基于節能理念的電氣設計優化研究

【摘要】介紹了當前能源危機是制約我國經濟發展的重要因素，而通過有效的措施降低建筑中的能源消耗可以有效節約能源。通過對民用建筑中相關節能設計原則的總結分析，提出了幾點有效的電氣節能設計的措施。

【關鍵詞】電氣設計；節能；優化研究

0.前言

隨著經濟社會水平的快速發展，能源問題已經成為制約人類向前發展的一個最根本的問題。我國的能源緊張也嚴重制約著經濟的發展。相關資料顯示，由于電力供應不足，使我國的工業生產能力得不到應有的發揮，因此我國將能源開發與建設作為國民經濟建設的戰略重點之一，同時提出在加強能源開發的同時，必須最大限度地提高能源利用的經濟效益，大力降低能源消耗。由此可見，節約用電具有十分重要的意義。節約電能包括降低發電廠的電耗，減少電網電能傳輸和分配中的電耗，減少配電變壓器的電耗，提高建筑電氣節能等。

1.建筑電氣節能的現狀及設計中易出現的問題

相關文獻研究統計顯示，當前建筑能耗已占全社會商品能源總消耗量的30％左右。按照當前建筑能耗消耗速度持續下去，在繼續執行當前水平比較低的節能設計標準的基礎之上，那我國的能耗負擔將不斷加重，建筑能耗也不斷加大，治理困難也隨之增加。因此，近年來國家政策中在建筑行業必須全面進行有效的節能措施，相應之國家也提出了發展綠色建筑的口號。建筑節能具體體現在以下幾方面：選址、規劃、設計、建造和使用過程中，嚴格執行民用建筑節能的標準，加強節能設備的運行管理，科學合理地設計民用建筑圍護結構的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統的運行效率，同時充分利用可再生能源，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。貫徹落實全面建筑節能是一項系統工程，設計、施工、各級監督管理部門、開發商、運行管理部門、用戶等各個環節必須嚴格按照國家的節能政策和節能標準的規定，將建筑節能真正落到實處。

就目前電氣設計水平而言，在建筑電氣設計中存在以下主要的問題。即：設備運行負荷計算不準確、設備的選型與實際不相符合、漏電開關極數選擇等問題。而改善這一系列問題就需要規范建筑電氣節能的設計、施工、驗收、使用維護及日常管理等各個環節，制定出可操作性強、便于實施和審核檢查的一整套科學體系，使之更好地指導和規范建筑節能，推動建筑節能沿著平穩有序的軌道健康發展。

2.當前民用建筑電氣工程中節能設計的原則總結

2.1首先應該遵循實際性的原則

所謂實際性，即是應根據民用建筑物自身的用途出發，在滿足民用建筑物的實際功能的基礎上，來做出切實可行、符合實際的民用建筑電氣節能的設計。

2.2其次應該做到適用性的原則

適用性是民用建筑工程電氣設計必要考慮的要素。它是基于滿足在民用建筑物內創造優良的人工環境而提供必要的條件，也為民用建筑設備的正常運行提供必需的動力；同時按照民用建筑用電設備對于負荷的容量、電能的質量以及供電可靠性等方面的實際要求，不斷優化供配電的設汁，從而促進電能的合理利用。

2.3再次應該綜合考慮投入和產出的經濟性

民用建筑在考慮節能設計時，必須時刻注意不能為了節能而忽略實際經濟狀況。要做到此點，就應按照實際的經濟條件，盡量滿足民用建筑工程電氣設計的節能要求，切記不可盲目地甚至過高地不斷增加投資額或者不斷增加民用建筑工程運營的成本來節能。通過分析和考慮到民用建筑節能的經濟效益，投資成本應在比較短的時期內收回。

2.4以節能效果為最終的目標

民用建筑節能應立足于減少能量無謂的消耗。所以，在設計時可以先查找出與民用建筑工程功能沒有相關的能量消耗，再充分考慮采取相應的行之有效的節能措施。

3.電氣設計中關鍵節能措施應用分析

3.1變配電變壓器的節能措施

相關研究表明，變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗兩大部分。首先是降低無功損耗，而無用功可通過無功功率經濟當量kq換算為等效有功損耗，因此變壓器的有功損耗加上無功損耗所換算的等效有功損耗，稱為變壓器有功損耗換算值。具體可以通過在變壓器的選型、散熱效果上面合理的進行設計，力求做到安全性和節能性并存。

3.2減少電氣配電線路中電能的損耗措施

配電線路電能的損耗取決于線路的阻抗和電流，其公式為：

ΔP=3I2R×10-3

在實際項目中，線路上電流一般是不變的，要減少線損，只能盡量減少線路電阻。線路的電阻R=ρL/S，即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。由上述公司分析可知，可以從以下幾個方面對其進行改進設計。

首先可以盡量選用電阻率ρ較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之。

其次應該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，變電所應設置在負荷中心，同時各層配電間、配電箱也應盡量設置在負荷中心，減少線路的長度。

最后可以增大導線截面積。對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩定性、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。通過增大導線的截面積，雖增加了線路費用，但由于節約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮是較合算的。

3.3建筑照明的節能設計措施

照明節能的基本原則有以下幾點，一是保證不降低生產、二是作業視覺要求，三是不降低照明質量，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度地利用光能。為了使照明設計達到顯著的節能效果，可以從以下幾個方面進行改進設計。

首先可以根據視覺作業要求，確定合理的照明標準，不同場所應有目的性地進行照明設計。即在同一房間內，可分為工作區、交通區、非重要區等，以便在選擇照度時區別對待。而當工作區的某一部分或幾部分需要高照度時，可采用分區照明方式；要求高照度的場所，可設局部照明。在工作位置經常要變動的房間，可采用燈具位置可靈活調整的照明系統。

其次是充分利用自然光，白天以天然光為主，當天然光不足時輔以恒定的人工照明，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，從而大大節約人工照明電能。

再次可以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，優先采用光通衰減少、終止光通量保持率高的燈具。例如，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、T8）及緊湊型熒光燈，相比于普通白熾燈具有更好的節能效果。

最后可以響應國家大力推進節能燈的政策，通過大面積使用氣體放電燈的場所推廣使用能耗低、性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器及電子變壓器等。當采用電感鎮流器時，宜在燈具內裝設補償電容器，提高功率因數。通過手動控制、時間控制、光敏控制、微機控制等互相協調統一同坐，使得在不同的階段開閉不同的照明，這是一種顯著的通過室內人員對電源的管理而實現節能的現象，應該大力發展。

4.小結

本文首先分析介紹了當前能源危機是制約我國經濟發展的重要因素，而通過有效的措施降低建筑中的能源消耗可以有效節約能源。通過對民用建筑中相關節能設計原則的總結分析，提出了幾點有效的電氣節能設計的措施。希望在國家節能減排的大趨勢下，建筑電氣設計行業中節能措施能夠越來越多的應用到實際工程中，最終實現節能減排的遠大目標。 [科]

【參考文獻】

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