浅析建筑电气设计中的节能设计

摘 要：节约能源，保护环境，是我国长期的重大方针。节约用电是节约能源工作中的重要内容，节约用电关系到企业的经济效益和居民的日常生活，在国民经济中具有非常重要的意义。广大电气设计人员在设计中应精心考虑、 反复比较设计方案， 拿出一套符合各种技术指标、满足功能需求、 行之有效而又切实可行的节能措施， 从而达到真正节约电能的目的。

关键词： 建筑电气 节能设计

一、供配电系统的节能设计

我们可根据负荷容量， 供电距离及分布， 用电设备特点等因素合理设计供配电系统， 做到系统尽量简单可靠， 操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心， 以缩短配电半经减少线路损耗。另外， 我们还应合理选择变压器的容量和台数， 以适应由于季节性造成的负荷变化，实现经济运行， 减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

二、变压器的节能设计

2.1.减少变压器的空载损耗变压器的空载损耗(Po)按下式计算：

式中 Ko 为变压器的附加损耗(Kw)， Pt 对应于铁心磁通密度的单位损耗(W/Kg)， Gt 指铁心重量(Kg)

P0 作为变压器的空载损耗又称铁损， 它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成。其值与铁芯材料及制造工艺有关， 与负荷大小无关， 所以，我们在选用变压器时最好选择节能型变压器如 S9、 SL9 或 SC8等。 它们采用优质冷轧晶粒取向矽钢片叠积或卷制而成， 由于 \"取向\"处理， 使矽钢片的磁畴方向接近一致， 铁芯涡流损耗使减少。 此外， 45度全斜度接缝结构使接缝密合性好， 减少了漏磁损耗。

2.2.减少变压器的负载损耗 Pk

变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小。 因此在选择变压器时， 我们应选用阻值较小的绕组。 我们应综合考虑初装费，变压器、 高低压柜、 土建投资及运行费用，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。

2.3.在选择变压器容量和台数

我们应根据负荷情况， 综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配， 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。

三、减少线路损耗

由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗， 在通过电流不变时， 线路长度越长则电阻值越大。在一个工程中， 线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米， 大工程更是不计其数， 因而电能损耗是相当可观的。 所以， 减少线路能耗必须要引起设计人员的足够重视。在具体工程中， 线路上电流一般不变， 如果要减少线损， 我们只能尽量减少线路电阻。线路的电阻 R=pL/S，它与导线电阻率P、导线长度 L 成正比， 与导线截面 s 成反比。要减少电阻值， 我们应从以下几个方面考虑： (1) 尽量选用电阻率 p 较小的导线，如铜芯导线， 铝线次之。(2)导线长度尽可能短，在设计中线路应尽量走直线少走弯路。另外，在低压配电中线路尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心， 以减少供电半径。(3)增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、 热稳定、 保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时我们加大一级线截面。 这样做虽然增加了线路费用， 但能耗节约也减少了年运行费用， 因而经济效益还是合算的。

四、提高供配电系统的功率因数

功率因数的提高可以减少线路无功功率的损耗， 从而达到节能目的。前面提到的输电线路损耗 AP 中包含了线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。 传输有功功率是满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中， 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是电感性的，会产生滞后的无功电流。它在系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，这无形中又增加了线路的功率损耗。但这部分损耗是可以避免的。

4.1.减少用电设备的无功损耗， 提高用电设备的功率因数。在设计中， 我们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。

4.2.用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以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的目的。在具体工程设计中有分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式， 我们可根据具体情况进行具体分析。

五、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。 高建筑电气中的电动机都与暖通、 给排水、 消防、 建筑等工种的设备配套， 由设备制造厂商统一供应(如高层无负压供水、 消防设施等)。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中， 除采用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，我们还应减少电机轻载和空载运行的状况。因为在这种情况下，电机的效率很低， 消耗的电能并不与负载的下降成正比。所以， 我们可采用变频调速器， 使其在负载下降时采用变频的方式自动调节转速， 并使其与负载的变化相适应。这种方式， 可提高电机在轻载时的效率， 从而达到节能的目的。 随着人们生活质量的提高与行业规范要求的不断强化，此类设施在民用建筑中得到了广泛的应用。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， 起动完毕后该设备则全压投入运行。 此设备也可采用测速反馈、 电压负反馈或电流正反馈， 利用反馈信息控制可控硅导通角， 以达到速度随负载的变化而变化。 它可用于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。 从起动到运行，其电流变化不超过三倍， 这样可以可保证电网电压的波动在所要求的范围内。它采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上而不会返回电网， 因此它要求散热、 通风措施完善。其价格比变频器便宜， 可用于水泵系统中的大容量电动机的控制设备中。

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