对建筑电气设计中变压器节能问题的分析

高固平

摘要：建筑行业属于能源消耗大户，变压器是建筑电气系统中的核心组成部分，是能源损耗的关键设备，因此，在建筑电气设计中，需要切实做好对变压器节能问题的分析和研究，采取可行的节能措施，降低电能损耗，提升电气系统整体的节能效果。建筑领域中能源消耗巨大，所以节能工作就更为重要。虽然目前电气节能体系已经渗透到电气生产的各个环节之中，但如何从细节上进行深度优化仍是关键问题，对系统整体运行有着深远影响。因此为了更好地发挥建筑电气节能功效，就要做好预期的方案设计，优化资源布局，采用更加先进的节能方案，保证节能效果达到预期需求。

关键词：建筑;电气设计;变压器;节能问题;分析

引言

在可持续发展理念的贯彻过程中，为了能够缓解社会经济发展与能源短缺问题之间的矛盾，需要各个行业做好节能降耗工作，作为传统能源消耗大户的建筑行业也不例外。在建筑工程电气系统中，变压器的电能损耗占据了总能耗的 40%～50%，电气设计人员需要高度重视变压器的节能设计，从电气系统的实际情况出发，对变压器的容量和型号进行选择，并配合先进的技术手段对电气系统的整体节能效果进行强化。

1 建筑电气设计中节能技术的重要意义

可持续发展的理念在我国已经逐渐深入人心，节能技术的应用也越来越受到重视，节能技术已逐渐成为国际上的热门话题之一。但在具体建设过程中，存在较为严重的资源浪费现象。为此，有关部门应加强节能技术研究，并在电气设计中全面推广应用。

1.1 保障建筑物安全可靠的运行状态

为保证建筑物的安全可靠运行，电气设备的布置应引起高度重视。装置在使用过程中，如果先前的电气设计不符合工作要求，就会造成能源的严重浪费，影响建筑物的整体运行。为此，设计人员应采取正确、有效的措施，合理地应用节能技术，提高电气设计的质量和水平。同时要降低能耗，保证建筑安全可靠地运行，为人们创造良好的居住环境。

1.2  提高生活质量以及环境质量

如今，大部分建筑都安装有许多电器设备。装备耗能大、耗电多，对环境影响严重，直接影响人们的生活质量。设计人员应采取有效措施，采用先进的节能技术，努力降低能耗。在当前的电气设计中，必须提高风能、太阳能等清洁能源的利用率，满足人们的实际需要，创造一个良好的生活环境。

2 建筑电气节能设计的基本要求

2.1  节能需满足建筑物的功能

对于建筑电气节能方案来说，技术人员最应当考量的因素就是如何完成设备的电能安全，只有确保建筑电气设备稳定可靠，才可以发挥出预期效用，为用户提供舒适的体验环境。此外，还应当全面测定建筑电气设备的性能指标，保证设备运行时能够同设计方案相匹配。

2.2  节能需满足建筑物的实际经济效益

从建筑电气节能发展来看，技术人员要将实际需求同经济目标相结合，围绕经济效益做好节能方案设计，确保建筑电气系统不仅能达到节能目标，还能为企业创造最大化的经济收益，为国内建筑电气领域的稳步发展奠定基础。从实际设计环节来说，不能只将关注点放在节能方案的数据指标上，还需要充分考量成本投入，综合评定方案的合理性。由此来说，承担建筑电气方案设计的工作人员在完成具体工作过程中，应充分考量各项因素，选取最优材料，保证建筑电气系统整体资金分配的合理度。从建筑方面来讲，应当保证电能稳定度、用户舒适感以及运行效率等指标达到标准，首先要保证基础的照明系统符合设计需求，且各项运行参数均能满足规定，同时建筑质量和内部环境直接关系到用户是否具有良好的生活环境，因此也需要重点考量。为保证建筑楼梯和通道布局合理，要选取最佳路径方案。对于部分特殊建筑来说，还要为其提供专属设计，例如酒店环境中应当进一步完善电力运行管理系统。

