建筑电气设计中节能设计问题研究

黄茂祥

【摘要】本文以建筑电气设计为研究视角，针对电气系统节能设计展开分析讨论，集中探讨了变压器节能设计、线路导线节能设计和照明设备节能设计的方法。

【关键词】建筑工程;电气设计;节能技术

为达到建筑电气节能设计目标，设计者需要把握建筑节能设计的基本原则，积极引入新技术、应用新材料，降低电气系统运行能耗。

1、变压器节能设计

1.1 变压器容量科学选择

现代建筑节能设计过程中，变压器容量的科学选择是关键环节。通常情况下，变压器容量低于实际需求且运行中出现超载现象时，电能的损耗会明显增多，容易导致电气系统长时间处于超荷载的运行状态，最终变压器容量会出现安全隐患。反之，如果建筑工程变压器容量选型超出实际需求，就会增加供电系统空载损耗概率，影响变压器的整体运行效率。基于此，变压器容量选型中，需要系统了解工程项目的符合需要，科学确定变压器容量，通常需要将负荷率控制在30%-80%。

1.2 节能型变压器的应用

随着电气技术的提升，节能型变压器不断增多，主要包括箱式变压设备、干式变压设备、单相配电的D10型号变压设备、以及S11型号变压设备等。S11型变压器是受到普遍关注的节能型变压设备，在实践应用中可以极大程度的减少空载损耗，通常可以减少10%-25%，并且其在运行中生成的空载电流与叠片铁芯型变压器相比可以降低50%以上。另外，S11型节能变压器在运行中生成的噪音污染极低，具备节能性的基础上也符合环保要求。D10型节能变压器也是建筑电气节能设计中广泛应用的对象，该设备选择柱上式密封结构，可以将其布设在负荷的中心附近，运行维护十分简单。D10节能变压器的负载损耗以及空载损耗都小于相同容量的三项变压设备，制作中对于材料的消耗量较小，造价低于同容量变压器20%-30%左右。而SBH15型变压器是目前节能型变压设备的佼佼者，其属非晶合金变压设备，空载损耗仅为20%-30%左右，与S11型变压器设备相比明显降低，节能系数更高。但是SBH15型变压器的价格相对较高。总而言之，为进一步提高建筑电气节能设计水平，设计人员需要结合工程实际情况做好变压器选型工作。

2、配电线路导线合理选择

2.1 科学选择导线材质与规格

在开展建筑电气节能设计的过程中，导线材质与规格也是需要设计者集中思考的问题，设计师需要利用公式计算出配电线路的能耗：

?P=3I2R×10-3

上述公式中?P表示输电线路运行中生成的损耗，单位为KW;I表示电流值，单位为A;R表示电阻值，单位为Ω。电阻R与导线的长度、电阻率之间呈正相关，与导线的截面积呈负相关，公式为：

上公式中L表示导线的长度，S表示导线截面面积，ρ表示电阻率。现代建筑电气系统中选择导线材质基本以铜芯和铝芯为主。两种导线相比较来看，虽然铝制导线的价格相对较低，但是其具备的导电性能以及安全性能等远不及铜质导线，所以在具备经济条件的时候，设计师需要选择铜质导线，以提高通电率，达到降低能耗的目的。

2.2 结合实际选择导线

选择导线材质与规格的过程中需要结合建筑项目的实际情况。例如，针对建筑工程照明系统输配电线路展开设计工作的过程中，为达到节能设计的目标，必须采取行之有效措施降低电能损耗，这就要求设计者结合电压允许范围科学选择导线的截面;同时要依据导线自身的机械强度、发热性能等因素做好精准验算。通常情况下来讲，在选择四线三相输配电系统的时候，配电线路当中的最大三相不平衡电流以及单相负荷最大值必须控制在零线截留量的允许范围内，同时要在接零保护技术的支持下完成各项安装工作。但是，在单相线路中，由于流经零线和相线的电流是相同的，所以设计中相线的截面积应该与零线截面积保持一致。在针对距离较长的输配电线路展开设计的过程中，为进一步提高导线的通电率，设计人员需要适当增加导线截面积，导线界面的选择中需要参考电压降的限定值，以达到预期节能设计目标。实践中，虽然将导线截面积增加会导致电气线路的敷设成本增加，但是建筑电气系统运行中将会极大程度的减少能耗，提高通电率，进而会减少运行成本。另外，设计人员也可以通过提高电压等级方法去减少线路损耗，实践表明在电压增加10%的情况下，可以减少17.4%的传输损耗，亦可达到节能设计的目标。

3、照明设备的科学选择

建筑工程中照明系统是用电量极大的环节，所以科学合理的选择照明设备可以降低建筑电气系统能耗，达到节能设计目标。设计人员在选择照明设备的时候，需要充分考虑到各类灯具的效率因素，尽可能去选择低压荧光灯、透明罩灯以及敞开式等类型的照明设备，并且灯具的效率尽量控制在60%以上，切实保证照明设备满足用户实际需求的基础上，减少对电能的损耗。现阶段，新型LED灯具以其较大的功率和極好的照明效果受到广泛亲睐，可以极大程度满足建筑电气节能设计需要。例如，在设计面积较大的工业用地、体育馆等照明系统的时候，设计者可以结合使用需求和节能目标去选择卤化灯或者高压钠灯等，满足建筑对照明光效的需要，并节约电能消耗;而在设计办公室、学校等建筑项目的照明系统时，因为这些建筑的高度通常在4.5以内，所以可以直接应用直管荧光灯等照明设备。如市场上比较受欢迎的T5型灯管，其不仅具备极好的光效，同时使用耐久性极强，与传统灯管相比可以提高10%的节能效果。而在现代民用住宅、餐饮场所等建筑项目的电气设计中，设计人员需要结合场所的实际需要，尽量选择节能效果更好的照明设备，如紧凑式的荧光灯等照明设备，虽然荧光灯的建设成本相对较高，但是其在后期使用中的运行效果比较明显，并且使用耐久性比较强，利于降低能耗，降低运行成本。

结语：

综上所述，现代建筑节能设计需要遵循节能性与经济性两项基本原则，同时要确保电气系统安全稳定运行和运维便利。设计者在开展电气节能设计中，需要深入分析建筑项目的实际情况以及用户的使用需求，积极引进新技术、新材料，提高电气设备、输配电线路等环节的节能水平，降低电气系统的整体运行损耗。

参考文献：

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