广东省重工建筑设计院有限公司
摘要：作为一个能源消费大国，我国能源相对短缺，能源浪费十分严重。能源短缺已严重制约了我国经济的发展。作为我国发展国民经济的一项长远战略方针，各行各业都对其非常重视，民用建筑电气也将节约电能作为设计重点。
关键词：建筑电气设计；节能措施
引言
无论是用电设备还是供配电系统都具有巨大的节能潜力，建筑电气节能设计对能源节约意义重大。建立健全节能管理机制，选择节能产品，合理设计供配电系统，更换与改造低效设备，以科学管理与合理组织生产的形式实现供配电系统的经济运转已成为节能工作的重点。
一、建筑电气设计节能的原则
1.1考虑实际经济效益
节能应基于国情与经济效益酌情考虑，不能因为实现节能而导致投资消耗过高，增加运行费用。要使所增加的投资在几年或较短时间内以节能效益实现回收。
1.2满足建筑物的功能
应满足的功能有：空调温度及新风量的舒适性；上下、左右运输通道的畅通无阻；照明的质量；一些特殊工艺要求，比方说娱乐场所一些电气设施的用电、展厅工艺照明及电力用电等。
1.3节省无谓消耗的能量
节能措施要贯彻经济合理、技术先进的原则。节省不必要的能量应作为节能的着眼点，应找出和发挥建筑物功能无关的能量消耗位置，采取合理有效的节能措施。
二、建筑电气节能的途径
2.1供配电系统的节能设计
供配电系统设计应进行合理的负荷计算，按电源条件、负荷特点合理确定变电所的位置、电压等级，以及系统的结线方式，按需要配置无功功率补偿及谐波抑制装置，合理选择节能型电气设备等有效的节能措施。具体节能措施如下：（1）根据用电性质、用电容量选择合理供电电压和供电方式；（2）高压深入负荷中心缩短低压配电线路；（3）双回路或多回路供电时，各回路同时承担负荷，减少线路损耗；（4）提高功率因数，可减少线路损耗、减少变压器的铜损、减少线路和变压器的电压损失，可增加发配电设备的供电能力；首先，尽量在设计中选择功率因数高的用电设备，电感性用电设备宜选择有补偿电容器的用电设备等；其次，选用静电电容器进行无功补偿，电容器能产生超前无功电流，抵消用电设备的滞后无功电流，以提高功率因数，减少整体无功电流。
2.2变压器的节能设计
变压器损耗主要有空载损耗、负载损耗、介质损耗和杂散损耗。设计选用配电变压器能效等级按《三相配电变压器能效限定值及能效等级》GB20052-2013规定，应选择空载损耗和负载损耗值为2级或1级的变压器。变压器的有功损耗应按下式计算：ΔΡ=Ρ0+β2ΡK 式中：ΔΡ-变压器的有功损耗（kW）Ρ0-变压器的空载损耗（kW）
ΡK -变压器的短路损耗（kW）β-变压器的负载率。
（1）Ρ0作为变压器的空载损耗，又称铁损，是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与负荷大小无关，与铁芯材料及制造工艺有关。节能型变压器采用优质冷轧取向矽钢片，因取向”处理导致矽钢片的磁畴方向趋同，使铁芯涡流损耗减少，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，能够减少漏磁损耗。
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（2）ΡK作为变压器额定负载传输的损耗，又称变压器线损，其是由变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小所决定，和负荷率平方呈正比，故在选择变压器时宜选用阻值较小的绕组。β2ΡK用微分求其极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，这时的变压器能耗最小，然而在β=50%负载率时只减少变压器的线损，没有减少变压器的铁损，所以节能效果不高。综合初装费，高低压柜、变压器、土建投资及运行费用，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在75%--85%内。
2.3减少线路损耗
因配电线路导体中有电阻，在电流通过时会产生电能损耗，其值与导体材料、导体截面积和线路长度等因素有关，其公式为：ΔΡ=3I2R?10-3。式中：ΔΡ-三相输电线路的功率损耗（kW）I-线电流（A） R-线路相电阻（Ω）。
其中“R”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长电阻值就越大。线路上电流在具体工程中，通常不变，要想减少线损只能尽量减少线路电阻。线路电阻R=ρL/S和导线电阻率ρ、导线长度L成正比，和导线截面S成反比。
减少电阻值的方法有：
（1）尽可能选用电阻率ρ较小的导线，比方说铜芯导线为佳，铝线次之。
（2）尽量减少导线长度，线路在设计中尽可能走直线少走弯路，在低压配电中尽量不走或少走回头路。变电所尽量设置靠近负荷中心，从而减少供电半径。
（3）将导线截面积增大，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，较长的线路在选定线截面时应加大一级线截面。因节约能耗而减少年运行费用，增加线路费用，在节能经济方面较为划算。
2.4电动机节能设计
应在工程设计中选用高效率节能型电动机，首先是要满足生产机械的性能要求，再优先选用结构简单、运行可靠、价格便宜、维护方便的电动机。然而在具体工程中，一般电动机都是水暖及建筑等专业设备所配套，由设备制造商统一供应，只能在运行过程中贯彻节能措施。除了就地电容器补偿来减少线路损耗外，还可以减少电动机轻载与空载运行。电动机在轻载运行下效率极低，应采用变频调速控制电动机，让其在负载率变化时自动调节转速，和负载变化相适应，提升电动机轻载时的效率，达到节约电能的目的。
2.5照明的节能设计
（1）照明设计规范包括规定各类场所的视觉要求、照度标准、照明功率密度等。在实施过程中应合理处理照明节能与照度水平、照明质量、装饰美观、建设投资的关系；遵循在满足照明质量的前提下，尽可能节约照明用电的原则。
（2）选择优质、高效的照明器材。设计中尽量选择高效光源，淘汰和限制低效光源的应用，近年来LED光源发展迅速，其特点是寿命长、起动性能好、可调光、光利用率高、耐振、适用低温环境等，已经越来越广泛应用于装饰照明、交通信号照明等场所；推广使用的低能耗性能优光源用电附件，包括节能型电感镇流器、电子镇流器、电子触发器及电子变压器等。公共建筑场所中的荧光灯应采用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选择电子镇流器，气体放电灯应采用电子触发器。
（3）节电方法包括选择各类节能型开关或装置、改进灯具控制方法，依据照明使用特点能选择分区分时控制灯光或适当增加照明开关点。公共场所及室外照明宜选择程序控制或光电、声控开关；卧房、病房、客房等床头灯宜选择调光开关。
结束语：环保节能的实践应用在建筑电气设计中作为一项较为系统复杂的工程，在出现能源紧张的状况时，进行电气设计必须认真细致地进行考量，从环保性、节能性和适用性等方面出发，探讨建筑电气设计的节能措施，确保环保节能在建筑电气设计中得到具体应用，以实现真正节约电能的目的。
参考文献
[1]赵青娟.建筑电气设计中的节能措施[J].山西建筑，2011（36）.
[2]刘翠丽.建筑电气设计的节能[J].民营科技，2011.
论文作者:梁耀强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：节能论文; 变压器论文; 线路论文; 电动机论文; 导线论文; 负载论文; 电流论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;