2.3  节能需减少无谓的能量消耗

建筑电气的节能方案应当根据能源消耗情况综合分析，确保建筑电气系统运行时，能够消除不必要的额外能耗，提高能源使用率，将节能理念真正落实到位。实际设计电气节能方案过程中，要充分考量不同阶段的电气消耗度，全面掌握电气装置的各项参数性能，对电气装置运行中出现的冗余环节进行优化。例如选用合理方案尽量优化电能输送过程中的额外耗损，或对老化线路进行改善，提高线路效率。不仅如此，还需要采用高效的光控技术，提升照明系统性能，达到降低能耗的目标。

2.4  满足环境保护的先进性原则

开展建筑电气系统的节能设计，需要紧紧围绕综合效用和转化率两个标准展开，同时结合环境要求、经济效益和技术水平等方面构建起行之有效的设计方案。通过对各项参数精确测定，选取最佳设备和控制体系，在不加大成本投入的基础上尽可能优化节能性能。

3变压器节能措施

3.1 设备选型

建筑电气设计中，设计人员需要結合电气系统中用电设备的实际需求，对变压器的型号进行选择，在保证电能输出稳定的基础上，选择具备良好节能效果的变压器设备。对照我国现行标准，S13 以上型号的变压器都属于节能型变压器，在能效等级与能效限定值等参数指标方面都能够很好地满足节能降耗要求。对市面上现有的变压器设备进行分析可知，节能效果最为理想的变压器产品是超导变压器和非晶合金变压器。非晶合金是一种非晶态材料，特殊的结构赋予了其突出的软磁特性，由其制作的变压器在运行中能够有效减少电能损耗。对比传统变压器，非晶合金变压器的空载损耗仅为 20%～40%，节能效果十分明显。但是，非晶合金变压器成本较高，要将其应用到建筑电气系统中，必须考虑经济性，做好采购成本、运行成本和节能效果的全面分析，不能盲目选择。

3.2 容量选择

设计人员必须对照建筑工程电气系统的荷载等级，对变压器的容量及数量进行选择，在充分满足电气系统稳定可靠运行要求的前提下，促进容量设计经济性的提高。从实际操作的角度，若建筑工程电气系统为三级负荷，可以只配备 1 台变压器，若系统负荷达到二级或以上，需要至少配备 2 台变压器。同时，需要结合建筑功能，做好动力负荷与生活负荷的合理区分。这样，才能最大限度地保障电气系统的稳定可靠运行。若建筑电气系统中存在不同计量等级的负荷，需要分别对变压器进行设计，若用电负荷处于关键节点，还必须设置专门、独立的变压器来保证供电稳定。确定变压器的数量后，设计人员可以借助总拥有费用 （Total Owning Cost，TOC）法等计算方法计算变压器的经济容量，尽可能减少其空载损耗，提升节能效果。

3.3运行优化

确定变压器的类型、台数和容量后，一般还会留出相应的安全余量来应对可能出现的安全隐患，而这种防范措施会引发变压器容量偏大的问题。另外，建筑电气系统运行中，用电负荷会在一定范围内波动，要求设计人员能够对变压器的运行方式进行优化，避免变压器轻载或过载而引发的电能损耗。可以依照建筑工程项目的规模和功能特点确定其对供电稳定性的实际需求，优化变压器配置，确定科学、经济的变压器运行方式，减少能源损耗。

