建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及措施探討

劉冬平　王云超

摘 要：隨著能源消耗量的不斷增加，能源日益枯竭，在這種情況下，節(jié)能成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過程中的重要元素。建筑作為能源消耗的大戶，建筑電氣節(jié)能已成為當(dāng)前節(jié)能工作中非常重要的內(nèi)容。雖然電氣節(jié)需要貫穿于電氣的整個(gè)生命周期，但在各個(gè)階段中設(shè)計(jì)階段則是節(jié)能的重點(diǎn)，對于整體節(jié)能發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。所以在建筑電氣節(jié)能上，需要從設(shè)計(jì)入手，實(shí)現(xiàn)資源的充分合理利用，充分的利用當(dāng)前先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品，確保節(jié)能的效果。文章從建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)有措施進(jìn)行分析，并進(jìn)一步對變壓器、照明、電動(dòng)機(jī)等的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

前言

我國雖然能源儲(chǔ)量較多，但同時(shí)也是一個(gè)能源消耗大國，而且在能源利用上存在著較嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。電能作為二次能源，近年來呈現(xiàn)供需上的矛盾，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了較大的制約作用，所以節(jié)能問題越來越受到了大家的重視，已發(fā)展成國家長遠(yuǎn)戰(zhàn)略問題。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)對于建筑能源的消耗量降低具有十分重要的意義，需要每一位電氣設(shè)計(jì)人員要給予充分的重視。

1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

1.1 合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)

建筑內(nèi)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)整個(gè)建筑的負(fù)荷容量和供電距離及設(shè)備的特點(diǎn)來進(jìn)行具體考慮，在此基礎(chǔ)上對供配電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保供配電系統(tǒng)不僅操作簡便，而且結(jié)構(gòu)上簡單可靠，在進(jìn)行變配電所設(shè)計(jì)時(shí)，以越接近負(fù)荷中心越好，通過將配電半徑進(jìn)行有效的縮短，從而實(shí)現(xiàn)對線路損耗的有效控制。

1.2 合理選擇變壓器的容量

變壓器能耗量較大，所以對于建筑內(nèi)變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇時(shí)需要根據(jù)負(fù)荷的情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對不同季節(jié)負(fù)荷的變化進(jìn)行充分的考慮，確保變壓器能夠做到靈活的投切，確保其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對于可能導(dǎo)致?lián)p失的輕載運(yùn)行則盡量避免。因此對于季節(jié)性用電設(shè)備，則宜設(shè)立單獨(dú)的變壓器，同時(shí)將一些重要的負(fù)荷和維持正常工作需要的負(fù)荷要集中在一臺(tái)或是幾臺(tái)變壓器上，其他不重要的設(shè)備另設(shè)變壓器，這樣有利于在使用備用電源時(shí)方便切除。

1.3 合理選擇導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面

長期以來在對電力電纜選擇時(shí)，通常電纜的截面會(huì)根據(jù)發(fā)熱載流量、短路電流和電壓來進(jìn)行，以滿足安全為基礎(chǔ)，然后確保截面的最小化，認(rèn)為這樣可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約。但這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是導(dǎo)致電能損耗費(fèi)用的增加，導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。所以對于電纜截面的選擇，還需要以經(jīng)濟(jì)載流量來進(jìn)行，確保選擇的導(dǎo)線截面具有較好的合量性，降低線路的損耗，確保在電纜的生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)總費(fèi)用的最小化，按電纜的經(jīng)濟(jì)載流量（經(jīng)濟(jì)電流密度）合理選擇導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面，減少線路損耗，并使得電纜在壽命周期內(nèi)總費(fèi)用最低。而且經(jīng)濟(jì)截面要大于發(fā)熱截面，這就確保了電纜運(yùn)行上的安全性，減少了安全隱患的發(fā)生。同時(shí)在選擇導(dǎo)線時(shí)，還要對電阻率進(jìn)行充分的考慮，以選擇盡量小的電阻率為宜，設(shè)計(jì)中避免導(dǎo)線長度過長，使負(fù)荷中心與變電所能夠盡可能的靠近，以實(shí)現(xiàn)供電距離最短，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

1.4 提高功率因數(shù)，減少電能損耗

提高功率因數(shù)可以減少線路損耗。如果輸電線路導(dǎo)線每相電阻為R，則三相輸出線路的功率損耗為：

P1=3I2R×10-3

式中：P1-三相輸電線路的功率損耗（kW）；U-相電壓（V）；I-相電流（A），I=P/（cos）；P-電力線路輸送的有功功率（kW）；COS-電力線路輸送負(fù)荷的功率因數(shù)。

公式表明，功率因數(shù)提高了，可以減少線路的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。輸電線路的損耗P1包括了線路的傳輸有功功率時(shí)而引起的線損和線路傳輸無功功率時(shí)引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物所必需的，是不變的，而線路的無功損耗是可以減少甚至避免的。

