建筑电气节能设计及措施探讨

刘冬平　王云超

摘 要：随着能源消耗量的不断增加，能源日益枯竭，在这种情况下，节能成为当前社会发展过程中的重要元素。建筑作为能源消耗的大户，建筑电气节能已成为当前节能工作中非常重要的内容。虽然电气节需要贯穿于电气的整个生命周期，但在各个阶段中设计阶段则是节能的重点，对于整体节能发挥着至关重要的作用。所以在建筑电气节能上，需要从设计入手，实现资源的充分合理利用，充分的利用当前先进的节能产品，确保节能的效果。文章从建筑电气节能设计、节有措施进行分析，并进一步对变压器、照明、电动机等的节能设计进行了具体的阐述。

关键词：建筑；电气设计；节能措施

前言

我国虽然能源储量较多，但同时也是一个能源消耗大国，而且在能源利用上存在着较严重的浪费现象。电能作为二次能源，近年来呈现供需上的矛盾，对我国经济发展起到了较大的制约作用，所以节能问题越来越受到了大家的重视，已发展成国家长远战略问题。建筑电气节能设计对于建筑能源的消耗量降低具有十分重要的意义，需要每一位电气设计人员要给予充分的重视。

1 建筑电气节能设计

1.1 合理设计供配电系统

建筑内供配电系统的设计，需要根据整个建筑的负荷容量和供电距离及设备的特点来进行具体考虑，在此基础上对供配电系统进行合理设计，确保供配电系统不仅操作简便，而且结构上简单可靠，在进行变配电所设计时，以越接近负荷中心越好，通过将配电半径进行有效的缩短，从而实现对线路损耗的有效控制。

1.2 合理选择变压器的容量

变压器能耗量较大，所以对于建筑内变压器台数和容量选择时需要根据负荷的情况进行合理设计，同时还要对不同季节负荷的变化进行充分的考虑，确保变压器能够做到灵活的投切，确保其运行的经济性，对于可能导致损失的轻载运行则尽量避免。因此对于季节性用电设备，则宜设立单独的变压器，同时将一些重要的负荷和维持正常工作需要的负荷要集中在一台或是几台变压器上，其他不重要的设备另设变压器，这样有利于在使用备用电源时方便切除。

1.3 合理选择导线的经济截面

长期以来在对电力电缆选择时，通常电缆的截面会根据发热载流量、短路电流和电压来进行，以满足安全为基础，然后确保截面的最小化，认为这样可以实现节约。但这样进行设计的结果往往是导致电能损耗费用的增加，导致运行成本的增加。所以对于电缆截面的选择，还需要以经济载流量来进行，确保选择的导线截面具有较好的合量性，降低线路的损耗，确保在电缆的生命周期内实现总费用的最小化，按电缆的经济载流量（经济电流密度）合理选择导线的经济截面，减少线路损耗，并使得电缆在寿命周期内总费用最低。而且经济截面要大于发热截面，这就确保了电缆运行上的安全性，减少了安全隐患的发生。同时在选择导线时，还要对电阻率进行充分的考虑，以选择尽量小的电阻率为宜，设计中避免导线长度过长，使负荷中心与变电所能够尽可能的靠近，以实现供电距离最短，从而实现节能的目的。

1.4 提高功率因数，减少电能损耗

提高功率因数可以减少线路损耗。如果输电线路导线每相电阻为R，则三相输出线路的功率损耗为：

P1=3I2R×10-3

式中：P1-三相输电线路的功率损耗（kW）；U-相电压（V）；I-相电流（A），I=P/（cos）；P-电力线路输送的有功功率（kW）；COS-电力线路输送负荷的功率因数。

公式表明，功率因数提高了，可以减少线路的损耗，从而达到节能的目的。输电线路的损耗P1包括了线路的传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物所必需的，是不变的，而线路的无功损耗是可以减少甚至避免的。

2 建筑电气节能措施

2.1 减少供用电设备的无功损耗，提高供用电设备的功率因数

对空载率大于50%的电动机和电焊机可安装空载断电装置对大中型连续运行的胶带运输机，可采用空载自停控制装置；条件允许时，用同等容量的同步电动机代替异步电动机。

2.2 用静电电容器进行无功补偿

在工程设计中，可采用高、低压电容器补偿相结合，分散与集中补偿相结合，固定与自动补偿相结合等方式。

3 變压器节能设计

变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。变压器有功功率损耗可用下式计算

P2=P0+2PK

式中：P2-变压器有功功率损耗（kW）；P0-变压器空载损耗（kW）；PK-变压器短路损耗（kW）；-变压器负载率（%）。

P0作为变压器空载损耗又称铁损，它是由铁心涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁心材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，因此在选用变压器时应选用节能型变压器，如S10系列，它们选用高导磁硅钢片，采用先进的硅钢片剪切工艺，改进铁心叠片方式，最大限度地减少了铁心的涡流损耗和漏磁损耗。Pk是变压器额定负载传输的损耗，又称变压器的线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负载率平方成正比，因此选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜心变压器。一般，在50%～60%时，变压器效率最高。在设计中，要正确选择变压器的负载率，以便合理选择变压器容量。

4 照明的节能设计

在进行照明设计时，需要充分的利用好光能，在保证正常的照明质量基础上，确保做到照明中光能的最小损失，确保光能的充分利用。

4.1 减少点灯时间

在对照明节能管理上，需要将建筑进行分类，对于工作场所，应该做到人走灯灭，加强管理，同时还要对照明灯的开关数量进行增加，确保做到节能管理，而对于大型工作场所，需要实行分区进行控制，尽可能的利用调光开关、节能开关及定时开关等。由于室外照明不利于进行实时控制，所以需要采用光电控制、时间控制和智能控制，利用节能控制器，确保实现节能的目的。

4.2 采用高效光源

根据不同场所对于照明的不同需求，选择适宜的高效节能灯具，同时在照明设计中对于气体放电灯则采用节能型镇流器来实现就地补偿，而对于作业紧张且对礼堂要求较高的场所，或是在一些安静场所内都应选择电子镇流器，对于需要进行调光的场所则宜采用调光电子镇流器，这样对于节能具有极其重要的意义。

4.3 选用合理的照明方案

在进行照明方案选择时，可以区分为一般照明和混合照明，而对于有空调的房间则宜用照明空调组合系统的设计方案。对于一些场所对于光源和光色要求较高时，则宜选择混光照明的方案。

5 电动机的节能设计

（1）应选用高效率的电动机。

（2）对经常处于轻负荷（<0.3）运行的电动机，应将三角形绕组的接法改为星形接法，可以达到良好的节电效果。

（3）根据负载情况对电动机采用无功功率补偿，对距供电点较远的大中容量连续运行工作制的电动机，应采用电动机的无功功率就地补偿装置。

（4）根据负荷变化情况采用变频调速控制电动机，使其在负载率变化时，自动调节转速，使得与负载变化相适应，以提高电动机轻载时的效率，从而达到节能的目的。

6 结束语

建筑电气节能是建筑整体节能效果实现的重要的基础，所以需要电气设计人员要时刻将节能意识放在首位，在具体设计工作中，确保各项功能能够满足要求的前提下，通过切实可行的节能措施来实现节能的目的。

参考文献

[1]李景文.高压内熔丝并联电容器组内部故障保护[C].电力电容器学会，1992.

[2]靳龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].中国水利水电出版社，1997.