浅谈民用建筑电气节能

胥文星

(江西省化学工业设计院，江西 南昌 330002)

一、线路损耗节能

1.供配电系统的节能设计，根据负荷容量、供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。供电时尽量采用高压供电，例如条件允许的话可以采用20KV供电来代替10KV供电;采用线路－变压器组的形式将高压电能直接输送到各个负荷中心;对于大容量电动机采用高压电动机来取代低压电动机。

2.减少供配电线路损耗线损是供配电线路经济运行的重要指标，由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为:ΔΡ=3I2R·10－3式中:ΔΡ为三相输电线路的功率损耗(KW);I为线电流(A);R为线路相电阻(Ω)。其中“R”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S，即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。

要减少电阻值应从以下几个方面考虑:

(1)尽量选用电阻率ρ较小的导线:如铜芯导线较佳，铝线次之。

(2)尽可能减少导线长度:在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。

(3)增大导线截面积:对于较长的线路，在满足载流量，热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

3.提高供配电系统的功率因数:功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。输电线路损耗中既有传输有功功率引起的损耗、也有传输无功功率引起的损耗。传输有功功率是满足供电要求所必需的，是不变的。而在供配电系统中存在大量的电感性电气设备，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中增加了线路的功率损耗。为了降低这部分损耗，一要尽量减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用高功率因数的用电设备，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备等;二用电容器进行集中无功补偿，电容器可以产生超前的无功电流来抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时有减少整体无功电流。针对三相不平衡的场合，可以采用三相补偿和单相补偿相结合的自动补偿方式，提高补偿效率。

二、建筑电气中变压器的节能

建筑设计电气节能首先要考虑的是配电系统选用的电气产品必须是节能型，我国配电系统中变压器数量高达几百万台以上，在电力系统中配电变压器的损耗占输配电系统损耗的三分之一，占配电系统损耗的一半以上。因而节约配变的能耗，成为了最为重要与紧迫的任务。针对变压器损耗大的问题，在此结合民用建筑设计的特点阐释配电变压器的节能措施。变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率，具体有以下几项措施:

(1)变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器。新建或改建工程应选用SL7、S9、SC(B)9、SGB10及 SGB11－R 等型号的节能型变压器。与传统产品相比，SL7无励磁调压变压器，10kV系列的空载损失和短路损失分别降低41.5%和13.9%;S9系列变压器与SL7系列变压器相比，其空载损失和短路损失又分别降低5.9%和23.3% 。SGB11－R系列卷铁心干式变压器比SC(B)9系列变压器空载损耗降低40%，空载电流降低70% ～85%;比SGB10系列变压器空载损耗降低24%，负载损耗降低11.7%。S11系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75%左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。

(2)变压器经济运行。变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，无功功率的空载消耗和额定负载消耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。

选择变压器的参数和优化变压器运行方式可以从分析变压器有功功率损失和损失率的负载特性入手。

(3)加强运行管理，实现变压器的经济运行。在符合变化的情况下，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，以防止变压器轻载或空载运行。对长期轻载的变压器，必要时应按实际负荷更换小容量变压器，以实现变压器节能的目的。

三、照明节能

(1)照明控制是十分重要的节能措施，美国标准对此有很详细的规定。目前，我国还未普遍采用控制系统，因此，本文对室内照明提出几种控制方式:对走廊等公共区域考虑到白天自然光较强或深夜人员很少时，能方便地手动或自动方式关闭一部分或大部分照明灯，另外也为了充分利用自然光，将采光充足和不充足的地区分开控制，以利节电。对于旅馆建筑中的客房，为的是保证旅客离开房间后能自动切断电源，以达到节电的目的。对于大开间的房间及场所，控制灯列与窗平行，这样可以充分利用自然光，尤其是在采用了光敏传感器，分组自动控制时，则实现按日光的变化自动调节灯光强度。对于电化教室、会议厅等大空间场所，按靠近或远离讲台进行分组是为了在使用投影仪等类设备时，便于关闭讲台和邻近区段的灯光。对于体育馆、大型宴会厅等公共场所，应集中控制，便于管理。在插座面板上设置翘板开关控制，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗，达到节电的目的。

(2)有效控制单位面积灯具安装功率。按照照明设计规范的视觉要求、照度标准、照明功率密度等，在满足照明质量的前提下，一般房间及公共场所应优先采用紧凑型荧光灯及高效发光的荧光灯，体育馆场及厂房的室外照明等一般照明宜采用金属卤化物灯、高压钠灯等高效气体放电光源。

