建筑节能概论 选修论文

论建筑电气工程的节能

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摘 要： 在我国建筑业迅猛发展的同时，建筑节能问题越来越受到人们的重视。党中央提出了建设“资源节约型”社会的目标，大力推广“节能省地”型建筑，节约能源，保护环境，是我国长期的重大方针。从当前节能现状和设计基本原则来看，可分别从供配电系统、照明系统、动力设备系统及电气节能要点几个方面进行具体的电气节能措施。 关键词： 电气 节能 照明 动力设备

我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相当严重，作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。由于人口的增加，工业化和城镇化的发展, 建筑业的迅速兴起,导致能源消耗剧增，能源危机迫在眉睫。而根据建筑物的功能不同, 电能在建筑总能耗中占有的比例在60%～90%之间,多数民用建筑,其电气能耗在80%左右。

现阶段，我国在建筑电气节能方面尚未达到良好效果，技术原因是影响建筑电气节能效果的一个重要因素。另外一方面，由于人们缺乏节电意识，盲目用电、浪费现象严重，而电气专业人员一味按照前人经验选择动力、照明以及电源等设备，对节电考虑不到位，导致在工程竣工后及运行期间出现不必要的能耗，导致大量的电能无谓浪费。如果形势继续恶化，将进一步加剧能源问题对人民生活和经济发展的影响。

1.供配电系统的节能

1.1 减少变压器的功率损耗

供配电系统的节能设计主要目的在于减少变压器以及线路上的电能损耗。对于变压器来说,减少变压器上的电能损耗,首先，是要选择空载损耗低、节能型的变压器,可以选用S9,SL9,SC8型油浸变压器或干式变压器, 这些变压器采用优质冷轧取向硅钢片,钢片的磁畴方向一致加上45°全斜接缝结构, 能够有效减少铁芯的涡流损耗以及漏磁损耗。

其次，是变压器的选择，选用绕组阻值小的变压器, 绕组阻值大, 则电流损耗也大, 在这方面要尽可能选用铜芯变压器, 因为金属铜的电阻小,这样当电流通过时,电流损耗也就比较小。据估计，目前在电网上运行的10 kV 和35 kV 级变压器容量约有10亿

KVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10 KV 和35KV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是改善经济效益的重要途径。

因此，选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器。对于高层建筑、地下建筑、化工等单位及对消防要求较高场所，宜采用低损耗节能型干式电力变压器(SG10、SG11、SC6 等系列)。对电网电压波动较大，为改善电能质量，采用有载调压电力变压器。

1.2 降低线路的损耗

当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数、减少电网的无功功率及导线中的电阻等均能降低电网中的线损。具体途径如下：

(1)合理选择线路路径。为减小导线长度，线路尽可能走直线，不走或少走回头线。

(2)合理确定电气功能用房的位置。变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径。在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，且低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。

(3)增大导线截面，利用季节性负荷线路。按满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面；将某些季节性负荷的线路，用作常年使用的供电线路，以减少线路和电阻。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水器等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗。

2.照明节能设计

2.1充分利用自然光

充分利用自然光，减少照明器的使用时间，不仅直接减少了照明功耗, 同时也降低了照明器及其配套设施的损耗。因此,减少照明器的使用时间对于照明系统的节能就尤为重要。为此,在设计的时候,就要充分考虑运用天然光源作为照明光源, 通过“ 采光窗”“ 采光井”“光导纤维”“光导管”等各种采光、集光和导光装备,将天然光引入室内,从而降低照明器的使用时间。同时,对于建筑物的公共场所,如走廊、楼梯间、卫生间等地方,由于不是人们生产生活的主要场所, 没必要始终照明,对此可以采用智能装置,控制照明器的使用, 从而达到节能的目的。

2.2选择合理的照明方式

减少照明器及配套设施的额定功耗也直接降低了照明功耗,为此要确定合理的照明

方式,根据场所的不同的功能要求,选择一般照明、局部照明或混合照明。在光源的选择上,要尽可能选择光效高,寿命长的光源,同时,光源配合合适的灯具才能发挥其最大的作用,如果选择了不恰当的灯具,就会导致光源的效率大大降低,能够使得单位面积能量损失最高达35%左右,如果为光源选择了恰当的灯具,则光源能够充分发挥效率,能够使得单位面积耗电量明显下降,从而 达到节能环保的目的。在灯具的具体选用上,应根据室内占空比RCR来确定选用宽或中窄光束的照明灯具。在满足照明质量的前提下，一般房间(场所)应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8 管)及紧凑型荧光灯，室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源；

2.3采用合理的控制方式。

充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开习惯，在给定的时间和地点控制照明提供的照度，可有效地节能；采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房采用节电钥匙开关，卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关；对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯（应急照明除外)采用节能自熄开关等；公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置。

3.动力设备系统的节能

作为动力源的电动机，从家用电器到民用建筑内部以及各行各业中均用得比较普遍，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，主要可以从以下几个方面着手。

3.1 采用高效率电动机

采取各种切实可行的措施，减少电动机的个部分损耗(主要为空载损耗及负载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。

3.2 根据负荷特性合理地选择电动机

首先要了解负荷的特性，然后根据电机的工作环境及负载特点选用合适的电动机，避免“大马拉小车”的现象出现，以提高电动机运行的效率和功率因数。

3.3 轻载电动机采取降压运行

对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角-星切换装置。当负荷系数低于013时，将三角形接法的电动机改为星形接法，可以达到良好的节电效果。对于经常轻载(负载率小于014)的生产机械，也可采用具有启动功能的轻载节电器，以达到“轻载降压运行节点”的目的。

3.4 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机制的电动机，应采取电动机的无功功率就地补偿装置。单对单台电动机补偿容量不宜过大，以免产生自励磁过电压。

