从建筑电气设计探讨建筑节能

/从建筑电气设计探讨建筑节能摘要：随着我国经济的飞速发展,能源问题被提到越来越重要的地位。建筑的供配电系统的节能降耗问题则更显得重要。我国大约有建筑面积五百多亿平方米,能源消耗比世界平均水平高出1～2倍,而电气建筑部分的能源消耗更是明显，因此，降低建筑电气的能源消耗是大势所趋。关键词：建筑节能；节能设计；供配电系统；功率因数随着我国经济的飞速发展,能源问题被提到越来越重要的地位。建筑的供配电系统的节能降耗问题则更显得重要。我国大约有建筑面积五百多亿平方米,能源消耗比世界平均水平高出1-2倍,而电气建筑部分的能源消耗更是明显，因此，降低建筑电气的能源消耗是大势所趋。但是建筑节能是一项技术性很强,影响因子困难的工程。所以，电气工程师应对所负责的电气工程质量具有高度负责的责任心,充分应用自己的专业水平深化、细致的搞好电气工程的技术、质量、进度、签证、平安等管理工作，并且要结合建筑设计的特点，从以下方面来达到建筑节能的目的。一、供配电方面（一）供配电系统的节能设计依据负荷容量，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，做到系统尽量简洁牢靠，操作便利。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径削减线路损耗。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改变时能够敏捷投切变压器，实现经济运行削减由于轻载运行造成的不必要电能损耗。（二）变压器的节能设计削减变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：δp=p0+β2pk式中：δp——变压器的有功损耗（kw）；p0——变压器的空载损耗（kw）；pk——变压器的短路损耗（kw）；β——变压器的负载率。1．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,其值和铁芯材料及制造工艺有关，和负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如s9，sl9，sc8等。它们采纳优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一样，削减铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，削减了漏磁损耗。2．pk是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，并和负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。β2pk用微分求它极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅削减变压器的线损，并未削减变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、凹凸压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在运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。3．在选择变压器容量和台数时，应依据负荷状况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理安排，选取容量和电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。例如需装机容量为2000kVA,可选二台1000kVA,不选四台500kVA。（三）削减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，其公式为：δp=3i2r·10-3式中：δp——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，线路长度越长则电阻值越大。假如在一个工程中由于线路上下犬牙交织，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以削减线路能耗必需引起设计人员的足够重视。在详细工程中，线路上电流一般是不变的，那么要削减线损，只能尽量削减线路电阻。而线路的电阻r=pl/s，即和导线电阻率p、导线长度ｌ成正比，和导线截面ｓ成反比。要削减电阻值应从以下几个方面考虑：1．尽量选用电阻率p较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。2．尽可能削减导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中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，以削减供电半径。3．电压降要求的前提下,适当增大导线的截面,对于比较长的线路,除满意载流量、热稳定、爱护的协作及电压降要求所选定的截面外,可适当再加大一级导线的截面,这样可以延长导线的运用寿命,削减线路的损耗,削减火灾危急,而且提高了供电质量,并为负荷的发展留有余地。这样增加的线路费用，由于节约能耗而削减了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。二、用电设备方面（一）照明的节能设计照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求削减照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：1．充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一。自然光是免费的光源，要充分利用，因此就要合理设计照明开关。充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达70％～80%，同样能起到节电的作用。2．照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不行随意降低的，也不宜随意提高，要有效地限制单位面积灯具安装功率，在满意照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采纳高效发光的荧光灯（如t5、t8管）及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采纳高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。3．推广运用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采纳电子触发器。4．改进灯具限制方式，采纳各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。依据照明运用特点可实行分区限制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采纳调光开关，高级客房采纳节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采纳程序限制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采纳节能自熄开关。5．合理选择照明线路，照明线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220V，照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。因此，照明系统应尽可能采纳三相四线制供电。（二）提高供配电系统的功率因数大多数用电设备均是依据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而须要的电功率称为无功功率，在功率三角形中，有功功率p和视在功率s的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：cosφ=p/s=p/（p2+q2）1/2在电网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，如何使得配电系统功率因数尽可能接近于1，使得电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供应有功功率，从而提高电能输送的功率。降低配电系统的电能损耗，是配电系统节能的途径之一。采纳无功补偿通常有二种方式，集中自动补偿和就地固定补偿。功率因数提高了可以削减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意建筑物功能所必需的，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、灯具的镇流器以及许多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流,它要从系统中经过凹凸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开的，详细方法有：1．削减用电设备无功损耗，提高用电设备的自然功率因数。提高自然功率因数的方法有：a、择异步电机；b、电力变压器轻载运行；c、支配和调整工艺流程，改善机电设备的运行状况；d、在生产工艺条件允许的状况下，采纳同步电动机代替异步电动机。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削减整体无功电流。在详细工程设计中有采纳分散就地补偿和凹凸压柜集中补偿等方式，可依据详细状况详细分析。（三）电动机节能设计削减电动机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，但是在详细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削减线路损耗外主要是削减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，切实可行的方法是采纳变频调速限制电动机使其在负载率改变时自动调整转速使得和负载改变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。三、结语总之,节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题，而建筑电气节能设计的空间还很大，因此，在这过程中扮演重要角色的电气设计人员，应在设计中细心考虑，反复衡量，除了在平安性、牢靠性、经济性等各种技术指标满意功能要求的前提下，同时，电气设计人员还要综合考虑各种因素，将节能技术用到建筑电气设计中，细心思索，反复斟酌，从而真正达到提高效率，节约能源，为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献参考文献：[1]聂恩来,马小平.从“绿色建筑”理念谈住宅小区的设计理念——以某居住小区设计为例[J].科技信息(科学教研),2008