浅析建筑电气节能技术的合理应用

薛青辉

(陕西建工集团总公司，陕西西安710003)

随着社会的发展，人口的增多，地球上的资源越来越匮乏。我国是一个人口众多的国家，每年都要消耗大量的能源。我国的人均资源和能源还不到世界人均水平的一半，但我国的建筑面积能耗达到了发达国家的2～3倍。可以看出我国的节能空间还是很大的。积极研究建筑电气节能的方法对环境保护、实现可持续发展具有重要的意义。

1 建筑电气节能应该遵循的原则

建筑电气节能技术在建筑工程中不能盲目的使用，不能为了节能而损害使用需求，损害建筑应有的功能，更不应该为了节能而忽略其成本规划。因此，在建筑电气的节能设计中我们应该遵循以下原则。

(1)实际性。从我国的国情和实际的经济条件来考虑，不应该盲目地为了节能而忽视经济效益。要仔细比较节能材料和节能设备的性价比，使在节能上花费的财力、物力等投资能够取得理想的效果，得到相应的回报。

(2)适用性。电气节能必须做到满足建筑空间的舒适性和一些特殊的工艺要求，满足建筑对亮度、色温方面的要求。这也是对建筑物内的人工环境的完整性提出的要求。另外，建筑电气技术还应该为建筑中的设备提供合理的能源供应，满足建筑物的环境要求。

(3)节能性。建筑电气节能技能最关键也是最重要的一步就是考量其节能性。为了避免浪费，必须要采取有效的措施。在其发展过程中应该更加关注建筑电气设备自身的能源消耗情况以及传输线路上的电能损耗这些问题。

2 照明应用中的节能措施

在我国的建筑照明中，年照明的用电量占到了总发电量的10%左右，主要是因为以低效照明为主，故还有很大的节能空间。照明用电量达到如此高的因素有很多，主要表现在对电光源和用电时间的控制不力，以及受到环境反射和灯具光效比的影响。要想做到照明的节能，应该采取以下几项措施。

2.1 利用自然光，减少照明时间

如果是住宅建筑，可以充分地利用自然光，采用节能灯具，在白天让自然光透过玻璃窗达到利用光的目的。对照明系统的控制，应该从几个方面做起:一是一支20 W的电子节能荧光灯起到的照明效果和一支100 W的白炽灯的效果是一样的，但前者更加省电;二是高层住宅中的白炽灯和荧光标识灯用发光二极管标示灯取代;三是跷板式开关用声控开关、延时开关、感应式开关取代;四是线圈、铁心镇流器逐渐用电子镇流器取代。这些技术的改进更加符合生活的实际需求，能起到更好的节电效果。

2.2 采用高效节电新光源和照明系数高的灯具

高效节电新光源具有效率高和显色性好的优点，能在一定的电功率内产生高通量的光，而且发热量损失小。显色好表现在产生同样视觉效果的情况下减小电力消耗。所以要根据不同场合的特点选择适合的新能源。另外，还要考虑灯具的通风散热和维护保养方面。以增加灯具的照明利用系数。

2.3 合理选择照明方案

在建筑的布灯中，要采用光通利用系数高的方案，应该选择分区照明方式。在空调集中和照明容量大的场所最好使照明灯具和空调的回风口相结合。在高照度和有光色要求的场所要用两种以上的光源来进行混合照明。在室内采用高反射率的饰面材料也可以达到利用光源的效果。

