建筑电气节能降耗技术措施研究

建筑电气节能降耗技术措施研究

李宏宇1刘景才2

1省份证号：15042819841027001X

2省份证号：150425198703203612

摘 要：我国电力资源相对紧张，建筑电气系统的节能要求非常迫切。本文对建筑电气的节能技术和措施进行了分析，主要从变配电系统的节能技术、负载系统的节能技术和加强运行管理等三个方面，对该问题进行了论述。

关键词：建筑电气；节能降耗；技术；措施

1、引言

相关统计数据表明，我国建筑能耗约占全社会总能耗的27%左右，并且预测到 2020 年，全国将新增建筑面积约 200×108m2，建筑能耗占全社会的能耗比重也将增加。而建筑电气的能耗在建筑能耗中占相当大比例，建筑电气节能设计一直是建筑节能研究的重要内容。因此，如何采取有效措施达到“节电能、降能耗”的目的，已成为建筑电气提高其电能转换效率、建设绿色建筑电气系统设计研究的重要内容。本文将从电气节能设计角度出发，由配电系统、照明节能、电机拖动系统等多个方面入手，结合建筑电气常用节能降耗设计技术措施，详细探讨建筑电气节能设计技术要点。

2、建筑电气节能设计的主要内容

在建筑电气设计过程中，节能设计主要包括以下多个方面的内容：

（1）配电系统节能设计（包括：详细负荷统计计算、无功动态补偿策略和谐波综合治理方案设计以及变配电设备优化节能选型设计等）；

（2）照明系统节能设计（包括：照明系统设计、照明灯具匹配节能设计以及照明控制系统设计等）；

（3）电气设备节能设计（包括：空调系统、给排水系统和电梯等电机拖动系统的节能设计；

（4）新能源综合利用节能设计（包括：太阳能发电、风力发电、水源热泵、热电冷三联供系统等节能系统设计）。本文将对配电系统、照明系统、以及电机拖动系统 3 个方面的电气节能设计技术要点进行认真分析研究。

3、建筑电气节能设计技术要点

3. 1 配电系统节能设计

在进行建筑电气优化设计时，通常应结合建筑规模、结构等实际情况，充分考虑建筑内部电力负荷类型和容量，并按照电力负荷曲线数据，通过详细的分析计算决定配电系统优化设计方案，使建筑供配电系统中负荷曲线尽量趋于平坦，减少闲置电气设备数量和闲置容量，使电能功率在整个建筑电气系统中能够得到最大限度的转换利用，减少电能资源浪费。

3.1.1 优选高效节能配电变压器

建筑供配电系统中，配电变压器是重要的电能转换和分配设备，其自身又是一个能源消耗设备。因此，选择合理变压器容量和型号是提高配电变压器电能转换效率，降低运行能耗的重要措施。在电气节能设计时，应根据实际负荷需求，按照略高于变压器最佳负荷率来确定变压器容量，通常应设置负荷率在 70%左右较为经济合理。另外，配电变压器选型时，应优选空载、负载损耗相对较小的节能性配电变压器。根据行业标准的要求，某一型号或系列的变压器，新型号的自身损耗应比前一个型号低 10%。例如，S10 型比 S9 型的空载、负载损耗低 10%。电气节能设计中，优选高效节能型配电变压器代替常规高能耗配电变压器，不仅可以有效提高电能转换效率、降低变压器运行能耗，同时还可以有效延长变压器使用寿命。

3.1.2合理选择无功补偿策略

对配电系统选择合理的无功补偿策略，可以有效提高配电系统功率因数，降低系统线损，达到节能降耗的目的。民用建筑供电系统中单相负荷主要包括照明、家用或办公用电器等设备；三相负荷主要包括电梯、水泵、风机、中央空调等设备。从实际工程设计统计资料表明，对采用中央空调的大型公共建筑而言，大约有 40%～60%的用电负荷属于单相负荷；而对于居民住宅或采用分体空调的公共建筑而言，单相负荷所占比例可高达 80%～90%。且在实际应用过程中，因潜水泵、地下室排风机等大功率三相机电设备通常处于闲置不用状态，此时单相负荷所占比例就会更高。建筑中低压配电系统的无功补偿方式主要是在变电所内进行集中补偿，采用三相共补和单相分补等无功补偿措施来提高供配电系统功率因数。“单相分补”投资较大，通常要比“三相共补”增加投资约 20%～30%。因此，建筑电气节能设计过程中，要根据建筑三相用电实际情况，从技术和经济等方面综合考虑，合理设计“单相分补”或“单相、三相相互结合共补”的无功补偿方式。目前，“单相、三相相互结合共补”与谐波治理一体化的无功补偿装置，在建筑电气供配电系统设计中应用越来越多，其节能效果和经济效益较为优越，是节能设计中广泛推广使用的一种无功补偿模式。

