２０１３年９月 浅谈民用建筑电气节能 １４９ 浅谈民用建筑电气节能 胥文星 （江西省化学工业设计院，江西南昌３３０００２） 摘要：我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费相当严重。作为二次 能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展。节 能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针，建筑电气如何节能，如何从设计源 头开始将电气节能体现在整个项目的建设和使用过程中，如何节约电能，降低项目投资成 本和运行成本，在能源日益短缺的今天关于建筑电气的节能问题显得尤为重要。建筑中 消耗的能源大部分都是以电能的方式消耗的，建筑物能耗大类排序：空调一热源一照明一 插座一电梯一停车场一厨房，因此电网企业发电至终端用户使用电这一整条领域开展系 列节能降耗活动，将对顺利实现节能降耗指标产生重要作用。本文将重点围绕建筑电气 中的线路损耗、变压器、照明系统和空调系统的节能、可再生能源发电问题进行阐述。 关键词：线路损耗节能一变压器节能照明节能动力设备节能暖通节能 、线路损耗节能 （３）增大导线截面积：对于较长的线路，在满足载 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， 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．提高供配电系统的功率因数：功率因数提高了 可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。 输电线路损耗中既有传输有功功率引起的损耗、也有 传输无功功率引起的损耗。传输有功功率是满足供电 要求所必需的，是不变的。而在供配电系统中存在大 量的电感性电气设备，会产生滞后的无功电流，它要从 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，以缩短配电半径减少线路损耗。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。供电时尽量采 用高压供电，例如条件允许的话可以采用２０ＫＶ供电来 代替１０ＫＶ供电；采用线路一变压器组的形式将高压电 能直接输送到各个负荷中心；对于大容量电动机采用 高压电动机来取代低压电动机。 ２．减少供配电线路损耗线损是供配电线路经济运 行的重要指标，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：ＡＰ＝３Ｌ２Ｒ・１０—３式中： ＡＰ为三相输电线路的功率损耗（ＫＷ）；Ｉ为线电流 （Ａ）；Ｒ为线路相电阻（ｎ）。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。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＝ｐＬ／Ｓ，即与 导线电阻率ｐ、导线长度Ｌ成正比，与导线截面ｓ成反 比。 系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中 增加了线路的功率损耗。为了降低这部分损耗，一要 尽量减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率 因数。在设计中尽可能采用高功率因数的用电设备， 电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备等； 二用电容器进行集中无功补偿，电容器可以产生超前 的无功电流来抵消用电设备的滞后无功电流从而达到 提高功率因数同时有减少整体无功电流。针对三相不 平衡的场合，可以采用三相补偿和单相补偿相结合的 自动补偿方式，提高补偿效率。 二、建筑电气中变压器的节能 要减少电阻值应从以下几个方面考虑： （１）尽量选用电阻率Ｐ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 建筑设计电气节能首先要考虑的是配电系统选用 的电气产品必须是节能型。我国配电系统中变压器数 量高达几百万台以上，在电力系统中配电变压器的损 耗占输配电系统损耗的三分之一，占配电系统损耗的 一直线少走弯路，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。 半以上。因而节约配变的能耗，成为了最为重要与 紧迫的任务。针对变压器损耗大的问题，在此结合民 用建筑设计的特点阐释配电变压器的节能措施。