4.建筑电气节能要点

4.1坚持适用、经济、节能原则为指导

建筑电气节能是建筑节能的重要组成部分，电气设计人员在设计过程中，要在满足建筑使用功能应的前提下，综合考虑电气的适用性、安全性、可靠性及经济性等多方面因素，避免不必要的能源损耗。总之，建筑节能应遵循以下原则。

（1）适用原则。建筑物节能必须要满足人们对环境舒适度、照明、通道畅通以及特殊场所用电需求等各方面的要求，为建筑设备的运行提供必需的动力，不断优化供配电设计，促进电能的合理有效利用，

（2）经济原则。建筑物的节能设计要综合考虑建筑物的实际情况，还要充分考虑实际经济效益，使因建筑物节能所增加的投资在短期内用节能所减少的运行费用来弥补，切忌因节能而过分增加投资，造成更大的资源浪费。在实际操作过程中，要通过合理选用节能设备及材料等措施，在尽可能降低投资的同时实现更好的节能效果。

（3）节能原则。建筑电气节能效果的实现关键在于合理用能，降低无谓的电能消耗。对此，必须要综合考虑建筑工程的实际情况，采取有效节能措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗，从而提升建筑物的整体节能效果。

4.2满足建筑物的使用功能

建筑物的节能设计必须要建立在满足使用功能的基础上，满足日常照明及温度舒适度、消防等要求。

（1）要选择合理的照度标准及照明方式。合理选择建筑物的照明是设计过程中的一个关键。如果照度太低会对人们的日常生产和生活造成不良影响；反之，不合理的高度照明会浪费大量的电能。因此，在建筑物节能设计过程中，必须按照国家建筑照度设计标准并结合实际需要选择合理的照明度。除了选择合理的照度标准之外，还要选择合理的照明方式。总的来说，现阶段建筑物照明主要有一般照明、局部照明以及混合照明三种照明方式。本着节能原则，在满足标准照度的条件下应结合建筑物的实际需要进行合理选择。

（2）采用高效率光源。所谓灯的效率就是指所消耗的电能中有多少可转变为可见光。也就是说，灯的效率越高达到同一照度就越省电。因此，要积极采用高效率灯具材料，

积极推广使用卤素节能灯、发光二极管（led）灯等新型光源，降低电能损耗。

4.3减少和避免无谓的能量消耗

（1）减少变压器有功功率损耗。更好地实现建筑物的节能效果，在变压器的选择上必须要确保选用节能型变压器，从而切实减少铁芯的漏磁损耗以及涡流损耗，与此同时，还要提高变压器的负载率，从而减少变压器线损，另外还应该尽可能选用大容量变压器，减少变压器的数量，实现变压器的经济运行。

（2）提高系统的功率因数。建筑物供配电系统中的电动机、变压器、线路等用电设备都具有电感，会产生滞后无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，因而在线路上会产生有功损耗。为了降低这部分能耗，提高建筑物电气节能效果，在进行建筑物电气节能设计时，应正确选择变压器和电动机的容量以及照明灯具启动器，采用正确的电线、电缆敷设方式，提高用电单位的自然功率因数。如果自然功率因数偏低，在实际操作中要就地安装无功补偿装置，实行就地补偿，减少线路上的无功传输，从而实现节能效果。

（3）减少供配电线路上的能量损耗。在输送电能时电网往往会产生功率损耗，能量损耗的大小往往与线路参数以及负荷大小有关。减少供配电线路上的能量损耗必须要合理选择线路途径，合理确定电气功能用房的具体位置，保证变压器尽可能接近负荷中心，从而减少供电半径。除此之外，要尽量增大导线的截面面积，并且充分利用季节性负荷线路，通过以上这些措施将配电线路上的能量损耗降到最低程度。

4.4充分利用可再生能源

提高建筑物电气节能效果，在进行设计过程中要合理利用太阳能、风能等可再生资源，在降低能源消耗的同时还能够减少环境污染。太阳能、风能取之不尽，用之不竭。在建筑物照明节能工程中应充分加以利用。建筑物设计过程中应制定科学合理的采光标准及采光方式，从而将采光和照明二者有机结合。

4.5采用合理的照明控制方式

合理的照明控制方式是实现节能效果的一个有效措施。对于居住建筑有天然采光的走道、楼梯等，除应急照明外，还应该采用声光控制开关、红外线延时开关等有效减少使用时间，做到“人走灯灭”。建筑物居室内一般应积极推广使用小型集散型家庭灯光控制系统，并且要合理控制每个照明开关所控光源数，一般不宜太多。除此之外，还可以采用分区控制灯光或者是适当增加照明开关等方式达到节能效果。

4.6积极推广和应用节能新技术、新产品

随着社会经济及科学技术的发展，建筑电气专业新技术和新产品不断涌现，为了达到更

好的节能效果，在建筑电气设计中必须积极推广新产品、新技术，发挥新产品新技术的节能作用。现阶段，我国建筑工程中已广泛采用了eps应急系统、太阳能光源等许多电气新技术、新产品，随着建筑业的发展以及科学技术的日益进步，会有更多的节能新技术、新产品投入到建筑市场当中。

综上所述，建筑电气节能是一项系统工程, 节能潜力很大，面对我国能源短缺的现状，建筑电气节能是实现建筑节能的一大关键所在。它所考虑的不仅仅是纯粹的节约,选择合理的设计方案，可有效地减小电能损耗，提高建筑系统运行的经济性，对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。因此，建筑电气设计者人员必须要提高节能意识，合理选用电气设备，积极采用和推广节能新材料、新技术，降低不必要的能源损耗，提高建筑物整体节能效果，促进建筑业的可持续发展。

姓名（签字）： 年 月 日

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