建筑电气节能设计措施探

建筑电气节能设计措施探析杨光宇建学建筑与工程设计所有限公司上海分公司200336摘要：随着经济社会不断发展，我们的用电量也在不断加大，国家电能也越来越紧张，为了贯彻国家对电能节约的号召，同时保护环境，当前，党中央提出了建设“资源节约型”社会的目标，大力推广“节能省地”型建筑，在“十一五”规划纲要中，首次将建筑节能工程列入国家十大节能工程。建筑电气能耗在建筑能耗中占有相当大的比例，因此，建筑电气的节能设计就显得尤为重要。有必要对建筑电气节能设计进行研究。本文从多个方面探讨了建筑电气节能设计的措施。关键词：建筑；电气；设计；节能1建筑电气的现状和节能设计基本原则由于我过人口众多，能源相对短缺，同时能源浪费也相应很严重，作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。节约电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。本人认为，建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：1.1满足建筑物的功能即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。1.2考虑实际经济效益节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。1.3节省无谓消耗的能量节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。2建筑电气节能措施2.1照明系统的节能照明节能设计，就是在保证视觉要求和照明质量的前提下，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，有以下几种节能途径:2.1.1选用高效光源照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改，这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切，在满足照明质量的前提下，一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。2.1.2选用高效性能的电气附件荧光灯用电感镇流器一般功率为灯管额定功率的20%，高强度气体放电灯（HD）的镇流器功率为额定功率的15%～16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较。具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点。比电感镇流器节电10%以上，其本身功耗也比电感镇流器降低50%～75%，综合电输入功率降低18%～23%，节电效果显著。在大面积使用气体放电灯的场所，宜装设补偿电容器，补偿后功率因数不应低于0.9。2.1.3选择合理的照明方式自然采光是绿色环保的照明方式，也是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应与建筑设计人员密切配，综合考虑利用自然光和室内照明的有机结合，选择合理的照度标准值，把握好照明标准的高、中、低三档的照度值，尽量少用一般照明，可考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统，使灯光物尽其用，从而达到节能的目的。2.1.4采用合理的控制方式充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开习惯，在特定的时间和地点控制照明提供的照度，可有效地节能；采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房设置节能控制型总开关，对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯（应急照明除外)采用节能自熄开关等；公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置。2.1.5积极推广使用新型光源发光二极管(LED)被称为“绿色光源”，白光LED理论发光光效可达200lm/w，目前实验室里已经达到100lm/w；50lm/w的产品已经进入市场，较同等亮度的白炽等耗电量减少约80%，节电潜力巨大；随着LED的迅速发展，发光光纤得以广泛应用，与LED光源结合，发光光纤现在已经在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰中广泛应用；室外照明可选用太阳能灯具。2.2动力设备系统的节能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，其耗电量极大。减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数，主要可以从以下几个方面着手：2.2.1采用高效率电动机采取各种切实可行的措施，减少电动机的部分损耗(主要为空载损耗及负载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。2.2.2根据负荷特性合理地选择电动机。首先要了解负荷的特性，然后根据电机的工作环境及负载特点选用合适的电动机，避免“大马拉小车”的现象出现，以提高电动机运行的效率和功率因数。2.2.3轻载电动机采取降压运行，对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角-星切换装置。当负荷系数低于0.3时，将三角形接法的电动机改为星形接法，可以达到良好的节电效果。对于经常轻载(负载率小于0.4)的生产机械，也可采用具有启动功能的轻载节电器，以达到“轻载降压运行节电”的目的。2.2.4根据负载情况对电动机采取就地补偿对距离供电点较远的大、中容量连续运行工作机制的电动机，应采取电动机的无功功率就地补偿装置。单台对单台电动机补偿容量不宜过大，以免产生自励磁过电压。2.2.5改进控制方式，提高运行效率对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电机，是节电的有效方法。交流电动机调速分为变极调速、变频调速和变转差率调速三种方式，节电效果以变频调速最为明显。在水泵、风机、压缩机、电梯等机械上应用变频器不但可以节约大量电能,还可以提高控制质量及产品数量，是实现机电一体化的重要手段。2.3供配电系统的节能供配电系统的节能包含尽可能地减少在输送、转换、运行过程中的损耗及使用中的节能。2.3.1减少变压器的功率损耗变压器的有功功率损耗按下式表示:ΔP=P0+β2PK式中:ΔP为变压器有功损耗（kW）；P0为变压器的空载损耗（kW）；PK为变压器的有载损耗（kW）；β为变压器的负载率。①降低空载损耗。P0作为变压器的空载损耗，又称为铁损，他是由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料和铁芯制造工艺等有关，而与负荷大小无关，所以变压器应选用节能型的油浸变压器或干式变压器，它们均采用优质冷轧取向硅钢片，由于“取向”处理时硅钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗，45°全斜接缝结构使接缝密合性好以减少漏磁损耗。②降低负载损耗。PK为变压器额定负载传输的损耗又称为变压器线损，其值取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，因此需要考虑选用阻值较小的绕组，如选用铜芯变压器等。③选择适宜的负载率。根据公式β=S/Sn，Sn为变压器额定容量，S为变压器运行中的实际容量，β2PK用微分求其极值时，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。综合多方面因素,同时考虑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75%～85%之间。④优化变压器的运行方式。对负荷进行合理分配，选择容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区，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。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，减少变压器、电动机、线路等的损耗，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。2.3.2降低线路损耗。当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数，减少电网的无功功率及导线中的电阻等,均能降低电网中的线损。具体途径如下:①合理选择线路路径；②合理确定电气功能用房的位置，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径；③增大导线截面，充分利用季节性负荷线路；④提高系统的功率因数，提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求，安装无功补偿装置，容量大且平稳的负荷实行就地补偿方式，容量较小或断续的负荷宜采用变压器低压侧集中补偿方式。3结束语在对建筑电气进行设计的过程中，要充分考虑各种可行的技术措施，同时，在选用节能的新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再合理选定节能设备，以真正达到有效节能的目的。参考文献[1]王明磊；刘金合；王晓；周美美.建筑电气节能设计及应用.河南科技.2012-09-2509:37[2]杨磊.民用建筑电气工程中的节能.科技资讯.2010-01-03