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探讨建筑电气设计中的节能措施
摘要：建筑的电力能耗问题日益突出, 如何“节电能、降电耗”, 进行电气节能设计已势在必行。本文从建筑照明、动力系统、供配电系统、建筑智能控制技术等方面提出了建筑电气设计中的相关节能措施。
关键词：建筑电气；节能设计；措施
建筑电气领域，无论是供电系统或用电设备,节约用电蕴含着巨大的潜力,同时节能具有重大意义,它能有效地缓和电力供需矛盾,保证国民经济持续、高速、健康的发展。
1 照明系统节能设计
在建筑中照明节能是一项重点需要解决的问题。如何做到既满足工作、生活的照度标准要求,又达到节约能源的目的, 这是我们在进行照明设计时必须认真考虑的问题。
照明节能设计, 主要可从以下几个方面着手:
1.1 照明光源的选择
光源是能量转换成光的器件,是实施照明节能的核心。对设计者来说,为实现以上限值,必须选用高效节能光源和适合的灯具。设计时光源选用主要原则是应选高效节能光源。照明光源选择还应考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。
1.2 照明灯具及其附属装置的选择
灯具的主要功能是将光源所发出的光通进行再分配, 选择灯具时应优先选用直射光通比例高,控光性能合理的高效灯具。在实际的应用中,还应注意灯具的配光曲线,这是我们进行照明设计时的依据之一,以便对确切的照度值等做到心中无数,采用合理的灯具配光可提高光的利用率,达到节能的效果。
1.3照明控制
在照明设计中, 照明的控制方式对于照明节能同样起到了重要的作用。在这众多的控制方式中, 如何在照明设计中做到切合实际,是每位设计人员应十分注意的问题。既要做到方便,又要达到节能。
1)对于大型公用建筑, 如:剧场、体育馆、会议室、公园采用智能照明控制系统。节省电能, 有效地统一管理。节能效果明显。
2)对于一般的小型建筑,在设计时应注意采用:每个照明开关所控灯的数量不要过多;公共走道、楼梯灯(应急灯除外), 采用声光控节电开关;室外照明控制最好用光电控制器替代照明开关等等。房间有多列灯时宜分组控制, 所控灯列与侧窗平行。
1.4选择合理的照明方式
选取合理的照度标准值,照度要求较高的场所采用混合照明,少用一般照明,适当采用分区一般照明方式;对于高大空间采用一般照明与重点照明相结合,可在上部设一般照明,下部在柱子或墙上设投光灯或壁灯照明,比单独设置一般照明方式要节能;在有空调设施的场所采用照明灯具与空调回风口相结合形式,以改善照明设备的运行状态,减少空间热负荷和所需的制冷量,降低空调设备的装机容量。
2 供配电系统的节能设计
电气工程师在供配电系统设计时, 应在变电所的
位置确定；变压器的选择；减少线路损耗和提高供配电
系统的功率因数几个方面采取针对性的节能措施。
2.1 供配电系统
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。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。
2.2 变压器的节能设计
（1）变压器运行中的铁损、杂散损耗是固有的,而铜损是随负载率的平方而变化,为降低能耗,除了从自身材质、结构等方面着手外,还应重视变压器运行中的降损。变压器铜损是变化的,合理地确定最佳运行,保持变压器在正常条件下,选择最大效率点(油浸变压器负载率为75% ,干式变压器载率为60%左右) ,可达到经济运行的目的。
(2) 选用节能型变压器,更换或改造高能耗变压器。s10、s11系列油浸变压器比s9系列更为节能, s11型卷铁芯变压器与s9型变压器相比:空载损耗平均降低30% ,空载电流平均下降70%。新型干式变压器sc9系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力。
2.3减少线路损耗
(1)尽量选用电阻率较小的导线, 如铜芯导线较佳, 铝线次之。
(2)尽可能减少导线长度, 在设计中线路应尽量走直线少走弯路, 另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心, 以减少供电半径。
(3) 增大导线截面积, 对于较长的线路, 在满足载流量, 热稳定, 保护配合及电压降要求的前提下, 在选定线截面时加大一级线截面。虽然增加线路费用, 由于节约能耗而减少了年运行费用, 综合考虑节能经济时还是合算的。
2.4 提高供配电系统的功率因数
功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗, 从而过倒节能目的。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。然而这部分损耗是可以避免的,具体方法有：
（1）减少用电设备无功损耗, 提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等, 电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯等。
（2）用静电电容器进行无功补偿, 电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式, 可根据具体情况具体分析。
3动力节能设计
作为动力源的电动机,从家用电器到民用建筑内部以及各行各业中均用得比较普遍。其耗电极大, 据统计电动机负荷约占总发电量的60% ，仅采用变频调速设计,空调可节电30%～60%,电梯可节电20%～ 30%,水泵、风机等也有可观的节能效果。
3.1 变频调速器的应用
在建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑
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,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,过到节能的目的。
3.2 高效率电动机的应用
采用高效率电动机。采取各种切实可行的措施,减少电动机的各部分损耗(主要为负载损耗及空载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机减少的耗电量与普通标准电动机相比,其总损耗减少20% ～30% ,效率可以提高3%～6%。
4 智能控制技术在节能中的应用
利用智能控制技术进行节能,主要体现在对变配电所、照明系统监控方面。
随着计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术、显示技术和计算机软件技术的发展, 建筑设备监控系统技术先进, 性能更趋优异, 成为建筑节能的有效方式和手段, 可以全方位地对建筑中各类勿电设备进行最佳控制, 从而达到在满足需求的前提下,最大限度地节能。
4.1变配电所计算机监控系统
供配电计算机监控系统,采用现场总线技术,实现供配电系统的自动化。能实现集中数据采集和处理,集中进行监控,真正达到供配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信。
该系统可对建筑物和建筑群的高压供电、变压器、低压配电系统、备用发电机组的运行状0态和故障报警进行监测,并检测系统的电压、电流有功功率、功率因数和电度数据等,为节能和安全运行提供实时信息并向物业管理部门提供必要的运行数据。
4.2智能照明控制系统
智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术,实现场景控制、定时控制、多点控制,有效地减少灯具工作时间,对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,节省电能,有效地统一管理。智能照明控制系统作为建筑智能化系统的一个有机组成部分, 以实现建筑物“节能、高效管理和舒适性”的有效手段之一。
5 结束语
能源安全是实现经济发展和社会进步必须的保障。为实现“节电能、降电耗”的目的, 在建筑电气设计中应正确设计供配电系统, 选用节能型电气产品, 更换改造低效率、高电耗设备, 并通过科学的管理, 实现供配电系统及用电设备的经济运行。