对建筑电气的节能技术的分析

【摘 要】建筑电气的节能的作用很大，本文探讨了建筑电气节能的线损，变压器的有功功率损耗，系统的功率因数，照明部分的节能，电动机在运行过程中的节能。

【关键词】建筑电气；线损；有功功率损耗；节能

建设系统的节能要大搞节地、节水、节电、节省材料同时环保的目标，必须树立正确对待能源使用的要求，大力贯彻中央提出的环保方针与精神，建筑电气设计工程人员需要在建筑设备中监控各项指标，确保在建筑照明、新技术采用的基础上，积极采取各项有效措施，以达到节能要求。

1、减少线损

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。其公式如下

ΔP=3IΦ2R×10-3（kW）

式中 IΦ——相电流（A）；R——线路电阻（Ω）。线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R=ρl/S，即线路电阻与电导ρ成正比，与线路截面S成反比，与线路长度l成正比，因此减少线路的损耗应从导线材料、导线截面及导线长度入手。

2、减少变压器的有功功率损耗

变压器的有功功率损耗如下式表示：

ΔPb=P0+Pkβ2

式中ΔPb——变压器有功损耗（kW）；P0——变压器的空载损耗（kW）；Pk——变压器的有载损耗（kW）；β——变压器的负载率。P0部分为空载损耗又称铁损，它由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随硅钢片的性能及铁心制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如S9、SL9及SC8等型油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向硅钢片，由于“取向”处理，使硅钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁心的涡流损耗；45°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。Pk是传输功率的损耗，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜心变压器。从Pkβ2用微分求它的极值，在β=50%处，每kW的负载，变压器的能耗最小。因此，在20世纪80年代中期设计的民用建筑，变压器的负载率绝大部分在50%左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法有的设计人员一直沿袭至今。但是，这仅是为了节能，而没有考虑经济价值。

3、提高系统的功率因数

提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。线路损耗的公式展开后得下列计算式

ΔP=3IΦ2R×10-3（kW）=（RP2/UL2+RQ2/UL2）10-3（kW）

式中UL—线电压（V）；P—有功功率（kW）；Q—无功功率（kvar）。式中，前项RP2/UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项RQ2/UL2为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，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，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的，其措施有以下几种。提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，可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；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，即Q=QL-QC，因此无功补偿可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求量。

目前，民用建筑设计中，绝大部分采用变压器低压侧集中补偿，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可使不受或少受电业局的罚款。而对用户，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没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10kW的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿，但若供电距离超过20 m时，也最好采用就地补偿。

4、照明部分的节能

因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：

1、采用高效光源，灯具效率指标不应低于《建筑照明设计标准》GB50034-2004国家标准3.3.2条的规定，效率太低的灯具不宜选用。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此目前逐渐被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。

2、对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可采用调压的方式，固定几级调节。但荧光灯采用调电压调光，其节能效果并不显著。因此，气体放电灯采用调压方式调光，在实际工程中也很少采用。照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。

一般的办公、商业、生活房间应优先采用细管径直管荧光灯，用T8（Φ26），T5（Φ16）型细管径直管型荧光灯替代普通荧光灯（Φ38），细管径荧光灯具有光效高（301m/W-701m/W）、显色性能较好，寿命长的优点，是高度较低房屋重点推荐的节能光源之一。

稀土三基色紧凑型荧光灯具有较高的显色指数（Ra=78-85），使用寿命长（>5000h），特别是紧凑型节能荧光灯大多场合可以替代白炽灯，其光效（471m/W-651m/W）是白炽灯泡的5倍，寿命是白炽灯的8倍-12倍。6U，8U大功率节能灯（可达200W）的出现将更方便使用于车间、商场等场所。

5、电动机在运行过程中的节能

建筑物中使用的电动机一般都是随设备配套提供的，在设备选型及招标时可以选择高效节能的产品，也可以通过控制系统实现节能的目的。

空调系统采用变频自动控制系统根据室内室温传感装置将温度变化的信号传输到控制系统，通过改变电源的频率控制电机的转速，从而调整冷冻机的功率输出，使之经常运行在最佳状态，避免动力电能的损失。空调系统采用变风量控制通过改变送入房间的风量来满足室内温度的需求，既避免了能源的不必要浪费又保证了室内的舒适度，它与风机盘管系统冷却能力相比可减少20%。高大场馆或厂房采用分层空调节能效果显著。

在建筑设备中，风机和水泵系统占有一定比例的耗能。在节能方面，要达到显著节能的目的，就要根据风量和用水量的实际变化而采用变频调速方案。

为国家的长远发展考虑，建筑电气的节能必须在保证质量的前提下省钱和节能。在能量指标评价上，从各个生产全过程方面进行评估，产品的采购和维护也要保证成本较低，并在在保证产品合格，有着较高使用效果的同时，进行维护。尽量延长其寿命。