3.4合理选择节能变压器

首先，在节能变压器的选择上，需要分析变压器的有功损耗。从变压器的空载损耗来看，其则是常出现的一种损耗方式，也就是人们常说的“铁损”。从引起该种损耗方式的因素来看，则是因为铁芯涡流与漏磁所引起的。因此，该种损耗方式所引起的损耗值与变压器的负荷大小并无关系，而是受变压器铁芯材料、制造工艺等因素的影响。所以，在建筑电气节能设计工作开展的过程中，需要结合建筑物的具体情况来选择节能变压器，从而降低变压器的空载损耗。其次，在选择节能变压器时，也需要考虑到变压器的有载损耗，也就是人们常说的“线损”，其受到变压器绕组的电阻大小、实际负荷率的影响比较多，尤其是绕组的电阻值越大所产生的线损更大。因此，在具体设计的过程中，设计人员需要选择电阻值比较小的材料来进行绕组，目前铜芯则是最为节能的绕组材料。另外，经实践证明，变压器的复杂率也会影响变压器的线损，当负载率处于 50% 时，可以使得变压器的线损处于最低状态，然而此时变压器的铁损比较多，这就难以发挥出良好的节能效果。所以，对于节能变压器的选择，则需要将变压器的负载率最好控制在 75%～85% 之间，以此来全面发挥节能变压器的效果。最后，在选择变压器的过程中，设计人员需要遵循节能经济的原则，然后严格依据建筑物电气设备的实际需求来选择变压器的容量，并确定变压器的实际使用台数，以此来发挥最佳的节能效果。

4 建筑电气设计中节能技术的应用

4.1  电气节能技术在建筑工程照明系统中的应用

对建筑项目来说，照明系统自身就发挥着十分重要的作用，具体应用时，因为照明系统设计不当导致的能源耗损问题比比皆是。对此，有关工作人员在完成照明系统设计方案的过程中，需要以节约为基本标准，从而选用更适合的电气节能技术。整体设计阶段，需要着重分析环境中光源情况，结合成本投入和功能要求综合分析，确保照明方案的适用性。具体环节中要对照明系统的灯具型号和开关位置进行合理调整。如果环境中自然光照时间充足，就需要对照明系统进行全面调整，防止出现不必要的能源损耗。对于设计公共空间的照明系统来说，在特定情况中应选用集中照明模式，在源头上把控好资源消耗。不仅如此，对于部分大规模建筑项目来说，实际对照明系统进行節能优化时，要全面分析机电装置、给排水系统等，从而有效解决能源消耗过度的问题。

4.2  电气节能技术在供配电系统的应用

供配电系统是建筑电气运行中必不可少的一环，其设计方案的合理性直接关系到节能效果。整体来说，供配电系统要朝着简洁高效的趋势发展，便于进行维护检修操作。第一，设计供配电系统方案需要结合具体的电能消耗数据，做好实地勘测，掌握用户分布情况，根据对应的供电距离综合分析。第二，系统方案中的电缆线路要科学布置，尽可能避免使用迂回结构，同时导线截面应根据电流指标和经济效益共同标定。若线路距离过长，就要适度提高截面数值，以此保证经济收益最大化。第三，对于供配电系统运行来说，电流参数差值较大，一部分可能临界或超出额定范围，而另一部分则相对较低。面对这一情况，可能会造成经济效益不高以及能源损耗过大的问题。所以，应确保供配电设计方案尽可能达到平衡点，满足节能要求。

4.3  电气节能技术在空调系统的应用

从电气节能优化过程来看，需要提高空调系统的重视程度。空调运行时所消耗的能源可以占到总能耗的一半以上。所以，应选取合理的设计方案，确保空调消耗处在合理范围。进行建筑方案设计时，通常严格控制建筑结构，确保不出现凹凸不平等问题，尽可能选用圆形或方形结构。如果室内空间中的自然光照充足，就可以减少窗户面积，以此来优化空调荷载。为进一步优化建筑性能，还需要保证材料最优，并平衡建筑内部参数，更好地提高节能水平。

结束语

在建筑电气设计中，要最大限度地提升节能效果，设计人员必须结合建筑本身的功能需求以及电气系统的运行特点，对变压器进行合理选择，确定最佳的变压器运行方式，通过提高功率因数、设置无功补偿设备以及抑制谐波的方式，尽可能减少变压器运行中的电能损耗，提升变压器运行节能效果，以此来确保建筑电气设计目标顺利实现。

参考文献

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