3 电动机的节能措施

提高电动机的工作效率对降低电动机电能损耗具有重要的意义。在高层住宅中，用电动机拖动的电气设备，比如电梯、风机等使用的电量占到了总发电量的30%左右。所以，对电动机进行节点降损具有十分重要的意义。我们应该采用高节能的电动机。例如YX系列的电动机的效率就比X系列电动机的效率高3倍。在选择电动机时要根据电气设备不同的负载情况来选择合适容量。一般来说，电动机是根据其额定负载下的数值来作为效率指标的，在负载率为75%～100%时电动机运行的效率最高，节电效果也最好。在一般的情况下，电动机的额定功率比负载的实际功率要高10%左右。只有当电动机的效率和额定的效率相差不多时，容量才是最合适的。也只有在电动机的效率与额定效率稍低时，才能决定是否要减小容量。在高层住宅中，像水泵、风机这些电气设备耗用的轴功率都和转速有关系。而且需要在运行的过程中调节负载量。根据功率和负载量的关系可以看出，在同样的负载量下，使用变速调节需要的轴功率比使用定速阀门调节要小一些，并且有更明显的效果。这归因于变速调节的阀门没有阻力损耗。所以，要使电动机有更好的转速，可以采用这几种方法:一是改变转差率、电机极数和电源频率。当前常用的调速方式有三种，分别是交流变频调速、变级调速以及电磁耦合器调速。其中变频调速是通过变频器和辅助控制装置来改变输入电压和频率来对电动机进行调速。这种方法具有很多优势，效率高、损耗小和调速精度高，还可以通过微机来实现闭环自动控制，是一种比较成熟的调速方法。比较适合用在高层建筑中的电动机使用;二是提高控制的技术。电动机起动时会产生电能损耗，停止时会产生制动能耗，因此减少电动机起动、制动的次数也可以有效降损节能。应该对生活中和消防水箱中的水的容量进行监视，以便更好地控制水泵起动的次数，在一定时间内减少起动和制动的次数。另外，可以在高层住宅楼的电梯中运用变联控制功能，控制多台电梯的起动和制动次数，减小单台电梯平均行程。这样也能够实现节能的效果。也可以对多台电梯进行分区运行以达到减少起动、制动次数的目的。变极多速电动机具有多种转速和多种输出效率，是通过改变电动机的极数和输出效率来完成的。变极多速电动机具有运行可靠、结构简单的优点，其不足之处是不能进行无级调速。电磁耦合器调速是通过对励磁电流的调节来实现调速的，但首先要在电动机上接上电磁耦合器。它的优点是控制功率小、调速范围广，可以进行无级调速。

4 电气节能的方法

4.1 合理的利用太阳照明技术

太阳能很容易获取，它无处不在，可以说是取之不尽，用之不竭的资源。科学合理开发和利用太阳能来进行照明，不仅能够节省资源，还能够有效地保护环境。减少废气排放量，减少对地球资源的破坏，从而保护人类生存的环境。太阳能照明技术是用光伏发电系统将太阳辐射能转换为电能，然后给照明提供负荷的。

4.2 综合利用能源

一是冰蓄冷系统。制定控制冰蓄冷系统的策略和配置系统的方法。还有一些其他的方法也可以进行节能，可以通过选择合适的变压器负载率来对变压器进行节能防耗。由于在线路上消耗的功率非常大，所以必须对线路的能量进行节能降耗的改造。也可以通过在变压器的一侧设置静电电容器来提高系统的功率因数。或是通过合理的选择照明器具和合理的进行电气设计来减小照明系统的光能损失;二是太阳光伏电源系统。《建筑物电气装置》中对太阳能光伏系统中的逆变器技术指标、系统设计方法、电池技术要求等作出了明确的规定。

4.3 电气设备的节能

空调系统的节能:空调系统主要是从以下几个方面进行节能。一是优化控制冰蓄冷系统，由于现行的冰蓄冷系统还不是很先进，所以仍然需要深入研究对冰蓄冷的控制办法。融冰策略能够在一定程度上提高能源利用效率和促进蓄冷技术的商业化;二是控制变风量系统的技术;三是对冷却系统进行优化控制;四是优化控制热交换系统的温差和流量。

给排水系统的电子优化控制;电梯使用的控制策略，包括停车控制、合理选型和群控策略;电动机的优化控制，合理的选择负载系数、调速方法等;电动门窗的优化控制，包括对自动控制遮阳系统和对门窗进行节能控制。

