建筑電氣的節能設計措施

仝建雷

摘要：我國是一個能源消費大國，能源相對短缺，節能問題一直是我國發展國民經濟的一項長遠戰略方針。建筑電氣中的節能設計潛力很大，廣大電氣設計人員在設計中要精心考慮，在滿足各方面功能需求的前提下，反復比較設計方案，最終總結出一套行之有效而又切實可行的節能措施，才能達到真正節約電能的目的。

關鍵詞：建筑電氣；節能設計；措施

一、供配電系統及電器產品的節能措施

1.合理設計供配電系統

根據負荷容量、供配電距離及分布、用電設備特點等因素，合理設計供配電系統和選擇供配電電壓，供配電系統應盡量簡單可靠，同一電壓供電系統變配電級數不宜多于兩級。變電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半徑，減少線路損失。根據負荷情況，可切除部分變壓器，從而降低損耗。根據負荷情況合理選擇變壓器容量、臺數，其接線應能適應負荷變化時，按經濟運行原則靈活投切變壓器。

2.提高功率因數，減少電能損失

提高功率因數的意義：可減少線路損失；可減少變壓器的銅損；可減少線路及變壓器的電壓損失；可以增加發配電設備的供電能力。提供功率因數的措施：減少供用電設備的無功消耗，提高自然功率因數；用靜電電容器進行無功補償。

3.無功功率補償

對配電變壓器進行無功補償可提高功率因數，有利于節能降耗，補償后功率因數均大于0.95。

4.電力電纜的選擇

電力電纜材質的選擇：電纜線路的有功電能損耗為三相電路中有功功率損耗與最大負荷年損耗小時數的乘積。而有功功率損耗的大小主要取決于線路的電阻和感抗，即導體材質、截面積及絕緣形式。相對于鋁導體，銅導體的導電率高且能耗低，因此，銅芯電力電纜在工程設計中被廣泛使用。

5.配電變壓器的節能措施

變壓器節能的實質就是降低損耗，提高運行效率，具體有以下幾項措施：

5.1 合理選擇變壓器的容量和臺數。選擇變壓器的容量和臺數時，應根據負荷情況，綜合考慮投資和年運行費用，對負荷進行合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效區內。一般情況下負荷率在0.3～0.75時，是經濟運行區；負荷率在0.5～0.6時，變壓器效率最高。負荷一定時，功率因數越高變壓器效率亦越高。

5.2 選用節能型變壓器后，更換或改造高耗能的變壓器。新建或改建工程應選用SL7，S9，SC（B）9等節能型變壓器。

5.3 加強運行管理，實現變壓器的經濟運行。

6.采取抑制諧波的技術措施

隨著電氣技術的飛速發展，大量照明用的氣體放電燈及電子鎮流器、生活日用電氣中變頻空調器、計算機等非線性設備以及變頻水泵、變頻風機等設備的廣泛應用，均向電網輸送了大量的高次諧波。諧波的產生會導致風機或水泵的電動機效率降低、發熱增加，從而縮短其使用壽命；使變壓器產生附加損耗，從而引起過熱，使絕緣介質老化加速，導致絕緣損壞；諧波電流會引起電氣設備及配電線路過載導致短路，甚至引發電氣火災。

7.節電裝置的應用

自動穩壓型交流電源集中控制節電裝置，采用“電磁平衡原理”節電技術，通過裝在內部的LC無源濾波器抑制高次諧波造成的系統發熱和損耗，吸收系統內部的失真電能并轉化成為有用電能，通過裝置本身的感抗和負荷系統的感抗形成互感，可提高負荷系統電能的利用率，即提高功率因數。節電裝置串聯接入電力系統中，對系統輸入電能進行集中控制與多方位管理，改善電能質量，將供電參數調整到負荷設備最適合的工作狀態。

8.太陽能光伏發電

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽每秒鐘釋放出來的能量，相當于目前全世界一年內能源總消耗量的3.5萬倍。然而太陽能必須被高效地收集并轉化為熱能、電能等常規能源，才能被充分利用。國家《電力法》規定，鼓勵各企業使用清潔能源及可再生能源，如風能、水能、太陽能等。太陽能是容易直接獲取的清潔能源之一，太陽光伏發電就是利用光伏效應把太陽光能直接轉化成電能的供電模式。隨著太陽能光伏發電技術的不斷發展完善和日趨成熟，該系統將會廣泛應用于各個領域。目前中新生態城幾乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太陽能光伏發電裝置及太陽能熱水。

二、照明系統方面的節能

1.選用合適的照明方式。在同一照明區間內，優先選用分區一般照明，根據視覺作業的要求，按需分設照度標準值，改變照度標準值單一的情況，切合實際，避免浪費，有效節能。一般照明可按需增設局部照明，高照度區采用混合照明。

2.照明系統的設計。照明供電盡可能采用三相四線制。系統設計時，將照明負荷均勻地分配到三相電路中，采用三相四線制線路供電比單相二線供電可減少線路損失85%。

3.選用高光效長壽命節能型光源。高光效光源主要指氣體放電燈。一般室內的照明優先選用熒光燈。發光二極管（LED）以其長壽命（可達100000h），良好的顯色性，無頻閃，響應時間短，耐振動，耐氣候，使用安全等諸多優點得到廣泛應用。本設計要求開啟型熒光燈具效率不小于75%，格柵型燈具效率不小于60%，氣體放電燈的整體功率因數不得低于0.9，鎮流器自身功耗不大于光源標稱功率的15%。

4.照明系統能耗很大，采用I-BUS智能控制系統可以實現對各大空間如停車庫、多功能廳、游泳池、會議室、餐廳等燈具實行定時開閉或調光；會議室或多功能廳的用電設備統一控制，以節約電能。

5.合理設計各場所照度，使照明功率密度不大于《建筑照明設計標準》表6.1.2規定：變配電室：現行值8W/m2，目標值7W/m2；照度標準值：100Lx。

6.太陽能燈的利用。太陽能照明是將太陽能輻射轉化成電能，再將它應用到照明系統。太陽能光伏技術的應用不會產生二次污染，并且照明的工作電壓只有12V～24V，對人體沒有任何的危害性。太陽能照明系統采用微電腦智能化控制，全部自動化，無需人員看管，常用光感系統，做到天黑亮燈，天亮熄燈。并且太陽能照明工程后期工作運行費用低，供電系統穩定可靠。

三、電氣專業其他方面的節能措施

1.保持三相平衡，使最大不平衡相負荷不超過三相平均負荷的15%；最小相負荷不小于三相負荷平均值的85%。另外，大樓投入使用時盡量保持三相平衡。

2.限制諧波，如變頻設備、照明燈具電感鎮流器等，訂貨時盡量選用低諧波設備，要求燈具鎮流器諧波含量不大于20%。

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