淺談建築電氣節能探討
General 更新 2024年12月18日
論文關鍵詞：電氣節能 供配電系統功率因數 諧波治理 照明節能 能源管理
論文摘要：文章就電氣節能設計應遵循的原則，從供配電系統設計、合理使用電動機、功率因數補償、諧波治理、照明節能、可再生能源利用、能源管理系統等方面，論述了建築電氣節能的合理應用。
隨著我國經濟的持續快速增長，作為二次能源的電能供需矛盾日益突出。在積極倡導節能減排、發展低碳經濟的今天，如何把節能措施貫穿於整個電氣設計過程則顯得尤為重要。下面結合工作實際，就建築電氣設計的幾種節能措施談談一些看法。
1 電氣節能設計應遵循的原則
電氣節能是建築節能的重要組成部分，電氣設計人員在設計過程中，應從適用性、安全性、可靠性及經濟性多方面綜合考慮，通過合理的設計及執行方案減少不必要的能源損耗。
2 電氣節能設計包括以下幾方面內容
2.1 合理設計供配電系統
根據使用者的重要性、負荷性質、用電容量、工程特點、系統規模，合理設計供配電系統，使系統在最佳狀態下執行。
2.1.1 根據用電負荷的容量及分佈，使變、配電所靠近負荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低線路損耗，減少電壓損失，滿足供電質量要求。供配電線路長度不宜超過250m。
2.1.3 合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。供電電壓等級的確定應考慮技術經濟合理性及電力公司的相關規定等因素。當用電裝置總容量在250kW及以上或變壓器容量在160kVA及以上時，宜以10***6***kV供電。對大型公共建築的空調冷水機組，考慮節能因素，經方案比較儘量採用10***6***kV冷水機組，但應考慮大容量電動機啟動時對變壓器的影響。
2.1.4 合理選擇變壓器。電力變壓器應當選用10型及以上、非晶合金等節能環保、低損耗和低噪聲的變壓器。變壓器的長期工作負載率不宜大於0.85，在選擇變壓器容量和臺數時，應靈活根據負荷變化情況，綜合考慮投資和年執行費用，對負荷合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，以實現其經濟執行，減少由於輕載執行造成的不必要電能損耗。此外，降低變壓器的環境溫度、平衡三相負荷、合理選擇變壓器接線方式、季節性造成的負荷變化時靈活投切變壓器等也是降低能耗的有效途徑。
2.1.5 減少線路能量損耗。在滿足允許載流量、電壓損失、短路電流熱穩定等技術指標前提下，應按經濟電流密度合理校驗、選擇導線截面，從而達到降低電能損耗、減少投資和節約有色金屬的目的。
2.2 降低電動機電能損耗，提高電動機使用效率
2.2.1 根據負荷特性合理選擇高效率電動機，提高電動機執行的效率和功率因數。
2.2.2 功率較大的電動機可以採用變頻調速器***消防裝置除外***，可提高電機在輕載時的效率，達到節能的目的。
2.2.3 採用軟啟動器，使電機啟動平穩，保證電網電壓的波動在要求範圍內。
2.3 合理提高供配電系統中的功率因數
設計中應通過正確選擇電動機、變壓器的容量以及照明燈具啟動器，降低線路感抗，採用正確的電線、電纜敷設方式，提高用電單位的自然功率因數。當自然功率因數偏低，達不到電網合理執行要求時，應採用並聯電力電容器作為無功補償裝置。
2.4 諧波治理
隨著大量非線性負載的廣泛使用，產生的大量諧波電流注入電網中，使電壓波形產生畸變。可通過選用D，yn11變壓器；設定濾波或隔離濾波裝置；合理選擇中性線截面；功率因數補償電容器組串聯消諧電抗器等措施抑制諧波，提高電能質量。
2.5 照明節能
照明節能的基本原則是在保證不降低生產、作業視覺要求，不降低照明質量的條件下，力求減少照明系統中光能的損失，最有效地使用照明用電。做好照明節能工作應注意以下幾點：
2.5.1 根據視覺作業要求，應根據《建築照明設計標準》確定合理的照明標準，不同場所應有目的地進行照明。由於我國幅員遼闊，各地區經濟條件差別較大，民族習慣不同，因此還應結合現場實際情況，在規範推薦的高、中、低值中確定合理的標準，對標準值的確定應掌握適度，併合理利用區域性照明。
2.5.2 充分利用自然光。照明的最佳光源是陽光。太陽光是免費的，不需電力，也不造成汙染。在寫字樓裡，如果在設計時能在大樓內部引入自然光線，員工會情緒更好，效率更高。在醫院裡，住在靠近窗戶附近的病人康復得更快。現在有些窗戶可以對光譜進行選擇，引入日光的同時還可保持舒適。有一些創新的技術如側窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內部。在燈具佈置時，將所控燈列與側窗平行，跟據日照強弱來進行燈具控制也是照明節能的有效手段。