2 建筑電氣節(jié)能措施

2.1 減少供用電設(shè)備的無功損耗，提高供用電設(shè)備的功率因數(shù)

對空載率大于50%的電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)可安裝空載斷電裝置對大中型連續(xù)運(yùn)行的膠帶運(yùn)輸機(jī)，可采用空載自?？刂蒲b置；條件允許時(shí)，用同等容量的同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)。

2.2 用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償

在工程設(shè)計(jì)中，可采用高、低壓電容器補(bǔ)償相結(jié)合，分散與集中補(bǔ)償相結(jié)合，固定與自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合等方式。

3 變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)

變壓器損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。變壓器有功功率損耗可用下式計(jì)算

P2=P0+2PK

式中：P2-變壓器有功功率損耗（kW）；P0-變壓器空載損耗（kW）；PK-變壓器短路損耗（kW）；-變壓器負(fù)載率（%）。

P0作為變壓器空載損耗又稱鐵損，它是由鐵心渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵心材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，因此在選用變壓器時(shí)應(yīng)選用節(jié)能型變壓器，如S10系列，它們選用高導(dǎo)磁硅鋼片，采用先進(jìn)的硅鋼片剪切工藝，改進(jìn)鐵心疊片方式，最大限度地減少了鐵心的渦流損耗和漏磁損耗。Pk是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗，又稱變壓器的線損，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(fù)載率平方成正比，因此選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組，如銅心變壓器。一般，在50%～60%時(shí)，變壓器效率最高。在設(shè)計(jì)中，要正確選擇變壓器的負(fù)載率，以便合理選擇變壓器容量。

4 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分的利用好光能，在保證正常的照明質(zhì)量基礎(chǔ)上，確保做到照明中光能的最小損失，確保光能的充分利用。

4.1 減少點(diǎn)燈時(shí)間

在對照明節(jié)能管理上，需要將建筑進(jìn)行分類，對于工作場所，應(yīng)該做到人走燈滅，加強(qiáng)管理，同時(shí)還要對照明燈的開關(guān)數(shù)量進(jìn)行增加，確保做到節(jié)能管理，而對于大型工作場所，需要實(shí)行分區(qū)進(jìn)行控制，盡可能的利用調(diào)光開關(guān)、節(jié)能開關(guān)及定時(shí)開關(guān)等。由于室外照明不利于進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，所以需要采用光電控制、時(shí)間控制和智能控制，利用節(jié)能控制器，確保實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

4.2 采用高效光源

根據(jù)不同場所對于照明的不同需求，選擇適宜的高效節(jié)能燈具，同時(shí)在照明設(shè)計(jì)中對于氣體放電燈則采用節(jié)能型鎮(zhèn)流器來實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，而對于作業(yè)緊張且對禮堂要求較高的場所，或是在一些安靜場所內(nèi)都應(yīng)選擇電子鎮(zhèn)流器，對于需要進(jìn)行調(diào)光的場所則宜采用調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，這樣對于節(jié)能具有極其重要的意義。

4.3 選用合理的照明方案

在進(jìn)行照明方案選擇時(shí)，可以區(qū)分為一般照明和混合照明，而對于有空調(diào)的房間則宜用照明空調(diào)組合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。對于一些場所對于光源和光色要求較高時(shí)，則宜選擇混光照明的方案。

5 電動(dòng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）應(yīng)選用高效率的電動(dòng)機(jī)。

（2）對經(jīng)常處于輕負(fù)荷（<0.3）運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將三角形繞組的接法改為星形接法，可以達(dá)到良好的節(jié)電效果。

（3）根據(jù)負(fù)載情況對電動(dòng)機(jī)采用無功功率補(bǔ)償，對距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的大中容量連續(xù)運(yùn)行工作制的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用電動(dòng)機(jī)的無功功率就地補(bǔ)償裝置。

（4）根據(jù)負(fù)荷變化情況采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)，使其在負(fù)載率變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得與負(fù)載變化相適應(yīng)，以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

6 結(jié)束語

建筑電氣節(jié)能是建筑整體節(jié)能效果實(shí)現(xiàn)的重要的基礎(chǔ)，所以需要電氣設(shè)計(jì)人員要時(shí)刻將節(jié)能意識(shí)放在首位，在具體設(shè)計(jì)工作中，確保各項(xiàng)功能能夠滿足要求的前提下，通過切實(shí)可行的節(jié)能措施來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]李景文.高壓內(nèi)熔絲并聯(lián)電容器組內(nèi)部故障保護(hù)[C].電力電容器學(xué)會(huì)，1992.

[2]靳龍章，丁毓山.電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].中國水利水電出版社，1997.