建筑电气在住宅节能设计中的应用

郝馨颖,徐 睿,汪若江,艾致远,安 梦

(中国矿业大学,江苏徐州,221000）



建筑电气在住宅节能设计中的应用

郝馨颖,徐 睿,汪若江,艾致远,安 梦

(中国矿业大学,江苏徐州,221000）

摘要：随着我国建筑业的持续稳定的发展，建筑能源浪费越来越大，但对建筑而言，无论是用电设备还是照明系统，都存在着巨大的节能潜力。因此研究建筑电气节能具有重要的意义。本文首先分析了建筑电气节能的研究意义，分析了建筑电气的节能的主要措施，然后对建筑电气节能的具体方案做了详细的阐述。

关键词：建筑电气;节能;照明系统;措施

0　引言

民用建筑电气的节能设计一般是指在充分保证用户用电安全和满足建筑物的正常功能不受影响的前提下，实时监控照明、变压器、电动机、电梯、空调等用电设备，对其采取优化管理的方式，提高用电效率，用以减少整体项目的投资和运行成本，并同时达到节能的目的。建筑中的电气设计是建筑设计中的一个重要组成部分，因此，建筑电气的节能越来越重要，对其节能方法和措施的研究刻不容缓。对建筑电气节能技术应用研究的开展，是建筑行业节能降耗工程的必然发展方向，也是国家能源战略的重要举措，具有重大的实际价值和战略意义。

1　建筑电气节能存在的问题

建筑电气节能在我国取得了一定的成果，但我国对建筑节能的研究起步也较晚，尚存在一些问题巫待解决。

1.1建筑电气设计缺陷

建筑电气的设计对整个工程的节能有决定性的意义。由于设计单位和设计人员的重视不够，设计周期较短以及设计费用与经济效益不挂钩等客观因素，加上许多设计人员主管上不追求节能效果，盲目追求采用新技术，而实际上潮流技术未必是最合适、最节能的，因为每一种技术方案都有是适用范围和约束条件。

1.2标准、规范不够全面、系统

目前，尚没有标准、规范或者规定将电气节能进行全面系统的进行阐述，从而导致不少的工程实际选型不合适，如变压器容量过大，运行效率低;导线、电缆选择不合适，线损大;照明光源选择不当，造成照明浪费。

2　建筑电气在住宅节能措施

2.1增强对建筑节能设计的审查

在进行电气设计时，设计人员要首先深入一线现场，要了解工程的进展情况，应对每个分项工程进行详细的电气负荷计算，并进行相应的节能措施。根据负荷的特点以及建筑物的结构特征等因素对设计进行全面的经济技术分析，制定负荷实际情况的设计方案。设计人员及时了解、掌握各种节能技术的发展，在技术经济都满足的前提下，尽可能多的采用社会效益高的相关节能措施。有关的政府部门也应通过相关领域的学会等研究单位行使部分设计图纸的审查权利，增强对建筑节能设计的审查，使其严格按照国家的有关节能标准实施。

2.2线路节能技术方案研究

在供配电系统设计中应充分考虑负荷容量、负荷特点及分布情况、供电距离等因素，要使系统保证供电可靠性的前提下尽量合理简单，在设计的时候一般将变配电所设计在负荷的中心或靠近中心处，这样可以缩短配电距离，以减少线损。这个方面应至少考虑线损和有色金属消耗等方面，设计出一次性投资较低、能耗较小和直接经济效益最大的方案，

2.3选择合适的配电电压等级

根据节能原则，相同条件下电压等级越高，损耗越低，因此当用电量确定时，应根据相关准则选用较高的配电电压等级，并使电源处于负荷中心位置。

2.4选择合适的电源位置

为了使供电过程中尽可能的减少线路损耗，应当将电源设置在系统的负荷中心处，此时产生的输电线路损耗最小，亦能达到节能的效果。低压的供电半径为250米，取室内配电线路为50米，低压供电半径为200米，是指变电所的供电半径。

2.5减少三相不平衡

三相不平衡是指在电力系统正常运行时，由于元件的三相参数不对称，导致三相电流或电压幅值不一致，幅值差超过规定要求。具体数值用三相不平衡度来衡量，其值为三相系统中电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的均方根比值。为了保证电能质量和降低损耗，需控制三相不平衡度由于线路的不平衡、三相负荷不对称以及不对称故障等，会造成三相不平衡。发生三相不平衡时，零线电流不为零，线损增加，感应电动机的效率降低，用电设备的安全运行的受到影响。