3.1.3合理确定变配电间位置

大型建筑由于其规模较大、楼层较多、负荷较为分散，因此，为了确保配电干线最大电压降尽可能小，以减少电能损耗，变配电间的位置选择就显得尤为重要。建筑供配电系统中变配电间的位置，应考虑尽量布设在靠近负荷中心位置，且便于设备运输，尽量避免多尘、高温、有剧烈震动、有爆炸和火灾危险以及环境潮湿等不利场所。

3.1.4 合理选择电缆经济截面

由上海现代建筑设计（集团）有限公司编制的《建筑节能设计统一技术措施（电气）》一书中[2]，明确指出供配电线路在满足电压损失和短路热稳定的前提下，如果其年最大负荷运行时间 Tmax

3. 2 建筑照明系统节能设计

建筑照明用量相当大且面广，其节能潜力相当大。进行照明设计时应从多个方面考虑照明系统节能设计。

3.2.1根据国家现行规范，按照不同场所选择合适的照度和功率密度值

《建筑照明设计规范》（GB50034—2004）中对于各种场所的照度和功率密度值都有明确的规定。规范中标准照度值的确定，是满足不同场所的功能性要求和节能的综合考虑。因此，在实际设计中，应根据建筑物档次，按需选择照度标准值，不宜追求或攀比高照度水平。

3.2.2选择高光效光源

三基色荧光灯光效可以达到 93lm/W，金属卤化物灯光效可以达到 75lm/W～95lm/W，低压钠灯光效甚至可以达到 200lm/W。在建筑电气节能设计时，应优选光效高、显色性好的照明光源，如三基色 T8 或 T5 灯管、紧凑型荧光灯和 LED 等。如某建筑办公室内选用 T5（2×28W）灯具更换原设计配置的普通 T8（2×36W），投运 3 个月后，经过耗电数据统计分析，其节电效果超过 30%。

3.3电机拖动系统节能设计

在建筑电气设计过程中，动力设备的节能降耗优化设计主要考虑水泵和风机等电机拖动系统节能，该部分能耗大约占建筑总能耗的 30%左右，因此对电机拖动系统采取节能优化设计是建筑节能设计中非常重要的内容。对于 200kW 以下的电机从经济角度应优选低压电机，对于 355kW 以上只有高压电机。而对于 200kW～355kW 范围电机，应从技术、经济、运行能耗等多个角度进行综合评估，以选取合适的电机功率。另外，随着电力电子元器件价格不断降低，以及变频调速控制技术日趋完善，应结合建筑电机拖动系统的实际情况，采用变频调速、软启动等先进控制措施对电机拖动系统进行节能降耗技术升级改造，以达到节能降耗的目的。

4、结语

鉴于建筑结构和功能复杂多样性，进行节能优化设计，提高能源综合利用效率是非常有必要的。采取合理的电气节能技术措施对建筑电气设计进行优化，可以取得有效的节能降耗效果，不仅能给建筑电气系统带来巨大经济效益，同时还可以实现有效资源的高效利用，最大限度地减少电气系统运行对环境的影响，为建筑行业实现生态、绿色环保、低成本可持续建筑发展，提供重要的节能减排技术支撑。

参考文献：

【1】陈众励，赵济安，邵民杰.建筑电气节能技术综述[J].低压电器，2007（4）：1-5.

【2】陈学阳.建筑节能设计统一技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

【3】GB 50034—2004建筑照明设计标准[S].

【4】中华人民共和国住房和城乡建设部.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 电气[M].北京：中国计划出版社，2007.