民用建筑电气节能设计的探讨

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　　摘要：随着创建节约型社会的提出，如何有效合理的使用电力能源、提高电力能源的利用效率，成为了人们十分关注的问题。本文将从合理选用变压器、减少线路的电能损耗、提高系统的功率因数以及照明用电的节能设计等方面，来对民用建筑电气节能设计进行简要的论述，以减少能源损耗，提高能源利用率。
　　关键词：节能设计；民用建筑；功率因数
　　中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：
　　1 民用建筑电气节能设计的原则
　　1.1 节能性
　　节能性是民用建筑电气节能设计工作的核心所在，必须要遵守节能性原则，采取具体节能措施，如电气设备自身的电能消耗、传输线路上的电能消耗等，以推动工作的顺利展开与完成。
　　1.2 经济实用性
　　开展民用建筑电气节能设计工作时，应经济效益为基础，符合实际的需求。不能因为节能而采用各种高端技术或者是高端材料，增加运行成本费用，造成人们难以负担的局面。所以，在设计时应衡量增加的投资能否在有限的时间内进行回收，贯彻落实民用建筑电气节能设计的经济实用性原则。
　　2 配电系统的节能
　　2.1 合理选用变压器
　　民用建筑应按照负荷实际情况合理选择变压器容量和投切方式。如果容量选择过小，会容易导致负荷运行，增加损耗；对于负荷系数长期偏低的变压器，应选择容量较小的，因为如果变压器选择容量过大，不能使其得到充分利用，会使得变压器长期处于低于经济运行的负荷率，造成有功损耗增加。当容量大并需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的条件下，尽量减少变压器的台数，选用大容量的变压器，也可在负荷低时切除一台或采用在负荷变化自动调整运行台数的装置。在设计配电系统中，为了保证变压器在最佳负荷状态运行，应根据计算负荷，合理选配变压器容量，使其负荷率不应低于30%，并且在70%~80%的容量范围内工作。
　　2.2 线路节能设计
　　由于工程中的线路长而复杂交错，使得线路上的总有功损耗很大，而线路的电流是一定的，为了降低线路损耗，只能使线路电阻尽可能小。由线路电阻公式R=ρ×L/S(式中：ρ为电导率；L为导线长度；S为导线截面积)中可以得出：减少线路的损耗可以从这三方面入手。首先，应选用电导率ρ较小的材质作导线，其中铜芯最佳。其次，尽量减少导线长度L。在工程设计中，线路尽可能走直线，少走弯路，减少导线、电缆的长度。配电室或配电箱应位于负荷中心，低压线路的供电半径应小于100m，密集负荷地区供电半径应在150m的范围内，小负荷地区供电半径不应超过250m，这样可以缩短供电距离，从而达到降低线路损耗的目的。由于民用建筑是以空调用电为主，所以民用建筑的负荷中心一般是在空调主机附近，而在大型的公共建筑电气工程设计中，变配电室的位置应靠近电气竖井，以减少电缆的敷设长度。最后，应适当增大导线截面S，对于较长线路的设计，在已满足载流量及其他相关要求上，在导线、电缆截面的选择上，应选择往上加大一级截面的导线和电缆，以延长导线的使用寿命，进一步降低线路的损耗，降低火灾发生的风险。
　　2.3 提高系统的功率因数
　　功率因数是由负荷的性质和有功功率的比例所决定的，在电力输送过程中，传输的有功功率是固定不变的数值，由于电气系统的用电设备，如电动机、变压器、线路以及气体放电灯中的整流器都具电感，使线路产生滞后的无功功率。对于感抗产生的滞后无功功率，需要从系统中引入超前的无功功率来进行补偿，提高功率因数。无功功率从系统经高低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了功率损耗。所以在供配电系统设计中，应尽量提高功率因数，以减少无功功率造成的电能损耗。在低压系统设计中，民用建筑内其他的无功功率主要在变电所内采用集中补偿，并多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。对于供电点较远且无功功率较大的电动机，一般在55kW 以上的电机采用就地补偿，这样可以减少线路上的无功传输损耗，有效地节约线路输送的有功功率，以达到节能的目的。其次，提高设备的自然功率因数，可以降低对超前的无功功率的需求。如果功率因数由0.7 提高到0.9时，线路损耗一般可以减少40%。通过采用功率因数较高的同步电动机，荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器。设计中我们还可以对静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流可以和用电设备的滞后无功电流相抵消，从而将无功电流控制在限定的范围内，以实现降低整体无功电流数量、提高功率因数的目标。
　　3 照明用电的节能设计
　　民用建筑的照明用电量大而且面积广，所以在照明上进行节能设计应十分有效。在照明节能设计中，除了要满足照度、光色、显色指数外，应对自然采光，改善环境的反射条件进行充分利用，推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式，提高节能效率。
　　3.1合理选用照明设备及附件
　　尽可能选择那些使用方便、发热与发光效率高、能耗比较低、性价比相对较高的设备。一般情况下，采用紧凑型荧光灯比白炽灯省电约75% ；T8荧光灯管比T12省电约10%；高压钠灯、金属卤化物灯比高压汞灯省电约60%―70%。这通常会视安装的高度而定，在灯具悬挂较高的场所照明，适合采用高压钠灯、金属卤化物灯，除了特殊情况外，一般都不会采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。在灯具悬挂较低的场所的照明，则适合采用荧光灯，除一些特殊功能建筑物外，一般不会使用普通白炽灯，合理使用电子镇流器，可以在极大程度上达到节能的目的。
　　3.2改善照明器的控制方式
　　应根据民用建筑的具体情况来对照明器的控制方式进行调整，根据各房间的用途特点和要求来进行控制。面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控的方式；面积较大的房间可采用多灯一控的方式，但每个开关控制的灯数应在合理的数量。对于建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，宜采用红外探测器加光控或声控加光控的节能自熄开关，合理控制设备运行时间，降低不必要能源损耗；对于宴会厅、体育场、候机厅等公共场所的照明，可根据实际使用状况设置调光控制系统；对于天然采光不足区域，应采用光电控制的自动调光装置以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱，确保室内照明光线稳定。
　　4 电动机节能设计
　　电动机损耗的主要是通过提高电动机的工作效率和功率因数来降低的。在正常的工作状态时，电机设备运行的负载通常会比设计值低得多，很多时候风机和水泵都是轻载运行，从而使整个系统能源利用率低，造成严重的能源浪费。为了提高电动机轻载时的效率，可采用变频调速控制电动机，使其在负载率变化时自动调节转速与负载变化相适应，提高在轻载时电动机的工作效率，从而节约能源。另一方面，由于电机一直处于长期高速运转的状态，这会造成机械磨损很大，增加了设备维护费用。此时，应当采取新型的智能化节电设备，利用计算机模糊控制理论和变频技术，跟踪记录设备负荷的状态，对风机的风量进行合理的调整，以最大限度的节约电能消耗。
　　5 结语
　　节能与老百姓的日常生活和国家、社会的可持续发展息息相关。电气节能贯穿于整个民用建筑工程的全过程，电气设计人员要遵循安全性、可靠性、经济性及节能性的原则，合理比较并选择可行性强的设计方案，尽可能做到既节能降耗又降低投资成本，提高资源的合理利用率，以实现节能减排、经济效益和社会效益最大化的目标。
　　参考文献：
　　[1]期刊论文.民用建筑供配电设计的可靠性与经济性分析.林业科技情报.2010,42(3) .
　　[2]孙书玉.民用建筑电气中的主要节能措施[J].现代经济信息，2010,(24)

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