在建筑电气设计中的节能技术措施
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摘要：在建筑电气设计环节中，采取相应有效的节能措施可以在很大程度上减少能量损耗。充分考虑节能因素，采用先进的设计技术，并尽量使用效率较高的节能设备，依照合理的节能标准为人们提供绿色健康舒适的居所与空间。本文探讨了建筑电气设计中的节能技术措施。
关键词：建筑；电气设计；节能技术；措施
中图分类号：TU2 文章标识码：A文章编号：
我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重，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。由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。节能问题一直也是我国发展国民经济的一项长远战略方针。
一、电气节能技术在建筑工程设计中的应用原则
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、在建筑电气设计中的节能技术措施
1、 减少变压器的功率损耗，合理选择变压器的负载率
变压器的有功损耗由两部分组成，一部分为铁损,是铁心的涡流损耗和铁心的漏磁损耗引起的，在变压器一次绕组外施电压和频率恒定的条件下是固定不变的,与负荷大小无关。另一部分是铜损，即二次侧绕组短路而电流达到额定时的有功损耗，称为“短路损耗”，因为二次侧短路时一次侧短路电压很小，在铁心中产生的有功损耗可略去不计。
变压器的无功损耗，主要由用来产生磁通的无功功率和消耗在变压器一、二次绕组上的无功功率组成。无功损耗比有功损耗大得多,因此变压器容量大而台数较多时，应考虑在高压侧装设静电电容器进行无功补偿。
由上述可见，选择新型的低能耗变压器和合理选择变压器的负载率节能意义非常重大。在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使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。
2、照明部分的节能
因建筑照明量大而面广，故照明节能的潜力很大。在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的前提下，照明节能设计应从下列几方面着手。
（1）选用高效光源
按工作场所的条件，选用不同种类的高效光源，可降低电能消耗，节约能源。其具体要求如下：一般室内场所照明，优先采用荧光灯或小功率高压钠灯等高效光源，推荐采用T5 细管、U 型管节能荧光灯，以满足《建筑照明设计标准》对照明功率密度（LPD）的限值要求。不宜采用白炽灯，只有在开合频繁或特殊需要时，方可使用白炽灯，但宜选用双螺旋（双绞丝）白炽灯。高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。
气体放电灯应采用耗能低的镇流器，且荧光灯和气体放电灯，必须安装电容器，补偿无功损耗。
（2）选用高效灯具
除装饰需要外，应优先选用直射光通比例高、控光性能合理；反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。采用非对称光分布灯具。由于它具有减弱工作区反射眩光的特点，在一定的照度下，能够大大改善视觉条件，因此可获得较高的效能。
选用变质速度较慢的材料制成的灯具，如玻璃灯罩、搪瓷反射罩等，以减少光能衰减率。室内灯具效率不应低于7 0 ％（装有遮光栅格时，不应低于55％）；室外灯具效率不应低于40％（但室外投光灯不应低于55 ％）。
（3）选用合理的照明方案
采用光通利用系数较高的布灯方案，优先采用分区一般照明方式。在有集中空调且照明容量大的场所，采用照明灯具与空调回风口结合的形式。在需要有高照度或有改善光色要求的场所，采用两种以上光源组成的混光照明。室内表面采用高反射率的浅色饰面材料，以更加有效地利用光能。
（4）照明控制和管理
（a）充分利用自然光，根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开停。设计时适当增加照明开关点，即每个开关控制灯的数量不要过多，以便管理和有利节能。
（b ）对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需照明的地方不开灯，有利节电。
（c）有条件时，应尽量采用调光器、定时开关、节电开关等控制电气照明。公共场所照明，可采用集中控制的照明方式，并安装带延时的光电自动控制装置。
（d ）室外照明系统，为防止白天亮灯，最好采用光电控制器代替照明开关，以利节电。
（e ）在插座面板上设置翘板开关控制，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗、达到节电的目的。
3、 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，这种设备的价格仍偏高，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。其价格比变频器便宜，目前已取得较广泛应用。
4、 电动机节能设计
减少电动机能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中应选用高效率
的电动机，但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的，由设备制造商统一供应的，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外主要是减少电动机轻载和空载运行，因为在轻载运行下电动机效率是极低的，切实可行的办法是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使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。
5、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，从而达到节能目的。输电线路损耗ΔＰ中包含了线路传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而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。
综上所述，建筑电气的节能潜力很大，应在设计中精心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] 十河知也,寺野真明,福永雅一,黄吉文,欧阳东.中型办公楼照明节能控制措施的效果[J]. 智能建筑电气技术. 2008(06)
[2] 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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