3　建筑电气节能的改进技术方案

对建筑中采用的变压器、照明系统进行研究，并从设备的选择与运行两个方面入手，笔者提出了对建筑电气节能的改进方案。

3.1变压器的电气节能设计

要想研究变压器的节能，使变压器和变压器之间如何相互配合可以达到最佳运行效果，首先就需要对变压器的功率损耗进行分析。

在输电方面，当输送功率及负载功率因数为一定时，电压愈高，则线路电流愈小。这不仅可以减小输电线路的截面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低。与线路类似，变压器的最大功率损耗为：

式中：

ΔPT——变压器的有功功率损耗（kW）；

ΔQT——变压器的无功功率损耗（kvar）；

SC——变压器的计算负荷（kVA）；

Sr——变压器的额定容量（kVA）；

ΔP0——变压器的空载有功损耗（kW），产品样本给出；

ΔPk——变压器的短路有功损耗（kW），产品样本给出；

ΔQ0——变压器的空载无功损耗（kvar）；

ΔQk——变压器的短路无功损耗（kvar）；

I0%——变压器空载（励磁）电流标幺值，产品样本以百分数给出；

Uk%——变压器短路电压标幺值，产品样本以百分数给出。

变压器的损耗由空载损耗和负载损耗两部分组成，分别对应于公式（1）、（2）中的第一和第二项。空载损耗主要是铁耗，它取决于电压大小，与负荷大小无关，只要变压器投入到电网上，该损耗就会产生，且基本恒定。负载损耗主要是铜耗，与电流平方成正比，额定负载时等于短路损耗。

为节能效果最好、自身功率损失最低的产品，符合我国变压器设备节能的最高水平。在设备的实际选择中，不管所选用的设备类型是油浸式还是干式都应达到限定标准中的最低要求即第3级标准。

综上所述，笔者认为，变压器容量的选择不应仅仅考虑其在运行中的经济性，应该更加综合的考虑整个运行周期所产生的费用，根据用户的具体需求，选择适应用户使用的变压器容量。在变压器的选择方面，笔者认为非晶合金变压器虽然初期投资较高，但在变压器全寿命周期内，节能效果非常明显。在变压器的运行方面，采用变压器并联运行，此运行方式通过计算可以得出变压器的临界负载值，并根据实际使用负荷量，调整变压器的运行数量，达到节能目的。

3.2照明电气节能设计

照明电气节能设计是对照明电气设计的节能改造，使照明设计不仅给使用者带来舒适的光环境和使用上的方便，还降低了使用者的使用费用和国家的能源消耗。本节从照明光源、灯具及其附件的选取、灯具的最佳布置方案、智能化控制设计三个角度使电气设计的达到最佳运行效果。

3.2.1照明光源的选择

在照明设备的选择方面，通过对不同光源运行参数的比较，提出采用LED灯节能效果非常明显。因此，在光源的选择上，可以考虑LED技术。

3.2.2照明灯具的布置方案

在照明设备布置方面，通过优化使用设备的布置方式，使能源得到最大化的利用。首先，确定房间的进深、开间、灯具在装修后与地面的距离、作业面与灯具的距离。然后，主要选择光源的类型，并在此基础上根据生产企业提供的灯具参考指标，完成对其他设定值的选取。最后，通过计算式或使用照明计算专业软件求出该房间的平均照度。

3.3智能控制系统

自动照明控制是利用声、光、电等感应技术，自动控制照明系统的开启和关闭。此控制方式在走廊灯、路灯等公共区域被广泛应用，起到一定的节能效果。在照明控制方面，应该尽量采用智能照明控制系统，对照明设备、插座、风机盘管进行合理控制，在保证舒适度的情况下，最大程度的降低能耗损失。

4　总结

本文通过对建筑电气节能设计进行研究，提出降低建筑能耗的有效方法。研究了变压器节能和照明节能设计以及智能控制系统。变压器节能设计方案在变压器的选择上采用非晶合金变压器，变压器节能设计方案在变压器的选择上采用非晶合金变压器，在变压器的运行上采用变压器并联运行的方式，通过对变压器进行合理组合使变压器达到最佳节能效果。照明节能设计采用LED作为设计光源，并对不同的功能房间采用不同的灯具布置方案，在灯光的控制方面，采用智能照明控制方案。希望为研究建筑电气节能提供一定的参考。

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Application of building electricity in energy saving design of residential buildings

Hao Xinying,Xu Rui,Wang Ruojiang,Ai Zhiyuan,An Meng
(China University of Mining and Technology Xuzhou Jiangsu,221000)

Abstract：With the sustained and stabledevelopment of China's building industry,building energy waste is growing,but forthe building,whether it is electrical equipment or lighting systems,there is a hugepotential for energy savings.Therefore,the research of building electrical energy-saving is very important.This paper firstly analyzes the background and significance of the building electrical energy-saving,The main measures of building electrical energy saving are analyzed,and then the specific scheme of building electrical energy saving is described in detail.

Keywords：Building Electrical;Energy-saving;Lighting System;Measures