简述建筑电气节能设计
时间：2022-10-06 01:39:33
摘要:随着经济的高速发展，能源的消耗量急剧增加，能源危机迫在眉睫。目前我国的能源问题尤为突出：能源总量不足，能源利用率极低，作为能耗大户的建筑耗能已成为危及社会可持续发展的一个重大问题。建筑电气节能作为建筑节能的重要组成部分，已成为建筑电气设计的重要内容。文章依据建筑电气节能设计应遵循的原则，从不同角度详细阐述了建筑电气节能设计的相关措施及其应用。
关键词:建筑；电气节能；设计；措施及应用
中图分类号：TS958文献标识码： A
引言
建筑电气节能设计是一项技术性很强，影响因素复杂的工程，如何将建筑电气节能技术合理应用到工程设计中，做到电气系统安全可靠，节约投资，减少能耗，使用管理方便，是广大电气设计工作者应该深入思考和研究的问题。
1概述建筑电气节能设计的基本原则
建筑电气节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则，按工程投资考虑经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资及增加运行费用，而是应该让增加的部分投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。
2阐述建筑电气节能设计的基本措施及其应用
2.1供配电系统节能设计
根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备的特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心位置，从而节省线材，降低电能损耗，提高电压质量。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地投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行时造成的不必要的损耗。
2.1.1平衡三相负荷，合理选择变压器
变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要由铁损和铜损组成。铁损又称空载损耗，其与负载大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，因此选择变压器时应选择高效低耗的节能型变压器。铜损与负载大小有关，故选择变压器的容量和台数时，应根据负荷运行的时间性变化，相应的选择变压器的运行参数与台数，尽量减少不必要的损耗；变压器的容量不宜过大，以免供电线路过长而增加线路的损耗。选择负载率适宜的变压器，变压器最佳经济节能运行的负载率一般在75%~85%之间；优化变压器的运行方式，对负荷进行合理分配，选择与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区。另外还应考虑降低变压器的运行环境温度，平衡三相负荷，合理选择变压器的接线方式等因素。
2.1.2降低线路损耗的主要措施介绍
线路损耗一般与线路的长度和负载的大小相关联，降低线路损耗的主要措施有：
①尽量选用电阻率较小的导线，铜导线较佳，铝导线次之。
②线路路径的选择应合理，尽量走直线，尽可能不走弯路；配电房应靠近负荷中心，以减少供电半径。
③合理选择导线截面，导线截面大小的确定应根据电流指标及经济条件来确定。对于较长的线路，在满足电流及电压降要求的情况下，可使导线截面适当放大，这样做虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能的目的。此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路的损耗。
④提高传输线路的电压等级，资料显示当电压提高10%时，耗能可降低17.4%，因此提高传输线路电压是降低线损的有效途经。
⑤提高系统的功率因数及设备的自然功率因数，线路损耗与电力用户的功率因数的平方成反比，因此提高功率因数也是降低线路损耗的有效措施。工程设计中应尽可能采用功率因数高的设备（如同步电动机等），对电感性设备可选用附有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）；设置无功补偿装置时，对容量大且平稳的负荷采用就地补偿方式，对容量较小或断续的负荷宜采用变电所低压侧集中补偿方式。
2.2动力设备系统的节能设计
作为动力源的电动机，在各行各业中应用很普遍，其耗电量极大。减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数，主要有如下措施：
①选用高效电动机，采取切实可行措施，减少电动机的空载损耗以及负载损耗，提高电动机的效率和功率因数。
②根据负荷特性合理选择电动机，避免“大马拉小车”现象，以提高电动机的运行效率和功率因数。
③轻载电动机采取降压运行，以达到节能降耗的目的。
④根据负载情况对电动机采取就地补偿。对距离供电点较远的大、中容量连续运行工作的电动机，应对其无功部分采取就地补偿的措施，以提高其功率因数。但补偿时不宜过大，否则会产生自励磁过电压。
⑤改进电动机的控制方式，提高运行效率。对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电机，常见的电机调速方法有变极调速、变频调速、变转差调速3种，其中变频调速的节能效果最为明显。变频水泵、变频风机等的广泛应用就是现实生活中最常见的节能实例。
2.3空调系统的节能设计
公共建筑中暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上，系统节能潜力巨大。设计时应遵循以下原则：机电设备启停优化控制；变风量、变流量系统最优控制；冬、夏季部分负荷时水泵分设控制；与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内二氧化碳浓度控制新风量等。合理选择控制模式并对各参数进行优化设置，挖掘系统节电潜能，使空调系统处于最佳运行状态，从而达到节能的目的。
2.4太阳能光伏系统设计
太阳能是绿色环保型能源，太阳能光伏系统供电是利用光伏效应将太阳光能直接转化成电能的供电模式，该系统由太阳能电池板、蓄电池、充电控制单元及放电控制单元组成。目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉及太阳能照明（路灯、庭院灯、草坪灯等），随着太阳能光伏供电技术的不断完善和日趋成熟，该系统的制造成本会越来越低，相信在不久的将来该系统会广泛应用于各个领域。
2.5抑制谐波所造成的系统发热和损耗，以实现电气系统节能
随着变频调速设备等非线性用电负荷的大量使用，配电系统的谐波问题日益严重，从而导致导线中电流加大，线路能耗增加，治理和抑制谐波迫在眉睫。常用的方法有：增加换流装置的脉动数，加装交流滤波装置；改善三相不平衡度，在用户进线处加装串联电抗器及采用有源滤波器等新型滤波措施，通过以上方法来抑制高次谐波所造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
随着计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术和显示技术的迅速发展，建筑智能控制技术建筑设备监控系统的性能更加完善，节能效果更加显著，该系统已成为建筑节能的有效手段和方法。采用建筑设备监控系统，可以对建筑中的制冷机组、空调器及新风机组等设备的运行状态进行实时监控；可以对送/排风机及给排水水泵等设备进行有效的控制；还可以对高/低压变配电系统、配电系统、照明系统、电梯系统等进行实时监控。总之，利用该系统可以全方位地对建筑中各类机电设备的运行状态进行有效的控制，在满足建筑功能要求的前提下，使各种设备均处于最佳运行状态，从而实现最大限度节能的目的。
3结束语
建筑电气节能设计的潜力很大，广大电气设计工作者在设计中应精心考虑，反复衡量，从安全性、可靠性、经济性以及节能性等方面进行综合考虑，选择合理的供配电方案，实现电网的经济运行；努力采用成熟、有效的节能技术，合理配置建筑节能设备，从而达到真正有效的节约能源，为经济的可持续发展和节约型社会做出应有的贡献。
参考文献
[1]GB50034-2013建筑照明设计标准[S].中国建筑工业出版社，2013.
[2]北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].2版.北京：中国电力出版社，2006.
