探讨民用建筑电气设计中的节能
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【摘要】：本文通过从民用建筑电气设计的角度对节能的重要性展开讨论，并且提出了几种在民用建筑电气设计中切实可行而又十分有效的节能措施。
【关键词】：民用建筑电气；节能；节能灯；功率损耗
中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：
一.引言
我国尽管是一个能源消耗大国，能源需求十分紧缺，但在这种情况下能源浪费的现象仍然十分严重。近年来电能作为二次能源的供需矛盾表现的越来越突出，能源紧缺已经严重的制约我国经济的发展。一直以来节能问题就是我国国民经济发展的一项长远方针，如何节约电能自然的就成为了每个建筑电气设计人员需要认真考虑的难题。本文就民用建筑电气设计中所采用的几项节能措施来进行探讨。
二.供配电系统的节能设计
依据负荷容量、供电的距离和分布以及用电设备的特点等因素来合理的设计供配电系统，尽量做到系统的简单可靠，操作使用方便。变配电所应该尽可能的接近负荷中心，从而缩短配电的半径进而减少产生线路的损耗。合理的选择变压器的台数以及容量，进而能够适应因为季节性导致负荷变化，可以实现灵活的投切变压器，最终达到经济运行而且减少因轻载运行带来不必要电能损耗的目标。
三.变压器的节能设计
降低变压器的有功损耗，变压器的有功损耗按照下面公式计算：
P=P0 +β2Pk
上式中 P―变压器的有功损耗(KW)
P0―变压器的空载损耗(KW)
β2―变压器的负载率
pk ―变压器的短路损耗(KW)
1.P0作为变压器的空载损耗又被称作铁损，它主要由漏磁损耗与铁芯涡流损耗而组成，它的值和铁芯的制造工艺以及材质有关，但与负荷的大小没有关系，因此我们在选择使用变压器的时候最好挑选使用节能型变压器比如SL9、S9、 SC8等等。它们使用优质冷轧进行取向矽钢片，实施“取向”处理，能够使矽钢片的磁畴方向趋向一致，从而降低了铁芯涡流的损耗，45度全斜度的接缝结构使得接缝的密合性更好，进而降低了漏磁的损耗。
2.P0是变压器负载传输的损耗也被称作变压器线损，它不仅取决于经过绕组的电流大小，而且还受变压器绕组的电阻大小的影响，而且还和负荷率的平方成正比。所以在选择使用变压器时要选择那些阻值比较小的绕组，比如铜芯变压器。β2Pk用微分可以求出它的极值，在β=50％每千瓦的负荷时，这时的变压器能耗值最小，但是在β=50％负载率时只降低了变压器的线损，并没有降低变压器的铁损，所以也不算是最节能的。综合初装费，高低压柜、变压器、土建运行以及投资费用，又会导致变压器在使用期内预留合适的余量，变压器最节能经济的运行负载率通常都在75％～85％之间。
3.在选择使用变压器台数以及容量时，必须要依据负荷情况，来综合考
虑年运行以及投资的费用，合理分配负荷，选取电力负荷与容量相适应的变压器，从而将工作保持在高效低耗的区间内。
四.减少线路损耗
因为配电线路存在电阻，当电流通过的时候就会形成功率损耗，它的公式为：
当“R”线路电阻在经过电流不变的时候，线路的长度越长则电阻值就越大。假如在一个工程施工当中因为线路上下纵横交错，通常工程线路长度不小于万米，大的工程更长，这就导致电能的损耗是非常巨大，因此设计人员要高度重视降低线路能耗。在具体的工程施工过程中，线路上的电流通常是保持不变的，因此要降低线损，只能尽可能的降低线路电阻。而线路的电阻值R=PL／S，也就是跟导线的长度L以及导线的电阻率P成正比，跟导线的截面S成反比。要降低电阻值需要从以下几个方面来进行考虑：
1.尽可能的选择使用电阻率P较小的导线，比如铜芯导线，其次是铝线。