4.4 高效节能的照明控制设计

目前对控制高效节能的设计方法有这几种:棱镜窗，导光管，反射高窗，采光搁板。照明控制在整个的照明控制系统设计中占有十分重要的位置。它是理论基础的一部分，是支撑照明节能实施的重要部分。主要是因为照明控制能够使照明环境有一种舒适的感觉，通过划分光的空间营造出良好的光环境和不同的环境氛围。除此之外，它还可以起到节能的效果。要把照明灯用到需要的地方，不需要的时候要避免造成浪费，减少不必要的开灯时间和数量、照度，这也是节能方法的一种。目前，虽然我国的照明设计标准中也写到了很多关于照明控制的内容，但是对照明控制的程度还是比较欠缺。所以照明设计人员应对它充分重视。

4.5 提高功率因数和负荷率

变压器的损耗和变压器负荷的因数会对变压器的功率和负荷造成一定的影响。一般而言，负荷率在0.5～0.6之间时，变压器的效率达到最高;负荷率在0.3～0.75之间时，变压器处在经济运行区。负荷数一定时，变压器的效率和功率因数成正比。变压器的损耗形式有两种:铁损和铜损。减少铜损的方法是通过提高变压器的功率因数来减少负荷的电流。系统的功率因数改善了，就能减少线路和变压器的电压损失，从而提高设备和线路的供配电能力。功率因数的提高能够减少无功功率，也可以减少同一负荷功率需要的负荷电流和功率。为了减少投资，也可以使用较小线路截面和变压器容量。对于已有的设备来说，功率因数的提高就有了多余的变压器容量和线路截面。这样就可以添加一些用电的设备以提高配电系统的供电能力。可以通过这些方法来提高功率因数:(1)移相电容器补偿法。用高压电容器来补偿高压用电设备和变压器的无功功率;(2)自然调整法。对电气设备的容量要进行合理的选择，以提高负荷率。如果用电设备集中就采用成组补偿，如果用电设备的供电点之间距离较远并且无功功率很大的就采用就地补偿。减少供用电设备的无功消耗，提高用电设备的自然功率因数。

如果自然的功率因数还是无法满足要求，可用人工补偿的方法满足功率因数要求。实践证明每1000 V·A补偿电容每年可节省电量150～200 kWh，可进行广泛推广。无功补偿设计有几点原则:一是分散与集中补偿相结合的原则。如果用电设备的负荷较平稳、无功容量较大以及距离供电点较远就要进行单独的就地补偿;如果是集中在一块的用电设备就用成组补偿，无功功率则在变电所内进行集中补偿。十分重要的一点是，就地安装无功补偿装置比集中安装、异地补偿的节能效果都要好。它可以在一定程度上减少无功负荷传输。对于不平稳的断续负载，比如说电梯、自动步行道等不应该把补偿电容器加装在其电动机上，因为负荷的变化会引起电压的变化，导致电机因产生过电压而损坏。异步电动机也不能在电动机端额外的装补偿电容器，因为启动时会瞬间转换开路、闭路，也会造成电容器的放电和充电，同时进行而损坏电动机;二是固定和自动补偿相结合的原则。也就是说对经常变动的负荷采用自动补偿，对无功功率则采用固定的补偿。

5 结束语

总而言之，节约能源是保证可持续发展的必要条件。建筑电气设计应该在遵循电气节能的原则下，选择高效率的节能设备，采用科学的节能设计技术，达到电气节能的最大化。

［1］党进喜．建筑电气节能技术应用探讨［J］．企业导报，2011(6)

［2］耿玉峰．建筑电气节能技术研究［J］．现代商贸工业，2011(3)

［3］李蔚，陈车．谈建筑电气节能技术的设计应用［J］．武汉勘察设计，2011(4)