電氣工程師是指取得《中華人民共和國(guó)注冊(cè)電氣工程師執(zhí)業(yè)資格注冊(cè)證書(shū)》，從事電氣專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)及相關(guān)業(yè)務(wù)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。本文是選自核心級(jí)科技期刊《科技進(jìn)步與對(duì)策》中的職稱(chēng)論文范文：論建筑電氣節(jié)能幾大要點(diǎn)設(shè)計(jì)。

　　摘要：能源是人類(lèi)生活中最重要的資源，是關(guān)于我們現(xiàn)實(shí)和未來(lái)生存發(fā)展的最基本、最核心的動(dòng)力問(wèn)題。目前，我國(guó)正處于建筑行業(yè)快速發(fā)展時(shí)期，建筑的供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗問(wèn)題則更顯得重要。因此，降低建筑電氣節(jié)的能源消耗是大勢(shì)所趨。本文在此從幾個(gè)不同的方面對(duì)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)做了一定的詮釋。

　　關(guān)鍵詞：建筑,電氣,節(jié)能

　　一、供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

　　根據(jù)負(fù)荷容量，供電距離及分布，用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半徑減少線(xiàn)路損耗。合理選擇變壓器的型號(hào)、容量和臺(tái)數(shù)，以適應(yīng)由于季節(jié)性和工作時(shí)間造成的負(fù)荷變化時(shí)，能夠靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。

　　當(dāng)線(xiàn)路上有電流流過(guò)時(shí)，由于線(xiàn)路上電阻的存在，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生有功功率的損耗。因此，線(xiàn)路傳輸上的損耗是電能利用率低的一個(gè)重要原因。要想減少此類(lèi)損耗主要著眼于四個(gè)方面。第一、選用電導(dǎo)率較小的材料做導(dǎo)線(xiàn)。通常選用銅芯線(xiàn)纜，但考慮到要節(jié)約用銅，也可以改為采用新型的銅鋁復(fù)合材料線(xiàn)纜。第二、減少配線(xiàn)的長(zhǎng)度。在布線(xiàn)時(shí)盡量使線(xiàn)路走直線(xiàn)，不走或少走回頭線(xiàn)，變壓器盡量接近負(fù)荷中心，減少供電距離，且供電半徑不要超過(guò)規(guī)定。第三、增大導(dǎo)線(xiàn)截面。對(duì)于比較長(zhǎng)的線(xiàn)路在滿(mǎn)足載流量、動(dòng)熱穩(wěn)定、保護(hù)配合、電壓損失等條件下，可按經(jīng)濟(jì)截面選擇，或根據(jù)情況加大一級(jí)線(xiàn)纜的截面。第四、合理調(diào)劑季節(jié)性負(fù)荷。也就是要使供電線(xiàn)路得到充分的利用。如將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管與一般照明、電開(kāi)水器等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷集中。

　　供配電系統(tǒng)中根據(jù)情況還可以采取一些其它節(jié)能措施，如負(fù)荷波動(dòng)較大的加變頻器、低壓配電加電容補(bǔ)償，以及盡量降低諧波等。

　　二、配電變壓器設(shè)計(jì)

　　目前適合國(guó)內(nèi)需求的節(jié)能產(chǎn)品是S9型及S11型配電變壓器，有防火要求的地方，可采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注的干式變壓器，住宅小區(qū)多為箱式變壓器。而配電變壓器的節(jié)能原理主要體現(xiàn)在減少變壓器的有功功率損耗：變壓器的有功功率損耗如下式表示：△Pb=Po+Pkβ2其中：△Pb——變壓器有功損耗(KW);Po——變壓器的空載損耗(KW);Pk——變壓器的有載損耗(KW));β——變壓器的負(fù)載率。Po部分為空載損耗又稱(chēng)鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，如S9及SC9等型油浸變壓器或干式變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗。Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線(xiàn)損，又稱(chēng)銅損，決定于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小，即負(fù)載率β的平方成正比。因此，應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求它的極值，在β=50%處每千瓦的負(fù)載，變壓器的能耗最小。因此，在80年代中期設(shè)計(jì)的民用建筑，變壓器的負(fù)載率絕大部分在50%左右，在實(shí)際使用中有一半變壓器沒(méi)有投入運(yùn)行，這種做法有的一直沿襲至今。但是，這僅是為了節(jié)能，而沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。事實(shí)上50%負(fù)載率僅減少了變壓器的線(xiàn)損，并沒(méi)有減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的措施。既要考慮初裝費(fèi)、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用，又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘浚�變壓器的�?fù)載率應(yīng)在75%～85%為宜(參見(jiàn)JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范第4.3.2條)。這樣也可以做到物盡其用，因?yàn)樽儔浩鹘^緣的使用年限滿(mǎn)負(fù)荷計(jì)為20年，20年后可能有更好的變壓器問(wèn)世，這樣就可以有機(jī)會(huì)更換新的設(shè)備，才能使該建筑總趨技術(shù)領(lǐng)先地位。為減小變壓器損耗，當(dāng)容量大而需要選用多臺(tái)變壓器時(shí)，在合理分配負(fù)荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù)，選用大容量的變壓器。例如需要裝機(jī)容量為2000KVA，可選2臺(tái)1000KVA，不選4臺(tái)500KVA。因?yàn)檫x用前者可節(jié)能：△P=4×(1.6+4.44)-2×(2.45+7.45)=4.36KW(全按β=100%計(jì)，同等條件，SC3變壓器)。(注∶JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范第4.3.6條，建議單臺(tái)變壓器容量不宜大于1250kVA)