2.尽量减少导线的长度，在设计过程中线路应该尽量避免走弯路而选择走直线，此外在低压配电当中尽量避免走回头路。变电所要尽量的靠近负荷中心，从而减少供电的半径。
3.增大导线的截面积，对于线路比较长的而言，在满足热稳定、载流量、保护配合以及电压降要求的前提之下，在选择线截面的时候应该加大一级的线截面。这样所增加的线路费用，因为节约能耗从而降低了后期年运行的费用，在进行综合考虑经济节能时还是比较合算的。
五.高供配电系统的功率因数
功率因数的提高能够降低线路无功功率的损耗，进而实现节能的目的。上述所提到的输电线路损耗AP中不仅包括线路传输无功功率时产生的线损，而且还包括线路传输有功功率时所产生的线损。传输有功功率主要是为满足建筑物功能。通常在供配电系统中的一些用电设备比如变压器、电动机、灯具镇流器和很多的家用电器都存在电感性，会导致形成滞后的无功电流，它要在系统中要经过高低压的线路后传输到用电设备的末端，在无形之中提高了线路的功率损耗。但是这一部分损耗的是能够避免的，具体方法主要有以下两点：
1.降低使用的用电设备所产生的无功损耗，增强使用用电设备的功率因数。在进行设计时应尽量使用功率因数较高的用电设备比如同步电动机，电感性用电设备可以选择使用有补偿的电容器用电设备等。
2.用静电电容器来进行无功补偿。电容器能够产生超前的无功电流用来抵消用电设备的滞后无功电流最终实现提高功率因数的同时又降低了整体的无功电流。在具体的工程设计当中有高低压柜集中补偿法以及采用分散就地补偿方法等，可以依据具体情况进行具体分析。
六.电动机节能设计
降低电动机损耗的主要途径是提高电动机的功率因数以及工作效率。在工程设计过程中要选择使用高效率的电动机，但是在具体的工程施工中电动机往往都是建筑及水暖等专业设备所配套的，由设备制造商进行统一的供应，因此节能措施只能够贯彻在运行的过程之中。除了就地电容器补偿降低线路损耗外最主要的就是降低空载运行以及电动机轻载，这是由于在轻载运行状态下电动机的效率是极低的，切实可行的办法是通过采用变频调速来控制电动机从而使其在负载率变化时能够自动的调节转速，从而提高电动机轻载时的效率实现节约电能的目标。
七.照明的节能设计
照明的节能设计要求是指在确保不降低照明质量、不降低作业面的视觉标准的前提之下，力求降低照明系统中的光能损失，进而最大限度的利用好光能，往往采用的节能措施有下面几种：
1.充分的利用自然光。这是进行照明节能设计的一个重要途径，在进行设计时电气设计人员要更多的加强和建筑专业的配合，做到合理利用自然光从而使其跟室内的人工照明有效的结合起来，最终大大的节约人工照明电能。
2.照明设计标准规定了各种场所的视觉要求、照度标准以及照明功率密度等等。照度标准不能够随意的降低，也不能随便的提高，必须要有效地控制单位面积灯具的安装功率，在充分满足照明质量的前提之下，通常房间应该采用高效发光的紧凑型荧光灯以及荧光灯，高大厂房、车间以及体育馆场的室外照明等通常采用金属卤化物灯和高压钠灯等高效的气体放电光源。
3.推广使用性能优、低能耗的光源用电附件，比如节能型电感镇流器、电子镇流器、电子变压器以及电子触发器等，民用建筑内的荧光灯适合选择使用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯应该优先选择使用电子镇流器，气体放电灯则适宜使用电子触发器。
八.结束语
民用建筑电气的经济节能设计有着很大的潜力，相关的电气设计人员在进行设计时要充分仔细的考虑，反复的比较设计方案，从而拿出一套在满足功能需求的前提之下，能够符合各种技术指标，切实可行而又行之有效的节能措施，最终实现节约电能的目标。
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