公共建筑電氣設計的節能措施探討

丁偉峰

【摘要】我國是一個電力短缺的國家，節電是當前的一項重要技術政策，節電又是一種能源開發，對于國民經濟的發展具有深遠的影響。本文結合電氣專業節能措施的要求，對以下幾點做簡要探討。

【關鍵詞】電氣設計；節能措施；用電負荷；照明節能；減少能耗

1、用電負荷計算

用電負荷的合理計算能有效的降低電纜的用量，降低能源消耗。對于民用建筑來講，常利用需用系數法進行計算，合理的選擇需用系數，降低工程的用電負荷量，從而降低電纜的使用量，達到節能目的。

2、變壓器的節電

變壓器是電氣配電中的一個重要設備，主要從以下幾點做節電分析：

1）變壓器的損耗

變壓器的損耗主要有空載損耗和負載損耗兩大部分，由于上述兩項在變壓器出廠時已經固定，我們無法對其更改，只有在選擇變壓器的時候盡量選擇低損耗節能型變壓器。

2）變壓器的經濟運行

變壓器的經濟運行有三種情況，如果以節約電量為主，則按照有功功率考慮，如果以提高功率因數為主，則按無功功率考慮，如果對兩者均無特殊要求，則按綜合功率考慮。

變壓器的經濟運行區間一般在75%～85%之間，選擇變壓器的容量及臺數時，應根據計算負荷，負荷性質等條件進行選擇，對負載率很低（正常使用時低于30%），而且損失率又很高，應予以調整或更換，盡量保證變壓器運行在比較經濟的運行區間內。對于超過85%負載率的變壓器，證明不利于經濟運行的變壓器，可放大一級容量來選擇變壓器，以降低其負載率和損失率。

對于采用多臺變壓器的配電設計，應根據負荷情況，有切換每臺變壓器的可能性，通過調整使參數好的變壓器在運行狀態，讓參數差的在備用狀態，以實現變壓器的經濟運行。

對于較大的季節性負荷，應設置單獨的變壓器，或者把其中不能停電的負荷集中到某一臺變壓器上，停用不運行的變壓器以利節電。

不允許變壓器空載運行。

需要考慮大型電動機啟動時對電網的影響，選擇合適的變壓器容量以利于電動機的正常啟動。

3、照明節能設計

公共建筑照明節能主要有以下三種途徑：一是充分利用自然采光，以降低白天時人工照明對能源的消耗；二是合理選用光源、燈具及附件；三是采用智能化的照明控制系統來提高能源的利用率、降低能耗總量。

首先，充分利用自然采光。充分利用自然光源是照明節能工程中的一個重要內容。白天盡可能利用天然光源，使公共建筑物內獲得穩定的光照條件。

其次，合理選用光源、燈具及附件。其一，選擇高效、節能、環保的光源。選擇照明光源時，應盡量減少白熾燈的使用量，一般情況下室外照明不應采用白熾燈。當懸掛高度大于4.5m時，宜采用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，多用于高大廠房、商場及體育館照明及室外照明等；當懸掛高度在4.5m以下時，宜采用熒光燈，應選T8熒光燈和緊湊型熒光燈，有條件時，應采用T5熒光燈，多用于公共建筑、住宅、寫字樓等。LED照明燈適用于多種場合的動態照明、室外照明、景觀照明等。一般照明場所不宜采用熒光高壓汞燈，不應采用自鎮流熒光高壓汞燈，盡可能推廣使用高光效、長壽命的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。其二，選用配光合理、效率高的燈具。在滿足眩光限制的條件下，應優先選用開啟式直接照明燈具，盡量少用帶漫射透光罩的包合式燈具和裝有格柵的燈具樣式，一般室內的燈具效率不低于70%，并要求燈具的反射罩具有較高的反射比；選用光利用系數高的燈具；選用高光通量維持率的燈具；盡可能選擇不帶光學附件的燈具；采用空調和照明一體化的燈具，同時應考慮燈具的布置、燈具與公共建筑圍護結構的距離以及燈具的距離比是否科學合理。其三，節能鎮流器的選用。應盡可能采用節能型電子鎮流器或節能型電感鎮流器，以達到節能的目的。

最后，采用智能化的照明控制系統。采用智能化的照明控制系統，可以提高照明質量，減少不必要的開燈時間、數量和過高的照度，有利于照明的節能；同時可以延長燈具和電器附件的使用壽命，提高照明系統的可靠性；可以通過系統控制不同工作場合的照明模式，實現照明場景的多樣化，以滿足人們對照明舒適度和情趣的多種要求。

4、減少線路電能損耗

應選用電導率較小的材質做導線，其中銅芯最佳。減小導線長度，增大導線截面。對于比較長的線路，除滿足載流量、熱穩定、保護的配合及電壓損失所選定的截面，應再加大一級導線截面。

5、提高系統功率因數

提高設備的自然功率因數。供配電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，提高用電設備的自然功率因數。應優先考慮采用功率因數較高的同步發電機，熒光燈可采用高次諧波系數低于15%的電子鎮流器等。

補償電容法提高功率因數。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。無功補償設備應適當靠近無功源，低壓用電設備產生的無功功率宜由低壓側的電容器來補償，高壓用電設備產生的無功功率應由高壓側的電容器來補償。用電設備集中的地方采用成組補償，公共建筑內的其他無功功率主要在變電所二次側集中補償，并多采用自動無功功率補償加固定補償方式。對供電點較遠、容量較大，負荷平穩、經常使用的設備多采用就地補償。空調主機及冷凍泵等常在其附近設專用變電所，可以集中補償，但若供電距離過長時，最好采用就地補償。當配電系統中諧波電流較嚴重時，無功補償容量的計算應考慮諧波的影響。

6、電氣設備節能控制

公共建筑內能源機電設備的能耗占公共建筑能耗的絕大部分。隨著公共建筑智能化的發展，樓宇自動化系統（BAS）的廣泛應用，采用節能控制，綜合應用信息通信、計算機網絡、自動化控制等智能化技術對公共建筑內能源機電設備實施集中監控和能效管理，從而實現系統的最優化控制和管理，達到提高能效、降低能耗的節能目標。

其中，空調系統是公共建筑物中的耗能大戶，其用電量約占整個公共建筑用電量的50%，因此中央空調系統的節能控制顯得尤為重要，其主要內容包括：熱交換系統溫差與流量的優化控制；定風量全空氣系統的空調機組的優化控制；變風量空調系統的優化控制；冷凍水與冷卻水系統的優化控制；冰蓄冷系統的優化控制；水蓄冷系統的優化控制，等等。

7、結語

綜上所述，公共建筑電氣節能設計潛力很大，對于電氣設計者而言，應全面認真地考慮電氣設計方案，選擇高效、節能、環保的設備，應用先進的設計技術，按節能標準合理設計。在為人們提供健康、舒適、安全的居住環境和生活空間的同時，又能行之有效地節約能源

參考文獻：

[1]萬小洪：《建筑電氣設計中的節能措施》[J]科技信息

[2]《工業與民用配電設計手冊》第三版

[3]《鋼鐵企業電力設計手冊》上下冊

[4]《電氣傳動自動化技術手冊》第三版