电气设计中节能技术的应用研究

摘 要：根据我国能源部门的数据统计，我国每年的全国能源总消耗量其中有25%是有建筑行业消耗的。建筑过程中的能源消耗主要是以电气耗能为主，因此只有在建筑过程中强化电气能源节约技术，才能够从根本上减少建筑耗能。

关键词：电气设计；节能技术；应用

1 建筑电气节能设计的必要性

时下，我国社会主义市场经济突飞猛进的同时，带动了工业、农业、服务业为主的三大产业的进一步拓展，发展前景良好。但值得注意的是，经济的快速运转必然造成大量的能源消耗，如在传统的建筑领域的能源消耗随着建筑市场的拓宽而逐年增加，也对生态环境造成了一定的污染。在造成不可再生能源浪费的同时，不利于广大人民群众的身体健康，因此加强建筑领域环保建设，着重强化建筑电气节能势在必行。当前社会需求的可持续发展建筑模式是指不仅满足住户对于住房环境的要求，同时要兼顾建筑的节能环保，在建筑过程中采用科学合理的电力能源节约技术，节约能源的同时，最大限度降低对于环境的污染。电气设备作为日常的工程建筑过程中不可或缺的重要工具，保障了建筑工作的合理稳步进行。科学合理的电气设计技术是节约建筑能源、降低能源浪费的主要手段，其技术水平的高低直接关乎到整体建筑的合理运行。反之，在建筑过程中如不注重节能设计技术，则造成环境污染的同时，降低了建筑整体的实用性。

2 建筑电气节能设计准则

在进行建筑工程中的电气节能设计过程中要遵循以下原则：

2.1 满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求。

2.2 考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

2.3 节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗等都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

3 建筑电气节能的途径

根据实际建筑节能设计过程中存在的种种问题，根据实际系统化的应对措施，保障节能设计的最优化，具体建筑电气节能途径如下。

3.1 供配电系统的节能设计

根据负荷容量，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，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。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。

3.2 变压器的节能设计

减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：

ΔΡ=Ρo+β2Ρκ

式中：ΔΡ-变压器的有功损耗（kW） Ρo-变压器的空载损耗（kW）

Ρκ-变压器的短路损耗（kW） β-变压器的负载率

（1）Ρo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，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷軋取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。

（2）Ρκ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，并与负荷率平方成正比。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。β2Ρκ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%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使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，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

3.3 减少线路损耗

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：

ΔΡ=3I2R·10-3

式中：ΔΡ--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。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，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，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S，即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑：

（1）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。

（2）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。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。

（3）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线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

3.4 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，力求减少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，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。（2）推广使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，气体放电灯宜采用电子触发器。（3）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

4 结论

根据时下的可持续发展的社会要求，逐步完善建筑行业的节能设计技术，加大节能环保技术研究的人力、财力、物力的投资力度，加强对节能环保设计的重视程度。建立健全相关管理制度，减少建筑能源的浪费。加强具体工程建筑过程中能源使用的管控力度，培养节能环保的节约意识。能源设备在设计过程中，采取科学合理的分布，从根源上减少能源的浪费。合理利用可再生能源，如太阳能、风能等新型能源，在一定程度上替代传统不可再生能源的使用，减少能源浪费的同时，减轻了对于生态环境的污染。基于以上措施，开展具体的节能设计工作，以保障我国建筑行业可持续发展的最终目的。

参考文献：

[1] 吕智，高军.建筑电气设计中的节能设计[J].城市建设理论研究：电子版，2013（18）：11～12.

[2] 王友朋，韩军，付冠博.建筑电气设计中的节能设计[J].城市建设理论研究：电子版，2013（33）：11～12.