　　三、配電線(xiàn)路損耗

　　建筑中供電線(xiàn)路長(zhǎng)且多,由于電阻的存在,當(dāng)電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗,其計(jì)算公式是 : 式中:ΔΡ—三相輸電線(xiàn)路的功率損耗;I—線(xiàn)電流;R—線(xiàn)路相電阻。對(duì)于供電線(xiàn)選定的條件下,“R”值不變。可見(jiàn)電流越大,電路損失越大。線(xiàn)路的電阻R=ρL/S,電阻與電阻率ρ、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L成正比,與導(dǎo)線(xiàn)截面S成反比。要減少電阻損耗應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮:

　　選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線(xiàn),如銅芯導(dǎo)線(xiàn)較佳,鋁線(xiàn)次之。減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度,在設(shè)計(jì)中線(xiàn)路應(yīng)盡量走直線(xiàn)少走彎路,另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心,以減少供電半徑。增大導(dǎo)線(xiàn)截面積,對(duì)于較長(zhǎng)的線(xiàn)路,在滿(mǎn)足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下,在選定線(xiàn)截面時(shí)加大一級(jí)線(xiàn)截面。這樣增加的線(xiàn)路費(fèi)用,可以由以后的運(yùn)行費(fèi)用抵消。

　　四、照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

　　照明用電量大且面積廣,照明的節(jié)能潛力很大。照明節(jié)能設(shè)計(jì)中,除了滿(mǎn)足照度、光色、顯色指數(shù)外,不能單靠減少燈具數(shù)量或降低功率,要充分利用自然采光,改善環(huán)境的反射條件,推廣應(yīng)用新光源和改進(jìn)照明燈具的控制方式,從而達(dá)到節(jié)能的目的。

　　1、采用高效節(jié)能光源

　　在燈具懸掛較高的場(chǎng)所的一般照明,宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈,除特殊情況外,不應(yīng)采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈。在燈具懸掛較低的場(chǎng)所的一般照明,宜采用熒光燈, 除特殊功能建筑物(如博展館、影劇院、高級(jí)飯店等場(chǎng)所)外,不應(yīng)采用普通白熾燈。

　　2、改善照明器的控制方式

　　照明器的控制,應(yīng)根據(jù)各房間使用的不同特點(diǎn)和要求區(qū)別對(duì)待。面積較小的房間宜采用一燈一控或二燈一控的方式;面積較大的房間采用多燈一控的方式,但每個(gè)開(kāi)關(guān)控制的燈數(shù)不宜太多,也應(yīng)考慮適當(dāng)數(shù)量的單控?zé)簟＝ㄖ��?nèi)的樓梯間、走廊等公共通道,照明器宜采用定時(shí)開(kāi)關(guān)控制，或隔燈分兩組，深夜只開(kāi)一組。在遠(yuǎn)離側(cè)窗的天然采光不足的區(qū)域內(nèi)的電氣照明,宜采用光電控制的自動(dòng)調(diào)光裝置以隨天然光的變化而自動(dòng)地調(diào)節(jié)電器照明的強(qiáng)弱,保證室內(nèi)照明的穩(wěn)定。室外照明宜采用光電自動(dòng)開(kāi)關(guān)或光電定時(shí)開(kāi)關(guān)控制。

　　五、電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

　　降低電動(dòng)機(jī)電能損耗的主要途徑，是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特性考慮選擇更為節(jié)電的電動(dòng)機(jī)，其關(guān)鍵在于明確負(fù)荷是連續(xù)的還是斷續(xù)的。若為連續(xù)負(fù)荷，要了解電動(dòng)機(jī)的輸出功率是否與各種負(fù)荷相匹配，如果是風(fēng)機(jī)和泵等平方遞減負(fù)荷特性，在輕載時(shí)打開(kāi)風(fēng)門(mén)和閥門(mén)，采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行可以節(jié)約電能。斷續(xù)負(fù)荷時(shí)，如果輕負(fù)荷時(shí)不能停止電動(dòng)機(jī)的工作，則應(yīng)考慮采用調(diào)速裝置，即在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)采用常用電源，使電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行;而需要低速運(yùn)行時(shí)，考慮采用逆變器變頻裝置或其他方式調(diào)速。

　　變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認(rèn)的交流電動(dòng)機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。

　　應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大大提高電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。

　　六、總結(jié)

　　總之，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，面對(duì)日益嚴(yán)重的能源問(wèn)題，需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)中精心考慮，反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案，拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo)，滿(mǎn)足功能需求的前提下，行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施，從而達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。

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　　《科技進(jìn)步與對(duì)策》創(chuàng)刊于1984年，是由中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì)、湖北省科技廳主管，湖北省科技信息研究院主辦的學(xué)術(shù)類(lèi)期刊。國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN：42-1224/G3;國(guó)際刊號(hào)ISSN：1001-7348，郵發(fā)代號(hào)： 38-118。