建筑电气节能应用探讨

汪卡林

摘要：我国是个能源消费大国, 能源相对短缺, 然而能源浪费却相当严重。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针, 建筑节能对于促进能源资源节约和合理的利用,缓解我国能源资源供应与社会经济发展的矛盾,加快发展循环经济,实现我国国民经济可持续的高速发展,有着举足轻重的作用;同时也是保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展的一项重要举措。笔者着重从供配电系统、电气照明系统和动力设备控制系统三个方面对建筑电气节能途径进行探讨。

关键词：建筑电气节能 供配电系统 电气照明系统 动力设备

电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为“节能”而节能，为此我们从以下三方面探讨电气节能。

1.供配电系统的节能

根据负荷容量, 供电距离及分布, 用电设备特点等因素合理设计供配电系统, 做到系统尽量简单可靠, 操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心, 以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数, 以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器, 实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

在供配电系统中的某些用电设备如电动机、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，它要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。这部分损耗可以采取提高系统的功率因数的措施,减少供用电设备无功消耗，提高自然功率因数。

其主要措施有：①正确设计和选用变流装置，对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或晶闸管整流装置，取代变流机组、汞弧整流器等直流电源设备。②限制电动机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于50%的电动机和电焊机，可安装空载断电装置；对大、中型连续运行的胶带运输系统，可采用空载自停控制装置；对大型非连续运转的异步笼型风机、泵类电动机，宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式，以节省电能。③条件允许时，采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机，在经济合算的前提下，也可采用异步电动机同步化运行。④荧光灯选用高次谐波系数低于15%的电子镇流器；气体放电灯的电感镇流器，单灯安装电容器就地补偿等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95。

对于供电线路应从以下几方面考虑减少线路损耗：

⑴ 选用电导率p 较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷较小的建筑中可采用铝芯导线。

⑵增大线缆截面S：

①对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况再加大一级线缆截面。假定加大线缆截面所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为m，则M/m 为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般来说，当线缆截面小于70mm2，线路长度超过100m 时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。

②合理调剂季节性负荷、充分利用供电线路。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春、秋两季空调不用时，以同样大的干线截面传输较小的负荷电流，从而减

小了线路损耗。

⑶减小导线长度L。主要措施有：

①变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短线路供电距离，减少线路损失。低压线路的供电半径一般不超过2000m，当建筑物每层面积不少于10000m2 时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度。

②在高层建筑中，低压配电室应靠近强电竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不应产生“支线沿着干线倒送电能”的现象，尽可能减少回头输送电能的支线。

③线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。

2.电器照明的节能设计

照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下, 力求减少照明系统中光能的损失, 从而最大限度的利用光能, 通常的节能措施有以下几种:

(1)充分利用自然光, 这是照明节能的重要途径之一, 在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合, 做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合, 从而大大节约了人工照明电能。

(2)照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的, 也不宜随便提高, 要有效地控制单位面积灯具安装功率, 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, 高大车间、厂房及体育馆场的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) 推广使用低能耗性能优的光源用电附件, 如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等, 公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具, 紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器, 气体放电灯宜采用电子触发器。

(4)改进灯具控制方式, 采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关, 高级客房采用节电钥匙开关, 公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关, 走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

3.动力设备系统的节能

在建筑电气中常用的电动设备如风机、水泵和电梯等都是由设备制造厂商统一供应的,因此, 其节能措施只能贯彻在运行过程中。除了上述的采用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外,还应减少电动机轻载和空载运行。因为, 在这种情况下, 电动机的效率是很低的, 消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器, 当负载下降时, 通过变频的方式, 自动调节转速, 使其与负载的变化相适应。采用这种方式, 可提高电动机在轻载时的效率, 达到节能的目的。但是, 这种设备的价格仍偏高, 因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软起动器, 软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角, 以控制电压的变化。由于电压可连续调节, 因此起动平稳, 起动完毕即全压投人运行。此设备也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈, 利用反馈信息控制可控硅导通角, 以达到速度随负载的变化而变化。它可用在电动机容量较大又需要频繁起动的设备, 以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行, 其电流变化不超过倍, 可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但它是采用可控硅调压, 正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅,不会返回电网。因此, 它要求散热、通风措施完善。其价格比变频器便宜,在大容量的风机、水泵用电动机的控制设备中可以应用。

4.结束语

综上所述，建筑电气的节能潜力很大，应在设计中精心考虑各种可行的技术措施。同时，在选用节能的新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再合理选定节能设备，以真正达到有效节能的目的。◆