建筑工程中建筑電氣能耗分析及節能措施

摘要：在我國，建筑能耗約占全國總能耗的26.7%，位居能耗首位，電氣能耗是建筑能耗的主要組成部分。本文對建筑工程中建筑電氣的相關能耗進行了分析，在電氣節能技術及方法上提出了一些相關的節能措施。

關鍵詞：電氣能耗；分析；節能措施

一、前言

能源資源緊缺是我國也是當今世界各國面臨的一個嚴重問題。目前我國在建筑能耗方面不容樂觀，以建筑用電為例，我國現有建筑中超八成達不到節能標準，單位建筑面積能耗是發達國家的2～3倍。在建筑能耗中，建筑照明用電約是建筑能耗的20%～40%。因此，在建筑電氣工程設計、施工、運行階段采取相應的技術方法和預防控制技術措施，保證建筑電氣在充分滿足、完善建筑物功能要求的前提下，減少能源消耗，提高能源利用率。

二、建筑電氣能耗分析

（一）建筑電氣系統能耗點分析。在建筑電氣系統中，涉及到的電氣設備主要有銅母線、測量儀表、電氣元件（斷路器、電流互感器、電壓互感器等）、電力變壓器、電力電纜、配電箱柜（照明配電箱、動力配電箱柜、控制箱等）、用電設備（風機、水泵、燈具等）、應急電源（發電機、蓄電池組等）等。在上述電氣設備的功率損耗是來自于導體的電阻和磁性材料中的損耗，并且主要發生在電動機、燈具等電氣設備、電力變壓器和所有敷設的電力電纜之中，因此我們主要分析電力變壓器、電力電纜、電動機、燈具（氣體放電燈等）的能耗情況。

（二）電力變壓器能效分析。電力變壓器的損耗主要分為三個方面：空載損耗（鐵損nl）、負載損耗（銅損ll）和雜散損耗。一種評價變壓器能源效率比較全面的方法是總擁有費用法。

所謂總擁有費用（TOC），就是變壓器的初始投資和其在使用期內的損耗費用之和?？倱碛匈M用法是通過比較具有不同效率水平和不同價格的變壓器的總擁有費用，按照總擁有費用最低來選擇變壓器的效率水平的。

無論對于電力企業還是非電力企業用戶，都能通過此方法比較變壓器的總擁有費用，從而達到節約資金的目的。

（三）電力電纜能效分析。 傳統的設計方法按載流量選擇導線截面時只計算初始投資，導線的截面選擇過小，將增加電能的損耗；選擇的過大，則增加初始投資。

從理論上講，增加電纜截面可將損耗減小到很小，但電纜所增加的費用幾乎抵消了為追求好的配電效率而產生的節約。因此，設計中以電纜溫升、熱效應及電壓降的校驗為選擇條件來確定電纜截面，不一定是最合理的。利用總擁有費用法來確定導體電流密度的目的，就是在已知負荷的情況下，選擇最佳的導線截面；或是在已選定導體截面的情況下，確定經濟的負荷范圍，以尋求投資的最優方案，取得最理想的經濟效益。導線的經濟電流密度正是這種優化設計的內容之一。

（四）電動機能效分析。在建筑領域的電氣設計中，大量的中小型電動機被廣泛應用。電動機在總用電量中占的比重也很大，其產生的能耗也是相當可觀的。因此，在建筑電氣設計中，必須充分考慮影響電動機效率的因素，包括與負荷無關的損耗（常量），隨負荷增加的損耗（變量）及設計環節所增加的損耗的情況，分析高效電動機的節能效果以及不同的電動機系統對能耗的影響情況，才能夠選擇高效電機從而搭建合理的電機系統。

（五）燈具能效分析。國內外有現行的建筑照明節能標準作為設計依據，在設計建筑電氣中必須執行合理、適當的建筑照明節能標準，分析氣體放電類光源的各類鎮流器的能耗情況，同時分析比較實際工程實例中各類鎮流器的能耗，盡量選用新型的智能照明節電器。

三、建筑電氣節能

（一）建筑電氣節能原則。建筑電氣節能是建筑節能的重要內容，它既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資、為節能而節能。因此，建筑電氣節能工作應該遵循以下原則：

1、適用性。即優化供配電設計，按需合理供應。

2、實際性。即合理選用節能設備及材料，使建造成本和運營成本合理回收。

3、節能性。即節省無謂損耗的能量，采取先進技術成果和相應的措施節能使能耗降低。

（二）建筑電氣節能措施

1、優化設計。設計人員針對每項電氣分項工程，都有較詳細的電氣負荷計算書和采取相應的節能措施。在確定設計方案時，按照“以人為本\"的設計思路，深入現場，通過與業主進行有效溝通，了解工程的具體情況；根據負荷特點、建筑使用功能要求、建筑物的結構特征和周圍環境特點等多方面因素的綜合考慮，進行全面的技術分析比較，力求最佳的設計方案。還要掌握各種節能新技術，并在設計中適當采用可獲得巨大的經濟效益和社會效益。合理選擇變壓器的容量和臺數，以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

在設計中還應盡量減少三相不平衡度。在供配電系統中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器以及很多家用電器等都具有電感性，會產生滯后的無功電流，它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端，無形中又增加了線路的功率損耗。因此，合理設計供配電系統在電氣節能中起著非常重要的作用。

2、對建筑電氣系統運行加以強化管理。加強對建筑電氣系統運行的管理，同樣可達到節能的效果。主要管理措施有：

（1）設備管理：電氣節能在很大程度上取決于設備的運行狀況。如果使各種設備安全、有效、穩定地運行，出現故障能快速排除，則可以節約能量。

（2）控制管理：開發并利用功能強大、界面友好的控制軟件也是保證電氣系統節能運行的有效措施。

（3）人員技術培訓管理：加強對電工的培訓，提高管理人員素質，以保證電氣設備的正常運行和設備的使用效率，才能在電氣節能中有所作為。

（三）選用先進的節能設備、器具。首先，選用節能型變壓器、節能型電動機。其次，照明用電為建筑物用電量的20%～40%，降低照明用電尤為重要，其主要途徑包括：發展高效光源、采用高效燈具、改進照明控制。目前熒光類高效節能燈已廣泛普及，國外普遍看好的發展方向是led光源，比目前的節能燈效率更高，發光光譜可在大范圍選擇，使用壽命可大大延長。盡管目前led的成本、效率都無法與熒光類節能燈相比，但在最近10～20年內預計將有重大突破。

四、小結

在建筑電氣工程中，能耗主要發生在電動機、燈具等電氣設備、電力變壓器和所有敷設的電力電纜之中。在建筑電氣工程的設計、施工、運行中遵循適用性、實際性、節能性的基本原則，采取一些有效的技術方法和技術措施，提出完整的建筑電氣節能設計和運行管理方案，就可以有效地提高能源利用率，控制建筑電氣能耗，實現了節能目標。

參考文獻：

[1]清華大學建筑節能研究中心.2012中國建筑節能發展研究報告[R].北京：中國建筑工業出版社.2012

[2]國際銅業協會.變壓器經濟效益評價方法.1998：4-20

[3]國際電工委員會標準.電力電纜截面的經濟最佳化.IEC287—3—2/1995.1995

[4]中華人民共和國節約能源法.1997.1l.l

[5]中華人民共和國電力部.電力網電能損耗管理規定.2002.1.1