統經高、低壓線路傳輸到用電設備，在線路上就產生了有功損耗，而這部分損耗是可以想辦法改變的，其措施有以下幾種。

4.1 提高設備的自然功率因數，以減少對超前無功的需求，可采用功率因數較高的同步電動機；熒光燈可采用高次諧波系數低于15%的電子鎮流器；采用電感鎮流器的氣體放電燈，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數提高到 0.85-0.95，這就可減少系統高、低壓線路傳輸的超前無功功率。由于感抗產生的是滯后的無功，可采用電容器補償，因為電容器產生的是超前的無功，兩者可以相互抵消，即O=∞-QC，因此無功補償，可以提高功率因數，因而也減小了無功的需求量。

4.2 由于感抗產生的是滯后的無功，可采用電容器補償，因為電容器產生的是超前的無功，兩者可以相互抵消，即p=p正一OC，因此無功補償，可以提高功率因數，因而也減小了無功的需求量。容量較大，負荷平穩又長期使用的用電設備的無功負荷宜單獨就地補償。

5 照明的節能設計照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下。力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度的利用光能，通常的節能措施有以下幾種。

5.1 建筑物盡量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面積。

應將門窗開大，采用透光率較好的玻璃門窗，以達到充分利用自然光的目的。在設計中電氣設計人員應多與建筑專業配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內人工照明有機地結合。

從而大大節約了人工照明電能。

5.2 照明設計規范規定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等等。照度標準是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質量的前提下，一般房間(場所)應優先采用高效發光的熒光燈(如T5、鴨管)及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育館場的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

采用高效光源和使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等，公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器。

改進燈具控制方式，采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關，高級客房采用節電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。

建筑電氣的節能設計潛力很大。廣大電氣設計人員在設計中應認真考慮，反復比較設計方案，拿出一套符合各種技術指標，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實可行的節能措施，從而達到真正節約電能的目的。

[1]任元會.工業與民用配電謝伺珊嗍北京：中國電力出版社，2005.