变压 １５０ 江西化工 ２０１３年第３期 器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率，具体 有以下几项措施： 光敏传感器，分组自动控制时，则实现按日光的变化自 动调节灯光强度。对于电化教室、会议厅等大空间场 （１）变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总 损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节 所，按靠近或远离讲台进行分组是为了在使用投影仪 等类设备时，便于关闭讲台和邻近区段的灯光。对于 体育馆、大型宴会厅等公共场所，应集中控制，便于管 理。在插座面板上设置翘板开关控制，当用电设备不 能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低 损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且 全密封免维护，运行费用极低。选用节能型变压器，更 换或改造高能耗的变压器。新建或改建工程应选用 ＳＬ７、ｓ９、ＳＯ（Ｂ）９、ＳＧＢＩＯ及ＳＧＢ１１一Ｒ等型号的节能型 使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗，达 到节电的目的 （２）有效控制单位面积灯具安装功率。按照照明 变压器。与传统产品相比，ＳＬ７无励磁调压变压器， 设计规范的视觉要求、照度标准、照明功率密度等，在 １０ｋＶ系列的空载损失和短路损失分别降低４１．５％和 满足照明质量的前提下，一般房间及公共场所应优先 １３．９％；Ｓ９系列变压器与ＳＬ７系列变压器相比，其空载 采用紧凑型荧光灯及高效发光的荧光灯，体育馆场及 损失和短路损失又分别降低５．９％和２３．３％。ＳＧＢ１ １ 厂房的室外照明等一般照明宜采用金属卤化物灯、高 一Ｒ系列卷铁心干式变压器比ｓｃ（Ｂ）９系列变压器空 压钠灯等高效气体放电光源。 载损耗降低４０％，空载电流降低７０％一８５％；比ＳＧＢ１０ （３）在选取照明灯具方面，高效气体放电灯建议采 系列变压器空载损耗降低２４％，负载损耗降低１ １．７％ 用金卤灯和高压钠灯，不宜采用荧光高压汞灯，不应采 。ＳＩ １系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗 用自镇流荧光汞灯。当采用高压钠灯和金卤灯，宜配 较ｓ９系列低７５％左右，其负载损耗与ｓ９系列变压器 用节能型电感镇流器，以降低功耗并消除频闪现象。 相等。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低 紧凑型荧光灯（使用三基色粉）和小功率金卤灯是代替 损耗变压器。 白炽灯的理想光源。只有在需要调光、创造居室气氛 （２）变压器经济运行。变压器经济运行指在传输 以及水下照明、彩色光等特殊情况下，才能使用自炽 电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调 灯。 ， 整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无 四、动力设备节能 需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和 首先是要提高电动机的工作效率，最大化降低其 提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的 内部损耗，其次是要改进凋速频率、改善动力传动方 空载损失和短路损失，无功功率的空载消耗和额定负 式，以减少不必要的耗电量，还要合理的将交流调速器 载消耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故 技术（比如变频器调速）运用到调速设备。 上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参 ． 五、暖通节能 数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。 建筑能耗及建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水 选择变压器的参数和优化变压器运行方式可以从 供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中，以建筑采 分析变压器有功功率损失和损失率的负载特性人手。 暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的５０％一７０％。随 （３）加强运行管理，实现变压器的经济运行。