关于建筑电气节能设计的研究
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【摘要】我国作为发展中国家中的能源消费大国，能源供需矛盾非常突出，建筑电气的节能设计显得尤为重要。本文通过建筑电气中的供配电系统，线路损耗，变压器，功率因数等，进行节能设计研究，并且列举照明灯作为具体应用来进行阐述。
【关键词】建筑电气；既能设计；照明设备；研究
我国，作为发展中国家的佼佼者，是一个能源消费大国。可是能源却相对的比较短缺，而且能源浪费也较为严重。作为二次能源的电能，它的供需矛盾在最近，越来越受国人关注。它已经深深的影响了我国国民经济的发展，在民用建筑中，电能消费已经占到50%以上，所以如何把节能措施贯穿于整个建筑电气设计以及设计过程，就变成一个极为关键的问题。节约电能霎时间，成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。
1 建筑电气节能设计的研究
1.1 供配电系统的节能设计
根据它的负荷容量，供电距离以及分布等因素，我们可以合理设计供配电系统，使得系统尽量简单可靠并且操作方便可行。变配电应尽量靠近负荷的中心位置，用以锁定配电半径并且减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，用以适应由于季节或天气缘故造成的负荷变化时，是否能灵活使用变压器，并为此实现减少经费而轻载运行所造成的不必要电能损耗。
1.2 减少线路的损耗
由于配电线路有了电阻，有电流通过时，会产生一定的功率损耗，它的公式为：P=3I2R・10-3，在公式中的：P――三相输电线路的功率损耗，kW：I――线电流，A：R――线路相电阻。
其中的“R”线路电阻在通过电流不变时，线路的长度越是长，则电阻就越大。如果一个工程由于线路上下纵横交错，一般的工程线路总长度不下万米，大工程更是不计其数，可能造成的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多的重视。而在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少损耗，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻，通过公式可看出，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。那么减少电阻我们可以从以下来考虑：首先尽量选用电阻率p较小的导线，如铜芯导线为最佳，铝线作为第二候选。其次，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。变电所应尽可能的靠近负荷的中心，用以减少供电半径。最后是增大导线截面积，对于较长的导线，在满足载流量，热稳定以及电压降低和保护配合的前提要求下，在选定线截面时最好用加大一级的线截面。这样一来，虽增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了宗的运行费用，综合考虑后，如此做，节能经济上来算，还是比较划算的。
1.3 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以下的公式来计算：P=P0+B2Pk。在这当中，P是变压器的有功损耗，kw：P0则是变压器的短路损耗，kW：B就是变压器的负载率。
P0作为变压器的空载损耗又被称为铁损。它是由铁芯涡流损耗以及漏磁损率组成，它的值大小与铁芯材料或者制造工艺有关，与所谓的负荷大小物管，所以在选用变压器的时候最好能选用节能器型号的变压器，如S9，SL9，SC8等等。他们采用的是优质的矽钢片，由于采用“取向”的处理，矽钢片在磁畴方向上接近一致，减少了铁芯涡流损耗，同时，接缝高潮的结构密合性能好，减少了漏磁的损耗。而Pk则是变压器额定负载传输的损耗。也可以成为变压器线损，它取决于变压器的绕组电阻以及流过绕组电流的大小，并且与负荷率平方成正比。因此，在选择变压器的时候，我们要选用阻值比较小的绕组，如铜芯变压器。而在用微分求极值时，减少变压器的线损，算不上最节能的。综合初装费用，变压器和高低压柜，基建投资以及运行费用，又要使得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都在75%-85%之间。在选择变压器容量和台数的时候，我们应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行的费用，对其做出合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使得其在工作上处于高效低耗的区域内。
1.4 提高供配电系统的功率因数
功率因数提高了，就可以有效的减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。在前面所提到的输电线路损耗中，包含了线路传输有功功率的时候，所以其的线损或者线路传输公共功率而引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须有的，是不可改变的。而在供配电系统中，有某些用电设备，如变压器，灯具的镇流器或者其他的一些家用电器等等，都具有电感性，他们会产生滞后的无功电流，它要从系统中，经过高低压线路传输到用电设备的末端，无形中它又增加了线路的功率损耗。然而这部分的损耗是可以避免的，具体的方法有：首先，减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率因素。在设计中我们尽可能采用功率因数较高的用电设备，如同步电动机等，电感性用电设备可以选用有补偿的电容器的用电设备等等。其次，用静电电容器进行一系列的无功补偿，电容器可以产生超前的无功电流，并且能抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数并且在同时又能减少整体无功电流。在具体的实施工程设计中，我们可以选择采用分散就地的补偿和高低压柜集中补偿等方式，从而有效提高供配电系统的功率因数。
2 建筑电气节能设计的具体应用
照明节能设计，在保证不见底作业面是视觉要求以及不见底照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损耗，并最大限度利用光能。在此中，我们通常可以采取以下的节能措施：
2.1 照明设计规范规定了在各种场所里的照度标准，视觉要求，以及照明功率密度等。照度控制是不可随意降低的，也不能随意提高，要有效的控制单位面积灯具安装功率，在满足了照明质量的前提下，一般的房间应采用高效发光的荧光灯（如T5，T8管）或紧凑型的荧光灯，高大的车间，体育场所，厂房等的室外照明一般应采用高压钠灯或者金属卤化物灯等高效气体放电光源。
2.2 极力推广使用低能耗性能优越的光源用电附件，如电子镇流器，节能型电感镇流器，电子触发器或者电子变压器等，在公共建筑场所用的荧光灯，则选用带有无功功率补偿的灯具，紧凑型荧光灯则优先采用电子镇流器，气体放电灯则需要用电子触发器。
2.3 采用各种节能型开关以及装置，改进灯具控制方式都是一种行之有效的节能节电的方法。根据照明使用的特点，我们可以采取分区控制灯光，或者适当增加照明开关点。卧房，病房，客房等照明灯我们都可以采用调光的开关，而作为高级的客房可以采用节电钥匙开关。公共场所的照明可以采用程序控制或者声控开关等，而走道楼梯等公共场所，由于人员经过时间短暂且不定时，我们可以采用节能自动熄灭的系统开关。
总的来说，建筑电气的节能设计前景非常广阔，作为广大的电气设计工人员中的一员，我们需要在设计中用心考虑，反复对比校对设计方案，在满足条件的前提下拿出一份高效节能，既能不降低人们生活质量与生活需求，提供人们健康舒适安全的生活空间，也能进行切实可行的节能措施，能够真正的在建筑电气设计中，达到节能设计的要求，并且行之有效的节约电能，节约能源。
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