建筑电气设计中的节能措施探讨

吴永鑫徐子浩

摘要：在建筑行业，节电是建筑电气设计的主要内容，作为发展国民经济的一项长远战略方针，如何“节电能、降能耗”，节约电能是每位电气设计人员必须认真考虑的问题。本文笔者就结合自己的实践，对建筑电气设计中的节能措施及相关问题进行了简单探讨。
关键词：建筑，电气设计，节能措施
中图分类号：    TU201.5        文献标识码：A             文章编号：

Abstract: in the construction industry, power saving is the main content of the construction of electrical design, development of the national economy as a long-term strategic policy, and how to "saving electricity can, reduction of energy consumption", managing electric energy is each electrical design officers must carefully consider the question. In this paper the author combine their own practice, the architecture electrical energy saving measures in the design of and related problems are also discussed.
Keywords: building, electrical design, energy saving measures

前言
   随着人口的增加，工业的发展，人民生活水平的提高，对能源的消耗也急剧增加，全球性的能源危机已经迫在眉睫。最近几年国家提倡加大力度建设节约型社会，相关行业主管部门也接连出台了不少关于节约能源的系列政策和文件。这更需要我们设计人员和建设投资方善于综合考虑建设费和运行维护费，注重运用经济分析和评估方法，做好建筑电气的节能，应着重从工程设计这个源头抓起，优化节能策略，提高建筑工程设计的经济性和实用性。一、电气设计的主要内容
    1、设备自动化监控电脑系统
设备自动化监控电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力、节约能源、提高经济效益的目的。现代化高层建筑的设备管理电脑，可以对整座大楼的空调、供热、供排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡更等进行全面监控
2、变电所位置的确定
现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深人负荷中心，这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。
3、电气照明设计
   电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。
   4、防雷与接地
   现代高层建筑的防雷设计，除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理论上一直是有争议的。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的，关键是做好金属管线的接地。
现代高层建筑的防雷接地、电气设备现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4欧以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位，提高安全性都有好处。
二、建筑电气节能的原则
    1、满足建筑物的功能
     即满足照明的亮度，色温、显色指数；舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。
    2、节能必须考虑实际经济效益，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。
    3、节能应是节省不必要消耗的能量
首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能，如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
建筑电气设计中的节能措施
    在供配电系统中的用电设备如电动机、变压器灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，并从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。可以采取以下措施来降低这部分损耗：在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等；电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯等；用静电电容器进行无功补偿。电容器产生的超前无功电流，可以抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数，同时又减少整体无功电流的目的。
对于供电线路，应从以下几个方面考虑减少线路损耗：尽量选用电阻率较小的导线；设计线路尽量走直线，在低压配电中尽可能不走回头路，变电所应靠近负荷中心，以减小供电半径；增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降等要求的前提下，在选定线截面时加大 1级，虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了年运行费用；在输送功率不变的情况下，由于电能损耗与电流强度的平方成正比，与运行电压的平方成反比，在额定电压允许波动的幅度内，适当提高运行电压可显著降低线路的电能损失。
    1、供配电系统的节能
    供配电系统担负着电力供应、分配、传输的职责，供配电设备和线路的损耗也不容忽视。应根据负荷容量、负荷性质、供电距离及分布、用电设备特点等因素，合理选择供电电压和设计供配电系统。变压器节能是供配电系统节能的重要方面，其节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器节能措施主要有以下几点：
   (1)合理选择变压器容量和台数
   选择容量与电力负荷相适应的变压器，对负荷进行合理分配，使其工作在高效区内(变压器的负载率应在75％——85％为宜)；为减小变压器损耗，对季节性负荷，宜采用单独变压器供电；而为了减少线路损耗，对比较分散的负荷，则要遵循“小容量，多布点，深入负荷中心”的原则。
    (2)变电所内变压器宜为偶数，每两台设置低压联络开关；小区箱变宜成对设置，变压器之间敷设低压联络线。因此，可以根据负荷情况，及时投入或切除
部分变压器，防止变压器轻载和空载运行，减少损耗。
    (3)选用节能型变压器。近年来逐渐推广的S1l系列油浸变压器比S9、S10系列更为节能，S11型卷铁芯变压器与S9型变压器相比，空载损耗平均降低30％，空载电流平均下降70％。新型干式变压器SC9、SCl0、SC11系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力。
变压器的联结组别也很重要，在TN及，TT系统中，宜选用Dynl1接线组别的三相变压器。因为Dynl1接线方式的变压器对中性线电流没有限制，可达变压器低压侧之线(相)电流，能充分利用变压器的容量，尤其适用以单相负荷为主而三相不平衡的负荷。
    2、配电线路的节能
由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。对电网来讲，可以采用提高电压等级的方法降低电流，但是对于一般单体建筑，由城市电网供电的电源电压已经确定，线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。
选用电导率较小的材质做导线
    以铜芯最佳，铝芯次之。在改革开放初期，由于铜价较高，国家贯彻节约用铜，以铝代铜的原则。进入21世纪以后，国家从节能、环保的角度出发，开始提倡采用铜质导体。
   (2)减小导线长度
   首先，变配电室应尽量靠近负荷中心，以缩短供电半径，减少线路损耗；其次，线路尽可能走直线，少走弯路和回头路，减少导线长度；第三，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，宜将开环运行改为闭环运行，可明显降低线路损耗。
   (3)增大导线截面
    首先，应按经济电流密度法合理选择导线截面，以减少损耗；其次，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失等要求外，宜加大一级导线截面；第三，除消防等重要负荷或大容量负荷外，应优先采用母干线分支方式配电。当某些负荷不用时，使用同样大的干线截面传输较小的电流，能减小线路损耗。
    3、照明系统的节能
    照明系统的节能设计，一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明设备用电使用时间、照明设备的损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系，与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来考虑。
（1）减少设备使用时间
   在设计的时候，楼梯间、走廊这样的公共场所可采用自动控制的方式，做到人来灯亮，人走灯灭。考虑到线路损耗，对于面积小的房间可采用一灯一控或二灯一控；面积较大的房间采用多灯一控的方式。同时，设计时，应充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物结构允许的情况下，门窗尽可能开的大些，门窗的玻璃采用选用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可
用导光管、反射高窗或棱镜窗将光线引入需要阳光的地方。以最大限度地减少照明设备的使用时间。
（2）提高光源的利用效率
   首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具的表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55％一60％之间，地面宜为15％一35％。其次用高效光源，首选发光率高的光源，如节能灯、高压钠灯、金属卤化物灯、电磁感应灯等，这些光源节能效果及光效都非常显著，因此能够在照明系统的设计环节达到节能的目的。
（3）控制照明器的数量
   在设计时要考虑建筑类型及功能的实际需要，按照我国照度标准确定最合适的照度，并且要结合房间面积确定照明器数量及布置。在这方面，我们可以利用先进的照明设计软件，精确的计算，以确定灯具的最为合理的布置，在满足舒适的前提下，最大限度减少照明器的使用。
结束语
    无论是供配电系统、变压器系统、电动机动力系统、照明系统或者其他用电设备，都有着节能的巨大潜力，为实现“节电能、降电耗”的目的，建筑电气技术工作者应建立和健全节能理念，通过科学的管理，精心的考虑，反复的比较方案，拿出一套既符合各种技术指标又能够满足功能需求，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。
多种，但万变不离其宗，总的原则仍然是既节约能源又满足建筑物功能的需要。
参考文献
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