浅谈建筑电气工程的多种节能设计措施

浅谈建筑电气工程的多种节能设计措施
杨瑜
摘要：节约能源，保护环境，是我国长期的重大方针。当前，党中央提出了建设“资源节约型”社会的目标，大力推广“节能省地”型建筑，在“十一五”规划纲要中，首次将建筑节能工程列入国家十大节能工程。本文介绍了当前节能现状和设计基本原则，分别从供配电系统、照明系统、动力设备系统阐述了具体的电气节能措施，供大家参考。
关键词：节能照明动力设备

1 现状与节能设计基本原则
我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重，作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。由于人口的增加，工业化和城镇化的发展, 建筑业的迅速兴起,导致能源消耗剧增，能源危机迫在眉睫。而根据建筑物的功能不同, 电能在建筑总能耗中占有的比例在60%～90%之间,多数民用建筑,其电气能耗在80%左右,因此,在新形势下,在建筑电气中如何达到节能环保的目的, 就是每一个建筑电气专业人员在从事设计之时所必须首先要解决的问题。

2 供配电系统的节能
2.1 减少变压器的功率损耗
供配电系统的节能设计主要目的在于减少变压器以及线路上的电能损耗。对于变压器来说,减少变压器上的电能损耗,首先是要选择空载损耗低、节能型的变压器,可以选用S9,SL9,SC8型油浸变压器或干式变压器, 这些变压器采用优质冷轧取向硅钢片,钢片的磁畴方向一致加上45°全斜接缝结构, 能够有效减少铁芯的涡流损耗以及漏磁损耗。
其次是变压器的选择，选用绕组阻值小的变压器, 绕组阻值大, 则电流损耗也大, 在这方面要尽可能选用铜芯变压器, 因为金属铜的电阻小,这样当电流通过时,电流损耗也就比较小。据估计，目前在电网上运行的10 kV 和35 kV 级变压器容量约有10亿KVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10 KV 和35KV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是改善经济效益的重要途径。因此，选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器。对于高层建筑、地下建筑、化工等单位及对消防要求较高场所，宜采用低损耗节能型干式电力变压器(SG10、SG11、SC6 等系列)。对电网电压波动较大，为改善电能质量，采用有载调压电力变压器。在变压器设计中，降低变压器的环境温度、平衡三相负荷、合理选择变压器接线方式等也是节约能源的有效途径。

2.2 降低线路的损耗
当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数、减少电网的无功功率及导线中的电阻等均能降低电网中的线损。具体途径如下：
(1)合理选择线路路径。为减小导线长度，线路尽可能走直线，不走或少走回头线；
(2)合理确定电气功能用房的位置。变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径；在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，且低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线；
(3)增大导线截面，利用季节性负荷线路。按满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面；将某些季节性负荷的线路，用作常年使用的供电线路，以减少线路和电阻。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水器等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗。

3 照明节能设计
3.1充分利用自然光
充分利用自然光，减少照明器的使用时间，不仅直接减少了照明功耗, 同时也降低了照明器及其配套设施的损耗。因此,减少照明器的使用时间对于照明系统的节能就尤为重要。为此,在设计的时候,就要充分考虑运用天然光源作为照明光源, 通过“ 采光窗”“ 采光井”“光导纤维”“光导管”等各种采光、集光和导光装备,将天然光引入室内,从而降低照明器的使用时间。同时,对于建筑物的公共场所,如走廊、楼梯间、卫生间等地方,由于不是人们生产生活的主要场所, 没必要始终照明,对此可以采用智能装置,控制照明器的使用, 从而达到节能的目的。
3.2选择合理的照明方式。
减少照明器及配套设施的额定功耗也直接降低了照明功耗,为此要确定合理的照明方式,根据场所的不同的功能要求,选择一般照明、局部照明或混合照明。在光源的选择上,要尽可能选择光效高,寿命长的光源,同时,光源配合合适的灯具才能发挥其最大的作用,如果选择了不恰当的灯具,就会导致光源的效率大大降低,能够使得单位面积能量损失最高达35%左右,如果为光源选择了恰当的灯具,则光源能够充分发挥效率,能够使得单位面积耗电量明显下降,从而达到节能环保的目的。在灯具的具体选用上,应根据室内占空比RCR来确定选用宽或中窄光束的照明灯具。在满足照明质量的前提下，一般房间(场所)应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8 管)及紧凑型荧光灯，室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源；
3.3采用合理的控制方式。
充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开习惯，在给定的时间和地点控制照明提供的照度，可有效地节能；采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房采用节电钥匙开关，卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关；对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯（应急照明除外)采用节能自熄开关等；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。

4 动力设备系统的节能
作为动力源的电动机，从家用电器到民用建筑内部以及各行各业中均用得比较普遍，其耗电量极大。减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数，主要可以从
以下几个方面着手：
4.1 采用高效率电动机。采取各种切实可行的措施，减少电动机的个部分损耗(主要为空载损耗及负载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。
4.2 根据负荷特性合理地选择电动机。首先要了解负荷的特性，然后根据电机的工作环境及负载特点选用合适的电动机，避免“大马拉小车”的现象出现，以提高电动机运行的效率和功率因数。
4.3 轻载电动机采取降压运行，对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角-星切换装置。当负荷系数低于013时，将三角形接法的电动机改为星形接法，可以达到良好的节电效果。对于经常轻载(负载率小于014)的生产机械，也可采用具有启动功能的轻载节电器，以达到“轻载降压运行节点”的目的。
4.4 根据负载情况对电动机采取就地补偿。对距离供电点较远的大、中容量连续运行工作机制的电动机，应采取电动机的无功功率就地补偿装置。单对单台电动机补偿容量不宜过大，以免产生自励磁过电压。

5 结束语
建筑电气节能是一项系统工程, 节能潜力很大，贯穿于项目的决策、设计、施工、投产、使用等的整个周期。它所考虑的不仅仅是纯粹的节约, 而是不降低建筑功能的节约,选择合理的设计方案，可有效地减小电能损耗，提高建筑系统运行的经济性，对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。

参考文献：
【1】龚国栋，《浅谈建筑电气设计的节能》[J].浙江建筑,2007
【2】李宏毅, 金磊，《建筑工程电气节能》[M].中国电力出版社,2004.