建筑电气能耗及措施研究

【摘要】目前，我国拥有世界第三大能源系统，一次能源总产量仅次于美国和俄罗斯。因我国的人口众多，人均拥有量很低，能源效率低下，未来建筑能源需求量很大。节约能源、降低能源消耗、提高能源效率关乎中国经济的前途，也关乎全球的经济发展。电气能耗是建筑能耗的主要组成部分，建筑节能的关键在于电气节能，尽可能减少能源消耗，提高能源利用率。

【关键词】建筑 能耗

1.我国建筑节能现状分析

建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分，也是我国经济工作中的战略重点之一。我国的人口众多，人均拥有量很低，建筑节能工作起步较晚，能源效率低下，未来建筑能源需求量很大，建筑节能工作任重而道远。很多学者将我国节能工作与发达国家的节能工作进行比较后认为，虽然我国能耗总量呈下降趋势，但是建筑能耗将持续上升，占社会总能耗的比例也将增长，而且消费的主要是不可再生资源。

2.建筑电气节能原则建筑电气节能特点

2.1 建筑电气节能工作应该遵循以下原则：

建筑电气节能是建筑节能的重要内容，它既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，建筑电气节能工作应该遵循以下原则：

（1）适用性。应满足建筑物的使用功能，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。为建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求，来优化供配电设计，促进电能合理利用。

（2）实际性。节能应按国情充分考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

（3）节能性。节能的着眼点，应是节省无谓损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的，再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，可采用先进技术成果使其能耗降低。

2.2.建筑电气能耗分析

2.2.1.建筑电气系统能耗点分析

在建筑电气系统中，涉及到的电气设备主要有铜母线、测量仪表、电气元件（断路器、电流互感器、电压互感器等）、电力变压器、电力电缆、配电箱柜（照明配电箱、动力配电箱柜、控制箱等）、用电设备（风机、水泵、灯具等）、应急电源（发电机、蓄电池组等）等。在上述电气设备的功率损耗是来自于导体的电阻和磁性材料中的损耗，并且主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中，因此我们主要分析电力变压器、电力电缆、电动机、灯具（气体放电灯等）的能耗情况。

2.2.2.电力变压器能效分析

电力变压器的损耗主要分为三个方面：空载损耗（铁损nl）、负载损耗（铜损ll）和杂散损耗。一种评价变压器能源效率比较全面的方法是总拥有费用法。

所谓总拥有费用（toc），就是变压器的初始投资和其在使用期内的损耗费用之和。总拥有费用法是通过比较具有不同效率水平和不同价格的变压器的总拥有费用，按照总拥有费用最低来选择变压器的效率水平的。

2.2.3.电力电缆能效分析

传统的设计方法按载流量选择导线截面时只计算初始投资，导线的截面选择过小，将增加电能的损耗；选择的过大，则增加初始投资。从理论上讲，增加电缆截面可将损耗减小到很小，但电缆所增加的费用几乎抵消了为追求好的配电效率而产生的节约。因此，设计人员以电缆温升、热效应及电压降的校验为选择条件来确定电缆截面，不一定是最合理的。利用总拥有费用法来确定导体电流密度的目的，就是在已知负荷的情况下，选择最佳的导线截面；或是在已选定导体截面的情况下，确定经济的负荷范围，以寻求投资的最优方案，取得最理想的经济效益。导线的经济电流密度正是这种优化设计的内容之一。

2.2.4.电动机能效分析

在建筑领域的电气设计中，大量的中小型电动机被广泛应用。电动机在总用电量中占的比重也很大，其产生的能耗也是相当可观的。因此，在建筑电气设计中，设计师必须充分考虑影响电动机效率的因素，包括与负荷无关的损耗（常量），随负荷增加的损耗（变量）及设计环节所增加的损耗的情况，分析高效电动机的节能效果以及不同的电动机系统对能耗的影响情况，才能够选择高效电机从而搭建合理的电机系统。

3.建筑电气节能措施

3.1电气能耗特点

电力生产具有同时性和集中性两大特点，决定了能耗将在该建筑物电气系统从变电、传输到用电设备的各个环节发生。

（1）同时性：即电力生产的输送、分配、转换是同时进行的，无法进行大量的储存；

（2）集中性：即电力生产是高度集中的部门，调度和检修必须是统一的。 建筑供配电系统作为电力系统的最终用户端，通常由电源系统、变配电设备、传输线路、配电设备、用电设备等组成。

3.2电气节能设计原则

建筑电气节能水平可通过采取有效的措施加以提高，节能措施还应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

（1）优化设计

设计人员针对每项电气分项工程，都有较详细的电气负荷计算书和采取相应的节能措施。在确定设计方案时，按照“以人为本”的设计思路，深入现场，通过与业主进行有效沟通，了解工程的具体情况；根据负荷特点、建筑使用功能要求、建筑物的结构特征和周围环境特点等多方面因素的综合考虑，进行全面的技术分析比较，力求最佳的设计方案。还要掌握各种节能新技术，并在设计中适当采用可获得巨大的经济效益和社会效益。政府有关职能部门也应加强对建筑电气设计项目的审核管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查。 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时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。在设计中还应尽量减少三相不平衡度。在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低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。因此，合理设计供配电系统在电气节能中起着非常重要的作用。

（2）对建筑电气系统运行加以强化管理 加强对建筑电气系统运行的管理，同样可达到节能的效果。主要管理措施有： 设备管理：电气节能在很大程度上取决于设备的运行状况。如果使各种设备安全、有效、稳定地运行，出现故障能快速排除，则可以节约能量。 控制管理：开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证电气系统节能运行的有效措施。 人员技术培训管理：加强对电工的培训，提高管理人员素质，以保证电气设备的正常运行和设备的使用效率，才能在电气节能中有所作为。

（3）选用先进的节能设备、器具 首先，选用节能型变压器、节能型电动机。其次，照明用电为建筑物用电量的20%-40%，降低照明用电尤为重要，其主要途径包括：发展高效光源、采用高效灯具、改进照明控制。目前荧光类高效节能灯已广泛普及，国外普遍看好的发展方向是led光源，比目前的节能灯效率更高，发光光谱可在大范围选择，使用寿命可大大延长。尽管目前led的成本、效率都无法与荧光类节能灯相比，但在最近10-20年内预计将有重大突破。

作者简介：

候艳霞、女、1978年10月、助理工程师、工作于安阳市汇源园林工程有限公司