试述节能建筑电气节能设计与运用

摘要：电气设计人员在设计中应精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，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。本文探讨了建筑电气节能设计及应用措施。
关键词：建筑;电气;节能设计;应用;措施

我国的能源资源有限，每年要消耗大量的资源用以发电，采取合适的方式降低电能的损耗已成为人们关注的焦点，这也对各行业在节能方面提出了新的要求。尤其是最近几年，一些地方夏天出现了电能资源紧张现象，一度曾拉闸限电，这些情况影响了我国经济的发展和人们生活质量。在建筑行业中，电气设备的使用是最消耗电能的，合理的选择电气设备，在满足正常使用前提下，降低电能的消耗是建筑行业节能的关键所在。

一、建筑电气设计节能的基本原则

1、功能性原则。在电气节能技术设计建筑工程的时候，首先应满足建筑物的外观、通风、照明、供电等方面的功能性要求。
2、经济性原则。在建筑工程设计中应用电气节能技术时，应当遵循经济性原则，不能因为节能而导致工程建设的投资大幅增加，一定要考虑因为应用电气节能技术所增加投资的回收期。
3、先进性原则。在选择设备和材料的时候应当充分考虑其电气节能技术的成熟度，要有一定的前瞻意识，尽可能地采用先进的技术，符合节能技术的先进性标准。

二、建筑电气节能设计及应用

1、 合理选择供电和配电设施

（1）合理设计供配电系统
合理地设计供电和配电系统，考虑到用电负荷的容量、分布、电气设备具体情况和供电距离等要素，从而实现节能的目的。
（2）减少线路损耗
在建筑工程的供配电系统干线和支线的线路有功损耗非常巨大。应该从以下几个方面着手减少线路上的损耗：
首先，导线要尽可能地选择铜芯，因为它是电导率较小的材料，应当说是最佳的选择，但在用铜芯的过程中又要根据节约的原则来区别对待。可以在用电负荷较大的一类和二类建筑工程中采用铜芯导线为主，在负荷较小的三类或其它建筑工程中采用铝芯导线为主，统筹安排，在保证安全的前提下，减少线路有功损耗，达到节能的目的。
其次，导线的长度必须根据实际需要和节能要求做相应的减少。具体的合理方法有：高层建筑的低压配电室应该为每个竖井提供量身的干线，防止产生支线沿着干线倒送电能的恶劣现象，减少可能产生倒送电能的支线；变配电所应靠近电力负荷中心，有效缩短供电线路的实际距离，降低线路损失；线路应尽可能地采用直线，从而缩短导线长度，此外，低压线路应当减少回头线，从而降低线路来回的电能损耗。
最后，加大输送电缆的横截面积。具体方法包括：通过满足动态稳定、线路载流、继电保护以及电压损失，可以视具体情况增大一级电缆的横截面积；针对不同的季节特点，春秋两季一般不使用空调，电力损耗的压力不是特别大，那么以同样横截面积的干线传输相对较小的负荷电流，可进一步降低线路损耗。

2、 变压器的节能设计

首先根据负荷情况，综合考虑投资和设备运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关，也与负荷的功率因数有关，选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器。据统计选用节能型变压器与无励磁调压变压器相比，1OkV 系列其空载损耗和短路损耗分别降低41%和l3%。
同一变电站的变压器尽量并联运行，根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数。在负荷变化的情况下，如投运变压器台数和数量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，以防止变压器轻载和空载运行。对长期轻载( 负荷率在3O%以下) 的变压器，必要时应按实际负荷更换小容量变压器，以实现节能的目的。另外，还需考虑控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，降低变压器的运行环境温度，平衡三相负荷，合理选择变压器的接线方式等因素。

3、照明部分的节能

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）选择合适的照明用具
在电路中，灯具主要是用来分配光源辐射的光通量，进而满足人们对照明的需求，而且不能出现眩目的现象。在进行灯具的选择时，除了应关心周围的光分布以及不产生眩目现象外，还要充分的考虑灯具的效率，尽量选择效率高的灯具。在目前的各种灯具中，荧光灯被普遍用于室内环境下的照明，而汞灯则用于室外环境下的照明，如果将二者混合使用，这样不但产生的光效高、耗电少，而且对于人的视觉也是很有好处的。除此之外，还可以在灯具设计中使用配光，如白炽灯的灯具就可以将其弧度适当处理，这时在照明程度不变的情况下，可以节省20%的电量。
（3）照度和照明的合理选择
在建筑电气设计时，照明满足标准照度的要求之后，可以适当选择一般照明、局部以及混合照明进行搭配使用，进而减少电能的消耗。像工厂的大型生产车间，如果全部采用一般照明，即使使用大量的灯具也很难达到让人满意的照度值，但如果安装一些局部照明设备，不仅能满足照明度的要求，又能节电能。
（4） 科学管理照明用电
对于我国目前的状况来说，应当加强照明用电管理，减少照明用电损耗。进行照明用电管理，相关的管理部门可以进行节约用电的宣传教育，建立起节约用电制度，将员工的

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节约用电程度纳入日常考核中，这样就能使员工建立起节约用电的意识，就会自觉控制照明用电，养成出门关灯的良好习惯。对于住宅楼楼道内的照明设施，所消耗的电量应计入用户电表，这样会使住户主动的节约楼道内的照明用电量。

4、 建筑设备的电气节能

规模较大的及重要建筑物可采用楼宇自控系统，对空调、给排水、电动机等进行监控，实现节能目的。空调系统及给排水系统需要与暖通及给排水专业在方案及施工图阶段重点配合，使控制方案更趋于合理。在设备选择上，合理采用节能型电动机及变频调速风机、水泵等节能设备，才能发挥明显的节能效果。变频风机通过变频方式调节空调箱的送风量，使之与室内负荷相匹配，能够在满足空调要求的同时，大幅节约风机电耗。对电梯，可设群控或其他节能控制模式，自动扶梯设节电感应控制。车库内选用带一氧化碳自动探测器的诱导风机，自动联动排风机；全空气空调系统中选用设置二氧化碳传感器，据现场环境情况控制、调节新风量。减少电动机在运行过程中的耗能。除了用就地补偿电容器以减少无功损耗外，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，提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的仍偏高，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，则全压投入运行。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，其电流变化不超过三倍，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上，不会返回电网。因此，它要求散热、通风措施完善。其比变频器便宜，目前已取得较广泛应用。
综上所述， 无论是供电系统或用电设备, 建筑电气节能的潜力巨大。合理计算建筑的用电负荷，正确设计变配电系统，推广节能型用电设备，运用新技术，再配以科学的管理，是实现建筑电气节能降耗的有效措施。
参考文献：
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陈校,朱明硕.民用建筑照明节能设计综述[J]. 智能建筑电气技术. 2008(06)
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