浅谈建筑电气设计中的节能措施

耿长龙　彭龙龙

摘 要：建筑业是我国经济社会的支柱产业，占有极其重要的地位。建筑所需要的能源也是巨大的，电能就是其中一大项，怎样才能与节能减排的发展战略相适应，是电气设计人员需要考虑的课题。文章从几个方面提出了建筑电气中节能设计的措施。

关键词：建筑；电气设计；节能

众所周知，我国人口众多，能源缺乏是很严重的，但是在一些地区还存在能源浪费的情况。近些年来，由于人们生活水平的不断提高，用电指数不断提高，电能在供应上的矛盾越显紧张，能源缺乏应在很大程度上影响了我国经济的发展。节能减排是可持续发展战略的重要组成部分，是一项利国利民的长远大计，应坚持不懈。在建筑电气设计中将节能的理念应用于其中是缓解当前能源危机的有效途径。

1 供配电系统的节能设计

在建筑的供配电系统上，应该本着安全性高，可操作性强的原则来设计，可以参考所能负荷的电容量用电设备特点，供电分布及距离等。设计时负荷中心地带是变配电所选址的依据，两者之间的距离越短越好，这样可以降低线路损耗。变压器的容量和台数在选择上应该更为科学合理，以应对由于季节调整所带来的用电量变化可以及时迅速地做出反应——切换变压器，能够使其更为经济地运行，减少不必要的电能损耗。

2 变压器的节能设计

减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：

△P=P0+β2Pk

式中：△P-变压器的有功损耗（KW）；P0-变压器的空载损耗（KW）；Pk-变压器的短路损耗（KW）；β-变压器的负载率

P0作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。

Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2Pk用微分求它极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在7～85%之间。

在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力負荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

3 降低线路损耗

由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗其公式为：

△P=3I2R·10-3

式中：△P-三相输电线路的功率损耗（KW）；I-线电流（A）；R-线路相电阻（Q）

其中“R”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=pL/S，即与导线电阻率p、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。应该从尽量选用电阻率p较小的导线、减少导线长度、增大导线截面积等几个方面来考虑减少电阻值。

4 提高供配电系统的功率因数

为了达到节能的目的，常常用提高功率因数的方式（因为可以降低线路无功功率的损耗）来实现。因为输电线路损耗AP中包含了线路传输有功功率时容易引起的线损和线路传输无功功率时引起的线路损耗。对于有功功率是能够维持建筑物内正常运转的必要条件，是恒量的，无法改变的。但是在整个供电系统中一些用电设备本身具有电性，诸如电动机、变压器之类，它们会产生无功电流，无功电流会经过高低压线路向设备的末端传输，这势必会增加线路损耗，增加整个电能系统的用电负担。事实上这种损耗完全可以避免，可以利用一以下几种方法：

降低用电设备的无功损耗。功率因数高的用电设备可以有效地降低用电设备的无功损耗。基于此，同步电动机类型的设备功率因数高，在设计中可以适当采用，有补偿电容器的用电设备可以被选择为电感性用电设备。

以静电电容器进行无功补偿。实践证明，利用电容器可以产生超前无功电流，这种电流可以与用电设备所产生的无功电流两者相互抵消，这样不但降低了无功电流，还提高了功率因数。

5 电动机节能设计

提高电动机的工作效率和功率因数是降低电动机损耗的有力方法。高效率的电动机是建筑设计中的首选设备，然而在具体施工中水暖及建筑等专业设备中包含有电动机，设备制造商统一供应，所以节能的理念只能融入到具体操作中。经过试验证明，电动机在轻载运行时的效率处于很低的位置，所以降低电动机轻载和空载运行是降低线路损耗的有效途径。具体运行方法是要在电动机负载率发生变化时运用变频调速来使电动机调节转速，以便更好地和电动机负载率变化相适应，提高电动机轻载的工作效率。这是电动机节能的有效方法。

6 照明的节能设计

照明是人们日常生活都会普遍使用的，所以它的节能设计将有效达到节约电力资源的效果。设计人员应该充分考虑照明中的节能设计。所谓的照明节能设计是指降低照明中光的损耗，同时又要确保照明使用的质量，达到节能最大化。

6.1 自然光的有效利用

一座建筑的整个施工过程需要各部门的协调配合才能完成，电气设计者应该与建筑施工单位协调组织，设计时充分考虑建筑的位置、朝向等方面因素，充分利用自然光，减少照明的使用，这是照明设计的最为提倡的理念。

6.2 照明安装功率合理化

对于建筑物室内的照明使用，有一定的标准。施工单位和设计者不可随意修改，保证照明质量的条件下，一般室内灯具安装功率应该采用发光性能良好的荧光灯，比较空旷的地方（体育馆、车间厂房）最好使用高压钠灯、金属卤化物灯等比较高效的气体放电光源。

6.3 光源用电宜用低能耗

耗能低、具有优良性能的光源用电是设计中重点推广和使用的。无功补偿的灯具在公共建筑场所使用较为合适。电子镇流器是紧凑型荧光灯的首选，电子触发器是气体放电灯的最佳使用方式。

6.4 灯具的控制方式宜提高

小小的开关和装置在节能设计中也派上大用场。如果室内的空间比较大，可以多设置一些照明开关点，调光开关可以运用在家庭主卧、宾馆房间、医院病房中，光电、声控开关可以广泛运用到公共场所中，自熄开关可以运用到过道或者楼梯道等公共场所。

7 结束语

建筑中的节能设计有着无限的可能性，设计人员应该不断钻研探索，积极汲取国外的一些先进经验，经常深入施工现场做实地考察，才能不断提高设计水平，来节约电能，为国家建设发展谋利。

参考文献

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[3]胡龙才.现代建筑电气设计节能方法探讨[J].科技资讯，2008（33）.