浅谈建筑电气节能

武文婷

建学建筑与工程设计所有限公司 北京市 100000

摘要：节约能源、保护环境是我国始终坚持重要发展战略，更是全球管关注的焦点之一。建筑中电气设备逐渐增加，耗损能量持续性增加，为满足时代发展要求，有必要采取针对性技术措施，实现建筑电气节能目标。要求电气设计人员设计过程中，应综合性考量经济性、技术性等因素，多方面比对电气布设方案，依托合理电气运行方案，节省不必要能源耗损。本文阐述电气工程节能原则基础上，提出节能技术措施。

关键词：建筑；电气工程；节能措施

作为能源消耗大国，我国经济高速发展背景下，能源持续性匮乏，特别是二次能源的电能供需关系日渐进展，能源短缺成为经济发展滞后重要因素。人口持续性增加，城市化进程不断加快，建筑业进入新发展阶段，能源消耗量大幅度增加，能源危机迫在眉睫。按照建筑使用用途不一，电能在建筑总耗能中占比较大，约占60%-90%，其中民用建筑电气耗能高达80%。因此，新时代背景下，需根据建筑实际状况，采取相应的节能技术措施，降低电气能源耗损，为我国可持续发展理念目标实现提供助力。

一、建筑电气工程节能设计原则

从宏观层面分析，建筑电气工程设计包含两大模块，即强电系统设计、弱电系统设计，强电系统中又包含多个子系统，如供配电系统、照明系统；弱点系统主要包含电话通讯系统、综合布线系统等。建筑电气节能设计需满足以下原则：（1）满足建筑物功能。应满足照明照度、色温等，以及满足空调舒适性温度及风量需求。（2）考量实际经营效益。电气节能过程中，需综合性考量我国国情及经济性，不能为过于节能耗损大量投资，增加成本支出。需保证增加投资短期内获取效益回收。（3）节省不必要消耗的能量。节能不必要能量是节能着重关注的焦点，需明确建筑中存在不必要耗损能源，随后有目的性、有针对性采取节能措施。由此表明，建筑电气节能需全面遵循实用、经济合理、技术先进的原则^[1]。

二、建筑电气节能技术措施

1、提高系统功率因数

根据建筑实际状况，适当提高功率因数，可获取良好的节能成效，功率因数与变压器可输出的有功公功率成正相关，即功率因数越小，变压器实际输出有功功率较小。功率因数为0.9，变压器实际输出功率降低10%；功率因数为0.8时，变压器输出功率降低20%。因此，为实现建筑电气节能目标，需科学选取变压器实际容量，减少线路感抗提高用户自然功率因数，若选用提高系统功率因数方式，仍难以满足相关节能要求，建议采取无功补偿。10kV及其以下无功补偿建议在配电变压器低压侧实施集中补偿，且将其功率因数控制在0.9，高压侧功率因数按照当地区域内电力部门规定即可。电容器安装容量可依照以下计算：1）35kV变电所应按变压器容量10%-30%计算；2）10kV、20kV变电所按照变压器容量20%-30%计算。

2、降低变压器损耗

建筑变压器实际数量较多、容量大，最终总损耗需加以重视，所以采取合理的节能降耗技术措施，降低变压器实际耗损是重要节能举措。选用非晶合金铁芯变压器，具有低损耗、低噪音优势，处于空载工况下与常规产品相较，两者耗损之比为1：5，运行成本费用较低。根据实际状况，选取节能型变压器，及时将高能耗变压器予以更换，亦或将其进行改造升级，新建或改建建筑工程选用SL7、S9、SGB10等变压器，与传统常规变压器相较，SL7变压器10kV系列空载、短路损失分别为41.5%、13.9%；S9系列变压器与SL7相较，基于其基础上空载、短路损失分别降低5.9%、23.3%。变压器整体符合率较低条件下，其自身耗损占比较大，变压器整体效率较低；变压器实际负载处于40%-70%，其自身损耗较小^[2]。