2.5.3 合理選擇光源和燈具。應在不同的使用場合，在滿足照明質量的前提下，儘可能選擇高光效的光源。為充分利用光源發出的光通量，在燈具選用時應注意選用配光合理、效率高、利用係數高的燈具，優先選用開啟式直接照明燈具，並選擇電子鎮流器或節能型高功率因數電感鎮流器以提高功率因數。
2.5.4 採用合理的照明控制方式是實現舒適照明的有效手段，也是節能的有效措施。照明控制系統分兩大類：手動控制和自動控制。手動控制是指按照使用者的個人意願來控制所屬區域的照度水平。在照明開關應用中，我們應注意：1 居住建築有天然採光的樓梯間、走道的照明，除應急照明外，宜採用節能自熄開關。2 每個照明開關所控光源數不宜太多。每個房間燈的開關數不宜少於2個***只設置一隻光源的除外***。但手動控制最不利的一點是：當人們意識到自然光線不足時會開燈，但當天然光又恢復充足時沒有什麼因素促使他們把燈關掉。而且工作結束後如果燈還開著，這將浪費大量的電能。與傳統的照明控制方式相比，近年來逐步發展起來的智慧化照明控制系統體現出了強大的優越性。目前智慧照明控制系統多數採用現場匯流排技術，藉助各種不同的“預設定”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設定和合理管理，實現節能。只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節電效果十分明顯。
2.6 可再生能源利用
在條件允許的場所，合理利用太陽能、風能等可再生資源，有利於節能減排、改善能源結構、保護環境。
2.7 採用建築裝置自動化管理控制系統
自動控制、監視和測量是自動化管理控制系統的三大要素。通過應用資訊通訊、計算機網路、自動化控制等智慧化技術，對建築物內採暖、通風和空氣調節系統、給排水及熱水供應系統、照明和其他各類用電裝置系統的執行實施能效管理，確保各類裝置系統執行穩定、安全可靠，從而達到提高能效、降低能耗的目的。
3 結束語
電氣節能已成為電氣設計中的重中之重，作為建築電氣設計人員，應結合工程專案自身特點，精心設計、精心比較，採用切實可行的節能措施，把節能貫穿於電氣設計過程始終，真正把節能理念落到實處，促進資源節約型社會的更好建立。
參考文獻
1 《建築照明設計標準》***GB 50034-2004***中國建築工業出版社2004
2 《建築節能設計統一技術措施》***上海現代建築設計***集團***有限公司編***2009
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論文摘要：文章就電氣節能設計應遵循的原則，從供配電系統設計、合理使用電動機、功率因數補償、諧波治理、照明節能、可再生能源利用、能源管理系統等方面，論述了建築電氣節能的合理應用。
隨著我國經濟的持續快速增長，作為二次能源的電能供需矛盾日益突出。在積極倡導節能減排、發展低碳經濟的今天，如何把節能措施貫穿於整個電氣設計過程則顯得尤為重要。下面結合工作實際，就建築電氣設計的幾種節能措施談談一些看法。
1 電氣節能設計應遵循的原則
電氣節能是建築節能的重要組成部分，電氣設計人員在設計過程中，應從適用性、安全性、可靠性及經濟性多方面綜合考慮，通過合理的設計及執行方案減少不必要的能源損耗。
2 電氣節能設計包括以下幾方面內容
2.1 合理設計供配電系統
根據使用者的重要性、負荷性質、用電容量、工程特點、系統規模，合理設計供配電系統，使系統在最佳狀態下執行。
2.1.1 根據用電負荷的容量及分佈，使變、配電所靠近負荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低線路損耗，減少電壓損失，滿足供電質量要求。供配電線路長度不宜超過250m。
2.1.3 合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。供電電壓等級的確定應考慮技術經濟合理性及電力公司的相關規定等因素。當用電裝置總容量在250kW及以上或變壓器容量在160kVA及以上時，宜以10***6***kV供電。對大型公共建築的空調冷水機組，考慮節能因素，經方案比較儘量採用10***6***kV冷水機組，但應考慮大容量電動機啟動時對變壓器的影響。
2.1.4 合理選擇變壓器。電力變壓器應當選用10型及以上、非晶合金等節能環保、低損耗和低噪聲的變壓器。變壓器的長期工作負載率不宜大於0.85，在選擇變壓器容量和臺數時，應靈活根據負荷變化情況，綜合考慮投資和年執行費用，對負荷合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，以實現其經濟執行，減少由於輕載執行造成的不必要電能損耗。此外，降低變壓器的環境溫度、平衡三相負荷、合理選擇變壓器接線方式、季節性造成的負荷變化時靈活投切變壓器等也是降低能耗的有效途徑。
