建筑电气节能技术的分析

王琳琳 黄跃娟

【摘  要】在建筑能耗中，建筑电气能耗又占有80%以上的比例，是建筑能耗的重要组成部分。对建筑电气的节能技术理论进行详细地阐述，对节能型变压器的选择、变频器的有效使用，风机、水泵以及电梯的节能技术特性进行概括。从节能效果和经济效益两方面，与传统电气设备的使用技术作出对比，突出新型建筑电气设备的节能优势。

【关键词】建筑电气;变压器;电气设备

1.引言

随着科学技术与社會经济的快速发展，人们对物质文化生活水平的要求越来越高，能源消耗和环境污染问题日趋严重。这种过度依赖能源消费刺激经济发展的不健康模式，给社会环境带来了很大的负面影响。能源消耗量急剧增多，利用率却无法有效提高，所以在保护环境的前提下，提高能源利用率已经成为目前急需解决的问题。中国作为世界上能源消耗大国之一，并没有采取有效的措施和可行性办法来减少能源消耗。对此，我们应该提高节能型设备的使用频率，让节能型设备保持一个良好的运行状态，从而达到最佳的节能效果。建筑电气节能技术具有很大的潜力，如果能找到降低电气能耗的有效办法，节约的能源将会创造更多的社会价值。

2.变压器的节能技术分析

变压器在理想工作条件下的技术数据分为性能参数和额定参数两种。其中额定容量、一次侧额定电压、二次侧额定电压、额定电流属于额定参数，空载损耗、空载电流、短路损耗以及短路电压属于性能参数。当变压器一次绕组施加额定频率的额定电压时，二次绕组开路没有功率输出，从一次绕组输入的有功功率全部转化为电阻损耗，称作空载损耗 P0。空载电流的有功分量 I0a 是相当于空载损耗的分量，忽略一次绕组的空载损耗又称为铁损耗。有功功率损耗包括两部分，一是空载损耗，它是主磁通量在变压器的铁心中消耗的有功功率，其大小受电压和频率的影响，当变压器在一定电压和频率的条件下工作时，它的数值为常数。二是负载损耗，它是负荷电流在变压器一、二次绕组中消耗的有功功率，与电流的平方成正比。无功功率由两部分组成，一是变压器空载运行时，励磁电流消耗的无功功率，二是负荷电流在一、二次绕组的电抗上消耗的无功功率。

合理选择节能型变压器能够有效地减少电能的损耗，变压器的确定应该从运行效率、电能损耗程度、节约运行费用等几个方面进行综合考虑。根据建筑物的功能和复杂程度确定计算负荷，然后得出变压器的总装机容量;在不同的时间段，民用建筑的实际运行负荷在不断变化，因此在计算变压器的电能损耗时，应结合最大负荷利用时间和负荷损耗时间来近似计算;根据节能负荷率选择变压器容量是最佳选择。

3. 变频器的节能技术分析

变频器通过改变电源的工作频率来实现对交流异步电动机的各种控制作用。常见的变频技术分为直接变频技术和间接变频技术两种，由于输出频率较低，直接变频技术逐渐被淘汰。在建筑电气设计中，笼型电动机与绕线转子的启动方式应该按照机械工作的实际需要进行速度匹配，多采用变频器串联的一带一方式，当变频器采用一带多的连接方式时，一般只在普通场所的负荷中投入使用，在特别重要场所的负荷中使用时，多为一用一备的连接方式。

4.风机、水泵的节能技术分析

风机和水泵是产生动力能耗的主要传输设备，在节能方面具有很大的提升潜力。水泵的功率由三部分组成，它们分别是动力机的匹配功率、水泵轴所做的有效功率、泵内损失功率。水泵做功的大小与单位体积的水量和风量成正比。因此，通过变频器改变电动机的转动速度，能够增加或者降低风机和水泵的工作流量，使它们在额定状态下运行时保持一定的节能效率。

动力机配套功率是指水泵原动机输出功率和和与其相对应的配套功率。动力机的配套功率应根据水泵的轴功率和水泵运行时所带的负荷来确定，合理选择动力机功率的备用系数，能够有效地增加水泵做功的有功功率，降低机械阻力对水泵轴功率的影响。

5.电梯的节能技术分析

改进电力拖动系统，提升电梯的机械传动效率，是实现电梯节能的重要环节。电梯在高速运行过程中，电动机的额定转速相对较高，输出转矩则相对较低。在停稳过程中，需要用到减速机构减小转速、提高转矩，间接地驱动曳引轮，而不是直接对曳引轮进行驱动控制。目前，高层民用建筑多采用运行效率低的蜗杆式传动电梯。所以为了实现电梯的有效节能，可采取提高电动机传动效率的节能技术。

6.建筑电气照明的节能技术分析

照明系统要想提高节能效率，就必须综合考虑电光源的使用性能和用途。从照明节约用电方面考虑，一般选择性价比优良、使用寿命长的光源。因此，节能型光源应该从光效和使用寿命两方面进行选择。电光源的综合能效受光效和使用寿命的影响，普通白炽灯和卤钨灯的综合能效处于较低水平，从能耗和经济效益两方面考虑，建筑物室内应该尽量避免使用这类灯具。与三基色荧光灯相比，LED 灯具的光效略低，但是使用寿命长、综合能效高，在长时间的使用过程中可以减少其更换频率，总体来讲，性价比要优于荧光灯。另外，用LED代替其它灯具不仅有显著的节能效果，还能减少汞和二氧化碳的排放，避免对环境造成污染，更加绿色环保。

7.结论

本文主要从节能型变压器的合理选择、变频器的有效控制方式、风机和水泵的功率匹配、新型电梯节能技术和照明节能技术的应用等五个方面进行理论分析，与传统电气设备的技术参数作出对比，突出新型电气设备的节能优势。

参考文献：

[1]黄文. 建筑节能政策的比较分析及启示[J]. 中外建筑，2017（12）：143-144.

[2]吴奕颂. 住宅建筑的电气节能技术研究[D]. 北京建筑大学，2018.