3、配电线路节能

配电线路耗损是电气消耗能源重要模块，需采取针对性措施减少供配电线路损耗，是衡量供配电线路运行经济性重要指标，由于配电线路自身存在一定的电阻，只要存在电流通过便会形成功率损耗。建筑电气工程中，线路电流通常处于固定状态，若想减少线路耗损，需减少线路电阻方可实现。通过以下几种方式，减少线路电阻实际数值：①尽量选用电阻率较小的导线，最佳选择是铜芯导线、铝线次之；②尽量减少导线实际长度，线路实际设计过程中，需遵循多直线，少弯曲，以及低压配电中建议少重复性形成回路。变电所实际布设位置尽量接近负荷中心，以此减少供电半径；③增大导线面积，针对路径较长的线路，应保证满足载荷流量、保护配合及电压降要求基础上，选定线截面时，适当选用增加一节截面。

4、电气照明的节能

卤钨灯和白炽灯光效较低，整体使用年限较低，综合能效有待提升；高压钠灯、三基色荧光灯和高频无极综合能效较高，应积极推广及应用。细管荧光灯与粗管荧光灯在多个方面具有良好优势，利用细管荧光灯代替粗管，节能成效十分凸显；长管荧光灯光效与短管荧光灯可节省17%，整体综合能效为45%。敞开式灯具由于并未存在遮挡，发散整体光能较多，基于安全、美观等前提下，建议选用敞开式灯具。智能照明节能控制系统，可有效对灯具进行控制，具有较佳的节能成效，智能照明控制系统由多个子系统构成，涵盖系统单元、输入、输出单元，除电源设备之外，每一个单元内具有唯一的地址，依托软件控制其实际功能，该控制系统优势存在以下几方面：首先，照明设施控制系统依托高效管理，依照不同区域内实际运行状况，预先将其光照度予以布设，无需光照时将其关闭。多数条件下部分区域内无需将灯具打开至最亮，照明控制系统以最经济性能耗，为区域内提供最佳照明度。其次，智能照明控制系统可按照实际室内能见度，充分应用自然光，若必须条件下方可提供电能。最后，智能照明控制系统消除电网冲击，依托系统人工调整电压限值，延长灯具实际使用年限

^[3]。

5、风机、水泵节能

民用建筑中，风机和水泵作为使用频次较高的设备之一，对其进行节能至关重要。风机、水泵轴功率与其自身转速三次方成正相关，若转速处于固定状态，风机、水泵轴功率与风机风压、泵扬程成正比。因此，出于节能考量，需适当将风机或水泵实际流量变更，不建议选用常规变更阀门方式，建议适当调整电动机实际转速，以此实现调整其流量。交流异步电动机实际调速方式较多，如变更电动机定子频率、改变电动机磁极对数。

6、电梯节能技术

电梯动力系统节能技术，依托电梯再生能量回馈实现，将运行中负载机械依利用变频器，将其转化为电能持续性输送至交流电网中，亦或提供给临近设备使用，降低电机拖动系统单位时间内耗损电能。常规变频器多选用二极管整流桥，将交流电转化为直流电，最终通过逆变技术，将直流转化为交流，且电压、频率均可实现调整。二象限变频器选用二极管整流桥，难以实现能量双向流动，无法成功将点击回馈系统能量传送至电网中。IGBT功率模块应用可解决上述瓶颈，实现能量双向流动，将其作为整流桥不仅可调整功率因数，解决对电网谐波污染，同时实现能量顺利输送至电网中，实现节能目标。节能控制方案如下：（1）电动机发电电能并非是依托电阻热耗，而是利用直流侧电能以并联方式，与控制系统衔接，将发电能量合理分配至其他电梯，获取良好的节能成效；（2）发电电能过余状况下，发动机发电电能并非通过电阻耗热，利用整流逆变器将多余电能输送至电网中。

结束语

建筑业作为我国三大产业之一，随经济高速发展能耗损失持续性增长，其中消耗能源中多数是以电能方式消耗，所以有必要采取相应措施，降低电能实际耗损，达到降耗目标。因此，需掌握建筑电气设计特征及原则，综合考量多方面因素，采取多项技术措施，降低电能耗损，实现节能目标。

参考文献

【1】刘强.大型公共建筑中建筑电气节能设计研究[J].设备管理与维修,2020,469(7):161-163.

【2】李毅,王强.以目的为导向的居住建筑电气节能设计策略探讨[J].智能建筑电气技术,2019,13(2):1-5.

【3】张绪伟,石风刚.浅议建筑电气节能减排措施及光伏新能源的应用[J].建筑与装饰,2019(2):156-159.