在建筑电气设计中的节能技术措施

王睿韬

【摘 要】建筑物对能源的消耗巨大，在节能降耗的基本国策下，建筑物的能耗已成为人们关注的热点，因此，在建筑电气的节能设计上要遵循我国节能降耗的基础方针下，努力寻求节能的具体措施，在满足建筑物基本功能的前提下，通过采取合理的措施，提高对能源的利用率，达到真正的节能减排的成效。

【关键词】 建筑；电气设计；节能技术；能耗检测；太阳能发电

前言

据资料显示，我国的建筑能耗占社会总能耗的30%左右，建筑消耗占有较大的比例，且呈逐年上升的趋势。因此建筑节能成为人们关注的焦点。随着国民经济的高速发展，建筑领域对电力需求的不断增加，在建筑节能中，电气节能所占的比例较大，近幾年来，由于建筑用电出现了供不应求的局面，相当多的地方都曾出现过拉闸限电的情况，因此，抓好建筑电气节能已成为刻不容缓的重要事情。

一、建筑电气节能设计应遵循的原则

首先，在进行建筑工程电气设计时，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，首先考虑的是适用性，也就是能够为建筑电气设备的运行提供必需的动力，建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源；能够满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求能够保证建筑电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。

其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定裕度，确保供电、配电与用电设备的安全运行；有可靠的防雷装置，防雷击技术措施；特殊功能要求的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施，按建筑物的重要性与火灾潜在的危险程度设置相应必要的技术措施。

最后在满足民用建筑电气工程的适用性和安全性的基础上，采用先进的节能技术，优化供配电设计，促进电能合理利用。另外，提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗，在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种能源的消耗。做到选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高能源的综合利用率。还有，合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率设计时尽可能合理调整负荷，选取合理的设计系数，在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率，达到节约电能的目的。

二、建筑电气设计节能技术

1、供配电系统节能

（1）合理选择变压器

变压器的容量大小与能耗之间存在十分重要的联系，容量过小，很容易造成超负荷运行，导致过载损耗增加；如果容量过大，而又不能被充分利用，则会使空载损耗增加，基于此点原因，在选择变压器时应尽量根据实际情况来确定变压器的容量，从而确保变压器在运行过程中始终保持最佳工作状态，一般情况下，变压器的负荷率应尽可能大于30%，最佳工作范围需在70%左右。此外，还应尽量选择节能型的变压器（SCB11型），接线时可根据用电特点采用较为灵活的方式进行接线，对季节性、冲击性及其他特殊设备可专设变压器。

（2）减少线路损耗。

a减少导线长度。在进行设计时，配电箱、低压柜的出线回路应尽可能为直线，并且不走或少走回头线；变电所最好建在负荷中心附近，这样可以减少接线长度；低压线路的供电半径可按照用电负荷密集区而定，大负荷密集地区半径应尽量控制在100m以内、中、小负荷密集区应分别控制在150m和250m以内。这样做能够节省敷设电缆的长度，使供电距离最短。从而达到减少线损的目的。

b增大导线的截面积。对于较长的线路，可以适当加大一级线缆的截面积，虽然这样会增加线路的费用，但是却可以减少年运行费用，增加的费用估计大约可在2年左右内收回。

c对于高层建筑而言，变电室应尽量靠近电气竖井，以此来减少主线缆的长度，同时电气竖井应尽可能设在建筑的中部位置或两端，这样可以减少水平线缆的敷设长度。

d将负荷归类。除了对计费有特殊要求的负荷以及消防负荷以外，其余普通负荷可采用一条主电缆供电，这样不仅方便消防电源切非操作，同时还可以在非空调季节使用同样大的线路截面传输较小的电流，使线路的损耗大幅度减少。

（3）无功补偿

供配电系统中有很大一部分用电设备为电感性负荷，如变压器、电动机等，它们在运行时会产生无功电流，这部分电流流经高低压传输线路会使线路发生功率损耗。因此，在设计供配电系统时，可以考虑采用电容柜对系统进行就地补偿或集中补偿，以此来减少无功电流，使功率因数有所提高。

通常情况下，功率因数由0.7提升到0.9，线路损耗约可减少40%左右。功率因数的大小需符合电力部门的要求，若无具体要求时，建议低压用户的功率因数可在0.85以上，高压可在0.9以上。可见，无功补偿不仅能够改善电能的质量，提高供电能力，而且还可以达到节能降耗的目的。

（4）谐波抑制

谐波电流对供配电系统产生的危害表现为谐波使电动机发热效率下降4%～6%，使线路损耗增加1.5～2.5倍，使变压器局部严重过热，造成铜损和铁损增加2～2.5倍。谐波还会导致继电保护和自动装置的误动作并会使电气仪表的计量产生2%～20%误差。可见，谐波电流的存在不仅增加了供配电系统的电能损耗，而且对供配电线路和设备安全工作产生危害。为了抑制谐波，通常设计时，在变压器低压侧或用电设备处单独设置有源滤波器、无源滤波器，也可将有源滤波器和无源滤波器混合使用或采用节电装置。通过以上措施有效地滤除中性线和相线的谐波电流，不仅净化了电路，降低了能耗，而且提高了供电质量，提高了设备使用寿命。

2、电动机在运行过程中的节能

在建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水等工种的设备配套的，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，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但这种设备的价格偏高，所以在使用中有一定的限制。此外，还有一种节能方式，就是使用软起动器。软起动器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，则全压投入运行。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，已达到速度随负载的变化而变化。

3、照明节能

照明以清洁、明快为原则进行设计，同时考虑节能因素，避免能源浪费，以满足使用的要求，室内外照明选用发光效率高、显色性好、使用寿命长、色温。照明光源采用三基色T8高效节能荧光灯，显色指数Ra>80；并选择电子镇流器，荧光灯单灯功率因数不小于0.9。建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。有条件时可采用智能照明控制系统对电气照明进行调光控制。4、计量与管理

对于大型公共建筑，应设置建筑设备节能控制与管理系统。该系统采用集配电、控制、节能、能耗计量及分析、安全报警、现场总线通讯为一体的智能化成套设备。对建筑的新风机、空调机组、冷热源系统等机电设备进行高效的监控和管理。系统采用分项能耗计量、分析、节能控制策略及现场总线技术，使建筑机电设备运行能耗显著降低。

5、可再生能源利用

当经济分析合理时，可采用冷热电联供、太阳能发电、风力发电等低碳能源技术，以利节能减排和保护环境。对于上海地区来说，若在水平面上安装太阳能电池板，平均每平方米每日可产生3度左右的电力。

结束语

综上所述，对我国的节能环保措施要严格执行，设计科学合理、切实可行的设计方案，并运用高科技的现代化设备进行建筑电气的安装，对建筑行业中的电气设备进行合理优化配置，最大限度的降低电力能耗，提高电力能源利用率，以促进国家可持续发展战略的顺利实施。

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