2.1.5 減少線路能量損耗。在滿足允許載流量、電壓損失、短路電流熱穩定等技術指標前提下，應按經濟電流密度合理校驗、選擇導線截面，從而達到降低電能損耗、減少投資和節約有色金屬的目的。
2.2 降低電動機電能損耗，提高電動機使用效率
2.2.1 根據負荷特性合理選擇高效率電動機，提高電動機執行的效率和功率因數。
2.2.2 功率較大的電動機可以採用變頻調速器***消防裝置除外***，可提高電機在輕載時的效率，達到節能的目的。
2.2.3 採用軟啟動器，使電機啟動平穩，保證電網電壓的波動在要求範圍內。
2.3 合理提高供配電系統中的功率因數
設計中應通過正確選擇電動機、變壓器的容量以及照明燈具啟動器，降低線路感抗，採用正確的電線、電纜敷設方式，提高用電單位的自然功率因數。當自然功率因數偏低，達不到電網合理執行要求時，應採用並聯電力電容器作為無功補償裝置。
2.4 諧波治理
隨著大量非線性負載的廣泛使用，產生的大量諧波電流注入電網中，使電壓波形產生畸變。可通過選用D，yn11變壓器；設定濾波或隔離濾波裝置；合理選擇中性線截面；功率因數補償電容器組串聯消諧電抗器等措施抑制諧波，提高電能質量。
2.5 照明節能
照明節能的基本原則是在保證不降低生產、作業視覺要求，不降低照明質量的條件下，力求減少照明系統中光能的損失，最有效地使用照明用電。做好照明節能工作應注意以下幾點：
2.5.1 根據視覺作業要求，應根據《建築照明設計標準》確定合理的照明標準，不同場所應有目的地進行照明。由於我國幅員遼闊，各地區經濟條件差別較大，民族習慣不同，因此還應結合現場實際情況，在規範推薦的高、中、低值中確定合理的標準，對標準值的確定應掌握適度，併合理利用區域性照明。
2.5.2 充分利用自然光。照明的最佳光源是陽光。太陽光是免費的，不需電力，也不造成汙染。在寫字樓裡，如果在設計時能在大樓內部引入自然光線，員工會情緒更好，效率更高。在醫院裡，住在靠近窗戶附近的病人康復得更快。現在有些窗戶可以對光譜進行選擇，引入日光的同時還可保持舒適。有一些創新的技術如側窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內部。在燈具佈置時，將所控燈列與側窗平行，跟據日照強弱來進行燈具控制也是照明節能的有效手段。
2.5.3 合理選擇光源和燈具。應在不同的使用場合，在滿足照明質量的前提下，儘可能選擇高光效的光源。為充分利用光源發出的光通量，在燈具選用時應注意選用配光合理、效率高、利用係數高的燈具，優先選用開啟式直接照明燈具，並選擇電子鎮流器或節能型高功率因數電感鎮流器以提高功率因數。
2.5.4 採用合理的照明控制方式是實現舒適照明的有效手段，也是節能的有效措施。照明控制系統分兩大類：手動控制和自動控制。手動控制是指按照使用者的個人意願來控制所屬區域的照度水平。在照明開關應用中，我們應注意：1 居住建築有天然採光的樓梯間、走道的照明，除應急照明外，宜採用節能自熄開關。2 每個照明開關所控光源數不宜太多。每個房間燈的開關數不宜少於2個***只設置一隻光源的除外***。但手動控制最不利的一點是：當人們意識到自然光線不足時會開燈，但當天然光又恢復充足時沒有什麼因素促使他們把燈關掉。而且工作結束後如果燈還開著，這將浪費大量的電能。與傳統的照明控制方式相比，近年來逐步發展起來的智慧化照明控制系統體現出了強大的優越性。目前智慧照明控制系統多數採用現場匯流排技術，藉助各種不同的“預設定”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行精確設定和合理管理，實現節能。只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節電效果十分明顯。
2.6 可再生能源利用
在條件允許的場所，合理利用太陽能、風能等可再生資源，有利於節能減排、改善能源結構、保護環境。
2.7 採用建築裝置自動化管理控制系統
自動控制、監視和測量是自動化管理控制系統的三大要素。通過應用資訊通訊、計算機網路、自動化控制等智慧化技術，對建築物內採暖、通風和空氣調節系統、給排水及熱水供應系統、照明和其他各類用電裝置系統的執行實施能效管理，確保各類裝置系統執行穩定、安全可靠，從而達到提高能效、降低能耗的目的。
3 結束語
電氣節能已成為電氣設計中的重中之重，作為建築電氣設計人員，應結合工程專案自身特點，精心設計、精心比較，採用切實可行的節能措施，把節能貫穿於電氣設計過程始終，真正把節能理念落到實處，促進資源節約型社會的更好建立。
參考文獻
1 《建築照明設計標準》***GB 50034-2004***中國建築工業出版社2004
2 《建築節能設計統一技術措施》***上海現代建築設計***集團***有限公司編***2009
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