浅谈民用建筑电气节能设计的应用措施

　　摘要：民用住宅建筑不论是供电系统或用电设备均蕴含着巨大的节能潜力，其建筑的用电负荷应在变配电系统中进行合理的规划与设计，在新技术的运用与科学管理加以协调。

　　关键词：民用建筑 电气节能 节能设计

　　Abstract: The construction of residential buildings whether the power supply system or electrical equipment contains has a huge energy saving potential, its construction of the electricity load in power distribution systems planning and design, the use of new technologies and scientific management should be coordinated.

　　Key words: civil; electrical energy; energy saving design

　　中图分类号：TU24 文献标识码：A 文章编号：

　　一 现阶段我国电气节能概况

　　建筑电气节能是一项技术性很强，影响因子复杂的工程。依据相关的调查，每年要消耗总发电量的10%以上，如果大量使用节能的照明产品和有效的节约措施，每天节电5%，则每年可节约照明用电60亿kWh。节约电气能源的同时，既保护了经济效益，又解决了环境问题，符合我国节约型社会和小康社会的发展要求。如今建筑电气节能的应用已经在我国取得了一定的成效，但是往往在节能措施上存在着不足。如盲目节能，通常为了达到节能效果，而刻意地控制用电量，从而导致满足不了建筑物的功能，或者采用增加成本的方案，节能目的偏差，只是表明形势上的节能，节约无谓消耗的能量，导致从实质上来说，并不是长效的节能机制。

　　二 减少线路的能量损耗

　　由于线路上存在电阻，有电流流过时就会产生有功功率损耗。有功功率损耗

　　ΔP=3Ic2R×10-3(kW) 式中：Ic—相电流(A) ;R—线路电阻(Ω)。在工程中由于线路往往较长且纵横交错，线路的总有功损耗可能会很大。减少线路的能耗必须引起设计者足够的重视。线路的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减少线路电阻。线路电阻 R=ρ×L/S，其中ρ为线路电阻电导率ρ，L为线路的长度，S为线路的截面。因此，减少线路的损耗应从以下几方面入手。

　　首先，应尽量选用电导率ρ较小的材质做导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。尽可能减少导线长度，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，以减少来回线路上的电能损失。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。再次，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，在选定线截面时加大一级导线截面。一般而言，导线截面小于70mm或者线路长度超过100m的回路增大一级导线截面是比较经济科学的。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。

　　其次，提高系统的功率因数，减少无功功率在线路的传输，以达到节能的目的。线路损耗的公式展开后如下列计算式：ΔP=3Ic2R×10-3= (P2R/UL2+Q2R/UL2)×10-3(kW) 式中：UL—线电压(V);P—有功功率(kW);Q—无功功率(kW)。公式中，前项P2R/UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项Q2R/UL2为线路上传输无功而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。电气系统的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功功率，需要从系统中引入超前的无功功率相抵消。这样超前的无功功率就从系统经高低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了功率损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的，其措施有以下几种：①在工程设计中应优先考虑采用功率因数较高的同步电动机;荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器。②由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因而电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，即Q=QLQC，因此采用电感镇流器的气体放电灯，安装电容器，这就可减少系统经高低压线路传输的超前无功功率，可以提高功率因数，同时也减少了无功的需求量。③当前民用建筑电气设计中，绝大部分采用变压器低压侧或高压侧集中补偿，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路的无功传输，提高了用户处的功率因数，而无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并未减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。因此，日本东京电力公司的法规规定，容量达0.75kW的电动机端都要安装30μf静电电容器。在我国《民用建筑电气设计规范》(JGJ16- 2008)中第 3. 6. 3 条及《供配电系统设计规范》(GB50052- 2009) 第 6. 0. 4条规定：“容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿”。就是基于上述原因。因此，对容量超过10kW的风机、水泵等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵、冷却泵等在其附近设专用变配电所可以集中补偿。若供电距离超过20m时，最好也采用就地补偿。

　　三 照明用电的节能设计

　　照明用电量大且面积广，照明的节能潜力很大。照明节能设计中，除了满足照度、光色、显色指数外，不能单靠减少灯具数量或降低功率，要充分利用自然采光，改善环境的反射条件，推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式，从而达到节能的目的。

　　在灯具悬挂较高的场所的一般照明，宜采用高压钠灯、金属卤化物灯，除特殊情况外，不应采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。在灯具悬挂较低的场所的一般照明，宜采用荧光灯，除特殊功能建筑物(如博展馆、影剧院、高级饭店等场所)外，不应采用普通白炽灯。

　　照明器的控制，应根据各房间使用的不同特点和要求区别对待。面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控的方式;面积较大的房间采用多灯一控的方式，但每个开关控制的灯数不宜太多，也应考虑适当数量的单控灯。建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，照明器宜采用定时开关控制。在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电气照明，宜采用光电控制的自动调光装置以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱，保证室内照明的稳定。室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。

　　四 电动机节能设计

　　减少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，但是在具体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减少线路损耗外主要是减少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，切实可行的办法是采用变频调速控制电动机使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化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。

　　五 建筑节能的注意事项

　　在充分满足、完善建筑物的使用功能的前提下，尽量减少能源消耗，提高能源利用率，

　　但不以简化功能和降低功能要求为代价。即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适卫生;满足上下左右的运输通道通畅无阻;满足特殊工艺要求，如游乐场所的一些游乐设施的设备用电、展厅的艺术照明及动力用电等。

　　节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为强调节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而应该是让该部分增加的投资，能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。

　　节能的着眼点，应首先节省无为损耗的能量，尽量减少那些与发挥建筑物的功能无关的能量消耗，再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路的有功损耗都是无用的能量损耗;又如量大面广的照明容量，采用先进技术成果使其能耗降低。

　　结束语：节能是关系国计民生的社会问题，建筑电气节能问题始终贯穿于建筑发展进程之中。我们应时刻保持节能意识，坚守住每一个环节的节能工作。民用住宅建筑不论是供电系统或用电设备均蕴含着巨大的节能潜力，其建筑的用电负荷应在变配电系统中进行合理的规划与设计，在新技术的运用与科学管理加以协调。

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