浅谈建筑电气设计节能

刘丽

摘要：节能降耗是国家的基本政策之一，建筑电气节能也是非常重要。笔者认为建筑电气设计在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下，可以从变压器、供配电系统、动力设备、电气照明几个方面进行节能设计。

关键词：建筑电气设计;节能降耗;供配电。

现在我国能源的消耗在急剧增加，能源危机已成为当今社会最受瞩目的热点问题之一，在建筑电气设计过程中，是否采取必要的节能措施已经成为电气设计成败的关键。因此，电气节能措施贯穿建筑工程电气设计始终，通过采取必要的电气节能措施可以使建筑物电气设计不断优化，减能降耗，以实现建筑物的整体节能。

1  变压器的选择：

1.1  选用S11、S13型以上，无氧铜或非晶体合金等节能环保型变压器，能够增强变压器抗腐蚀性，减小电阻，从而达到节能降耗目的。变压器的节能就是降低其损耗、提高其运行效率，变压器的有功功率损耗可用下式计算：[ΔPT=ΔP0+ΔPk（ScSr）2]

变压器的有功损耗中，一部分是有变压器铁耗、磁滞损耗和涡流损耗等构成的空载有功损耗;另一部分是变压器绕组电阻通过电流时产生的铜耗，也称负载有功损耗。

节能变压器可使空载损耗降低40%、短路损耗降低15%、空载电流降低10%，经济效益显著，节约能源。

另外，一种新型的非晶体合金铁心变压器它采用非晶合金带材替代传统硅钢片铁芯，可使变压器的空载损耗降低60%～80%。它还提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电质量。

1.2  变压器容量及台数的选择

为减小变压器损耗，当需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器，这是因为变压器台数越多其总损耗载大，所以在满足设置多台变压器的要求下，应尽量减少变压器的台数。

1.3  系统运行管理的节能措施

通过抑制电力谐波达到节能效果。民用建筑，尤其是现代智能建筑中，存在的大量3次谐波污染，不仅会严重影响电能质量，还将增加功率损耗，造成电能的浪费。抑制谐波的措施主要有以下几点。

1.3.1  改善配电系统。选用 D.Yn11接线组别的三相配电变压器，为且长期工作负载率不宜大于75%;尽可能保持三相电压平衡;对谐波源负荷采用专用回路供电，减少谐波对其他负荷的影响，也有助于集中抑制和消除谐波。

1.3.2  降低谐波源的谐波含量。在谐波源设备选型上，尽量选用谐波含量少的设备，最大限度地避免谐波的产生。

1.3.3  在谐波源处安装滤波器，吸收谐波电流。

1.3.4  防止并联电容器组对谐波的放大。当并联电容器组附近有谐波源，谐波电流超过规定允许值时，应在回路中设置串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。

2  供配电系统的节能设计：

2.1  变电所位置选择应靠近负荷中心

低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200m以内，供电线路的电压损失已满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

2.2  合理选择电缆、导线截面

在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。

2.3  合理地提高供配电系统的功率因素

若系统自然功率因素达不到接入电网要求时，应进行无功补偿，提高功率因素，减少能量损耗。具体方法下面二种。

2.3.1  减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中，尽可能采用功率因数高的用电设备。

2.3.2  并联电容器进行无功补偿，提高功率因数。

2.4  供配电系统形式。

供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于2级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。

3  动力设备的节能

动力设备通常是高层住宅和公共建筑等综合型建筑物中。一般动力设备节能主要是水泵和风机，它约占整个建筑耗电的30%的容量。因此对风机和水泵采取节能措施是十分必要的。

3.1  变频调速节能

由公式可知，当转速减小电动机功率是以3次方的速率下降，因此变频调速的节能效果显著。

3.2  变频自带软启动节能

在电机全压启动时，由于电机的启机力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可采用电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。

3.3  輕载电动机采取降压运行

对经常处于轻载运行的电动机，应采用星--三角降压启动装置。对于经常轻载（负载率小于40%）的生产机械，也可采用具有启动功能的轻载节电器，以达到“轻载降压运行节电”的目的。

3.4  采用高效率电动机

采取各种切实可行的措施，减少电动机的各部分损耗（主要为负载损耗及空载损耗）、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机（Y、Y2系列）减少的耗电量与普通标准电动机相比，其总损耗减少20%一30%，效率可以提高3%一6%。

4  电气照明的节能：

4.1  优选启动设备

选用高功率因数的启动设备，一般选用电子镇流器与电感镇流器相比较，具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，比电感镇流器节电10%以上。在大面积使用气体放电灯的场所，宜装设补偿电容器，补偿后功率因数不应低于0.9。

4.2  采用合理的控制方式

充分利用天然光，有条件时可采用道光管，设置智能照明控制系统时，在有自然采光的区域，宜设置随室外自然光的变化自动控制或调节人工照明照度的装置。

大面积房间照明可采用分组分区控制;公共区域内灯具设置照明声控、光控、定时、感应等自控装置;公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置，如对体育馆、影剧院、候机厅等公共场所，可按需要采取调光或降低照度的控制措施。

4.3  使用新型光源

民用建筑中发光二极管（LED）被称为“绿色光源”，工作场所宜选用T5荧光灯;随着LED的迅速发展，发光光纤得以广泛应用，与LED光源结合，发光光纤现已在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰广泛使用;室外路灯照明选用太阳能灯具。

5  结语

综上所述，在建筑电气节能设计过程中除采取以上几个方面的措施和方法外，还应贯彻实用可靠、经济合理、技术先进的原则，并做好以下几点：首先要考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。