建筑电气设计节能措施分析探讨

卢叶花

摘要：随着人们对环境、能源和人类自身三者关系认识的逐步深入，人们对节约能源、保护环境的关注也越来越多，而建筑电气系统作为“能耗大户”，对其采取一定的节能措施使其实现低能耗的优化运行模式，成为当前建筑电气设计人员面对的重要课题。本文从建筑电气设计实践出发，对建筑电气中的变压器、供配电系统、照明设施等设备进行了深入的分析，挖掘节能潜力，提出了若干节能方法和措施，希望对建筑电气设计具有一定的参考作用。

关键词：建筑电气设计；供配电系统；节能措施；分析

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

在建筑电气的设计进程中，实现建筑必须的各项功能和安全需求是建筑电气的根本，随着人们对节约能源、环境保护和降本增效等问题的关注，建筑电气节能设计也越来越被人们重视，并且日益成为建筑电气设计者不断探索和开发的重要课题，本文从建筑电气设计实践出发，对建筑电气中的变压器、配电线路、供配电系统、照明设施等设备进行了深入的分析，挖掘节能潜力，提出了若干节能方法和措施，希望对建筑电气设计具有一定的参考作用。

一、变压器节能措施

变压器作为建筑高压引入、电压等级调节及电能分配的关键设备，对其采取节能措施对实现建筑电气整体节能效果具有十分重要的意义。就变压器自身而言，根据其能耗特点，对其采取节能措施主要要从降低其功率损耗和提高运行效率两个方面着手，变压器的有功损耗可以由下式求得：

式中： 为变压器的有功损耗（kW）， 为变压器的空载损耗(kW)， 为变压器的短路损耗(KW)， 为变压器的负荷率。

根据上式中变压器的有功损耗主要由变压器的空载损耗和短路损耗组成，因此，在建筑电气系统设计中，针对变压器可以采取如下节能措施：

（1）、选择节能型变压器

由于变压器的空载损耗 ，又称铁耗，是变压器铁芯涡流损耗和漏磁损耗两部分的和，而空载损耗的大小主要由变压器铁芯的材料组成和制造工艺流程的优劣决定，因此，在建筑电气系统中使用的变压器选择上，应该选择节能变压器，比如S9、SL9、SC8变压器等。

（2）选择阻抗小的变压器

变压器的短路损耗 ，又称为变压器的线耗，主要受变压器绕组电阻和流过绕组的电流值大小的影响，而且与变压器负荷率 之间存在正比关系。所以在选择变压器时，应该以铜芯变压器等阻抗较小的变压器为优选对象。

（3）、优化设计变压器容量和台数

在进行变压器容量和台数设计时要以使所有的变压器工作在其高效区内为基础，比如当当负荷率低于30%时，应该选择小容量的变压器，当负荷率超过80%，应该放大一级容量选择变压器；当容量较大需要选择多台变压器时，应该尽量减少变压器台数，选择大容量的变压器。

二、提高供配电系统的功率因数

提高建筑配电系统功率因数是减少线路损耗的重要手段之一。假定某供输电线路导线总电阻为R（Ω），则可得出三相输电线路的功率损耗为：

式中，ΔP为三相输电线路的功率损耗（kW）；P为电力线路输送的有功功率（kW）；U为输送线电压（V）；I为线电流A）；cosφ为电力线路输送负荷的功率因数。

从上面的公式可以看出，在有功功率不变时，cosφ越大，功率损耗ΔP将越小。所以，想要达到降低功率损耗就要尽可能的提高cosφ而使ΔP降低。

提高配电系统功率因数的方法和措施有以下两个个方面：

（1）、提高设备的自然功率因数

在工艺及功能条件允许的情况下，在建筑电气系统设计时，可以选择功率因数较高的同步电机来代替异步电动机，或者考虑用异步电机同步运行的方式来提高系统整体的功率因数。此外，随着电力电子技术的发展，变频调速作为提高电机运行效率的理想方式，在近年来得到了广泛的应用，因此，对于建筑中的风机、水泵等的驱动电机可以采用变频调速节能控制，从而优化电机的启动和运行性能，达到节能降耗、优化电力系统的目的。如图1是电机变频控制系统结构框图。

图1：电机变频控制系统结构图

（2）、配置无功补偿装置

由于建筑电气系统中大量的非线性负载会产生滞后的无功，而电容器可以产生超前的无功，所以利用两者这个性质可以在电气线路中设置电容器作为无功补偿装置，从而提高系统的功率因数。

三、照明电气的节能设计

（1）、选择合适的光源

在建筑照明系统的设计时，要按照照明设施工作场所的区别选择不同类型的高效光源，从而达到降低电能消耗，节约能源的目的，具体有以下几点建议：一是在室内场所使用的照明设施，应该优选荧光灯或小功率的高压钠灯作光源，比如选择按T5细管、U型管节能荧光灯等,而一般不宜采用白炽灯，当在开关比较频繁的场所，可以适当选择双螺旋白炽灯；二是针对空旷的室内场所或是室外场所应该选择金卤灯中显色高的钠灯等高光强气体放电灯作为照明光源；三是对于安装于狭小空间且位置比较高，维护和维修起来比较困难的照明场所，应该选择寿命长（达5～6万小时）、光效高（60～70lm／W）的高频无极荧光灯。

（2）、使用合理的节电开关

在建筑照明系统设计时对控制开关也应该以节能理念为指导进行选择，在能够满足使用场合的前提下，可以适当引入光敏、声控、延时控制和人体温度感应控制等照明控制装置。比如在卧室、宾馆客房、病房等地的床头灯控制，可以选择有明暗调光功能的调光开关；而对宾馆、会所等的高级客房，可以选用具有身份识别功能的节电钥匙开关，实现人走灯灭或人走断电的功能，从而避免人离开之后的长明灯或电视、空调等的长时间运行现象；在楼道、走廊、楼梯间及公共场所使用的照明设施控制应该选择声控、光控或程序控制开关；对于路灯、大型广场可以采用智能灯光控制系统进行调光控制，可根据自然光的照度变化，决定照明设施点亮的时间、范围、亮度等。

（3）、选择合理的光源用电附件

在建筑电气照明系统设计时应该推广使用能耗低、性能优异的光源用电附件。设计时应优先选择电子镇流器、节能型高功率因数电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，具体操作可参考《建筑照明设计标准》。

四、总结

节能降耗已成为当前建筑电气设计领域十分关注的课题，电气节能的可挖掘潜力还很大，因此就要求我们建筑电气设计人员从项目设计的每一个环节均探索和实施各种可行的节能措施，在反复论证、仔细考量确保其安全性、可靠性运行的前提下，充分考虑经济性的需求，切实地将节能理念应用的建筑电气设计的全过程之中，从而达到提高效率、节约能源的目的。

参考文献：

[1] 沈利英. 现代住宅建筑电气设计的节能措施[J]. 民营科技,2010,8.

[2] 朱晓锋. 有关电气节能设计的一些体会[J]. 科技资讯,2008(10)

[3] 曾衍磷. 浅谈建筑电气的节能设计[J].城市建设理论研究,2011(8)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。