(3)在选取照明灯具方面，高效气体放电灯建议采用金卤灯和高压钠灯，不宜采用荧光高压汞灯，不应采用自镇流荧光汞灯。当采用高压钠灯和金卤灯，宜配用节能型电感镇流器，以降低功耗并消除频闪现象。紧凑型荧光灯(使用三基色粉)和小功率金卤灯是代替白炽灯的理想光源。只有在需要调光、创造居室气氛以及水下照明、彩色光等特殊情况下，才能使用白炽灯。

四、动力设备节能

首先是要提高电动机的工作效率，最大化降低其内部损耗，其次是要改进调速频率、改善动力传动方式，以减少不必要的耗电量，还要合理的将交流调速器技术(比如变频器调速)运用到调速设备。

五、暖通节能

建筑能耗及建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中，以建筑采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50% ～70% 。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国建筑能耗日益增长。1999年我国建筑能耗占社会总能耗的比例已达到20% ～25% 。而在西方国家，建筑一般占全国总能耗的30%～40% 。

节能的最高境界，不使用能源。这里有两层意思，其一，能不使用能源的就不使用能源，其二充分利用自然环境(如合理利用外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形、阳光等)。

那我们从外到里来分析当前的节能。

首先，对于一个单一建筑物，就会需要一个框架围护结构。在这个环节，设计的围护结构能够影响到空调和照明。

围护结构的材料。屋顶、墙、地基是否有用了比较好的隔热材料、密封材料，屋面、外墙采用了聚苯保温板、保温较好的水泥砂浆，门和窗是否采用了较好遮阳和隔热设施。

建筑物的朝向。合理的朝向，如坐北朝南，坐西朝东等。

窗户的大小、位置，门窗、天窗和幕墙 ，合理的窗帘布置。更为科学的是窗的开启技术。丹麦一栋建筑物，屋顶设置为玻璃窗，可以按照设计开启关闭，即可以节省白天照明用电，还可以有效的通风，该设计根据天气预报和实际天气自动完成开启角度等。

自然通风。合理的自然通风是空气品质的重要保障，少开空调，多开窗，良好的通风是健康的保证。

建筑物的形状。由于现代建筑的土地成本居高不下的情况下，高楼大厦层出不穷，而这些高楼大厦的结构决定了空气流通、光线、等一系列问题。

对于一个建筑物，这些东西主要在设计之后就定下来了，我们能对其改进的地方不多。

一些新的材料新技术的应用。提高围护结构各组成部件的热工性能，一般通过改变其组成材料的热工性能实行，如欧盟新研制的热二极管墙体(低费用的薄片热二极管只允许单方向的传热，可以产生隔热效果)和热工性能随季节动态变化的玻璃。

然后，就是对建筑物的内部系统。

选择了合适的中央空调形式。水地源热泵、热回收。多台小型的机组组合还是采用高效率的大型的机组。

整个中央空调系统是否精确，在设计之初和选型时机组匹配是保守还是非常合适，空调末端的选型、平衡水力采用的方式。

清洗系统。对水系统的污垢的清洗、冷却塔的清洗、风管道的清洗、制冷系统的水分、杂质清洗、风冷机组的翅片清洗、末端风口的清洗等等。

变频技术的应用。中央空调使用的领域非常广泛。常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。而全年最热及最冷的天气只有几天，因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行，造成了电能极大的浪费，随着科技的发展，变频器已广泛应用于各行各业，其价格便宜，技术成熟，特别是对风机、水泵的节能改造目前已在工业领域中广泛推广，其节能空间非常巨大。

六、结语

建筑电气是建筑的重要组成部分，电气节能是建筑节能中不可忽略的重要组成部分，加强建筑电气中的节能设计、大力推广节能措施，对于我国建立社会主义现代化绿色环保国家具有重要的意义，也能促进我国国民经济的持续健康快速发展，为我国社会的发展和进步保驾护航。

［1］全国民用建筑工程设计技术措施［2009］.北京，中国计划出版社.

［2］孙蓓云，现代综合性大厦电气设计中的输电线路节能方法［期刊论文］低压电器，2007.

［3］张菁，刘瑾，建筑电气设计中的变压器节能分析，上海工程技术大学学报，2007.

［4］张蕾，浅谈建筑电气节能技术［J］，江苏南京，科技风，2010.

［5］胡龙才，现代建筑电气设计节能方法探讨［期刊论文］，科技资讯2008.

［6］韩风.建筑电气设计手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1991.

［7］建筑照明设计标准［GB50034－2004］.中国建筑科学研究院.

［8］民用建筑电气设计规范［JGJ 16－2008］.北京，中国建筑工业出版社.