在符 着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高， 合变化的情况下，使其超出经济运行范围，因此要及时 我国建筑能耗日益增长。１９９９年我国建筑能耗占社会 投入或切除部分变压器，以防止变压器轻载或空载运 总能耗的比例已达到２０％一２５％。而在西方国家，建 行。对长期轻载的变压器，必要时应按实际负荷更换 筑一般占全国总能耗的３０％一４０％。 小容量变压器，以实现变压器节能的目的。 节能的最高境界，不使用能源。这里有两层意思， 三、照明节能 其一，能不使用能源的就不使用能源，其二充分利用自 （１）照明控制是十分重要的节能措施，美国标准对 然环境（如合理利用外界气流、雨水、湖泊和绿化、地 此有很详细的规定。目前，我国还未普遍采用控制系 形、阳光等）。 统，因此，本文对室内照明提出几种控制方式：对走廊 那我们从外到里来分析当前的节能。 等公共区域考虑到白天自然光较强或深夜人员很少 首先，对于一个单一建筑物，就会需要一个框架围 时，能方便地手动或自动方式关闭一部分或大部分照 护结构。在这个环节，设计的围护结构能够影响到空 明灯，另外也为了充分利用自然光，将采光充足和不充 调和照明。 足的地区分开控制，以利节电。对于旅馆建筑中的客 围护结构的材料。屋顶、墙、地基是否有用了比较 房，为的是保证旅客离开房间后能自动切断电源，以达 好的隔热材料、密封材料，屋面、外墙采用了聚苯保温 到节电的目的。对于大开间的房间及场所，控制灯列 板、保温较好的水泥砂浆，门和窗是否采用了较好遮阳 与窗平行，这样可以充分利用自然光，尤其是在采用了 和隔热设施。 ２０１３年９月 浅谈民用建筑电气节能 ｌ５ｌ 建筑物的朝向。合理的朝向，如坐北朝南９坐西朝 东等。 设计。而全年最热及最冷的天气只有几天，因而 空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状 态下运行，造成了电能极大的浪费，随着科技的发展， 变频器已广泛应用于各行各业，其价格便宜，技术成 熟，特别是对风机、水泵的节能改造目前已在工业领域 窗户的大小、位置，门窗、天窗和幕墙，合理的窗帘 布置。更为科学的是窗的开启技术。丹麦一栋建筑 物，屋顶设置为玻璃窗，可以按照设计开启关闭，即可 以节省白天照明用电，还可以有效的通风，该设计根据 中广泛推广，其节能空间非常巨大。 六、结语 天气预报和实际天气自动完成开启角度等。 自然通风。合理的自然通风是空气品质的重要保 建筑电气是建筑的重要组成部分，电气节能是建 障，少开空调，多开窗，良好的通风是健康的保证。 建筑物的形状。由于现代建筑的土地成本居高不 下的情况下，高楼大厦层出不穷，而这些高楼大厦的结 构决定了空气流通、光线、等一系列问题。 对于一个建筑物，这些东西主要在设计之后就定 下来了，我们能对其改进的地方不多。 一些新的材料新技术的应用。提高围护结构各组 成部件的热工性能，一般通过改变其组成材料的热工 性能实行，如欧盟新研制的热二极管墙体（低费用的薄 片热二极管只允许单方向的传热，可以产生隔热效果） 和热工性能随季节动态变化的玻璃。 然后，就是对建筑物的内部系统。 选择了合适的空调形式。水地源热泵、热回 收。多台小型的机组组合还是采用高效率的大型的机 组。 整个空调系统是否精确，在设计之初和选型 时机组匹配是保守还是非常合适，空调末端的选型、平 衡水力采用的方式。 清洗系统。对水系统的污垢的清洗、冷却塔的清 洗、风管道的清洗、制冷系统的水分、杂质清洗、风冷机 组的翅片清洗、末端风口的清洗等等。 变频技术的应用。空调使用的领域非常广 泛。常规空调系统是按照最大冷热负荷进行选型 筑节能中不可忽略的重要组成部分，加强建筑电气中 的节能设计、大力推广节能措施，对于我国建立社会主 义现代化绿色环保国家具有重要的意义，也能促进我 国国民经济的持续健康快速发展，为我国社会的发展 和进步保驾护航。 参考文献 ［１］全国民用建筑工程设计技术措施［＿＂ＯＯ９］．北京，中 国计划出版社． ［２］孙蓓云，现代综合性大厦电气设计中的输电线路节 能方法［期刊论文］低压电器，２００７． ［３］张菁 刘瑾，建筑电气设计中的变压器节能分析，上 海工程技术大学学报，２００７． ［４］张蕾，浅谈建筑电气节能技术［Ｊ］，江苏南京，科技 风。２０１０． ［５］胡龙才，现代建筑电气设计节能方法探讨［期刊论 文］，科技资讯２００８． ［６］韩风．建筑电气设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业 出版社，１９９１． ［７］建筑照明设计标准［ＧＢ５００３４—２００４］．中国建筑科 学研究院． ［８］民用建筑电气设计规范［ＪＧＪ １６—２００８］．北京，中 国建筑工业出版社．
