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[摘 要] 本文结合作者多年来对建筑电气节能工作的相关经验，对建筑电气节能措施方法进行了分析。
[关键词] 建筑电气 节能措施 照明节能
引言
近年来，我国一直在倡导“节约能源”。只因我国是个能源消费大国，而能源又相当短缺。由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。节能问题一直也是我国发展国民经济的一项长远战略方针。面对这一情况本文从供配电系统入手，阐述“电气节能措施”的应用和选择。
1.供配电系统的节能措施
1.1供配电系统设计
供配电系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。
供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
供配电系统设计除应遵守本规范外，尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。
1.2正确选用变压器
选择变压器最重要的就是看变压器的额定容量，变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的。因变压器的主要作用是传输电能，额定容量是它的主要参数。而变压器节能就是降低损耗,提高运行效率。所以电压低，容量大时电流大，损耗就增大；电压高，容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大，因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。变压器在起着降压和传递电功率的过程中自身要产生有功率和无功功率的损耗，而不同时期生产的变压器其技术特性存在着很大差异。因此择优选择技术参数好的变压器十分重要。并且合理调整负荷，使变压器在经济区运行。
1.2.1选用低能耗的变压器
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb＝Po＋PkB2
式中：△Pb—变压器有功损耗（kW）；
Po—变压器的空载有功损耗（kW）；
Pk—变压器的短路有功损耗（kW）；
B2—变压器的负载率(%)。
综上所述变压器的有功功率损耗由空载损耗和短路有功损耗及变压器的负载率组成,是负载率B的二次函数,其特性为一条以Po为原点的抛物线。衡量一台变压器的运行方式是否经济的一个重要指标是它的运行效率。
即η=(P2/P1)×100%
式中：P1—变压器的输入有功功
率 ；
P2—变压器的输出有功功率。
所以应选用低损耗变压器，其高导磁的优质冷轧矽钢片，由于“取向”作用，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；具有低能耗、重量轻、效率高、抗冲击等优点，在节电和降低运行费用方面有着显著的效果。
1.2.2 合理选择变压器容量和数量
选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，正确选择容量与负荷相匹配的变压器，使其工作在高效区内。
1.3提高功率因数和负荷率
变压器效率与变压器负荷和损耗有关,也与负荷的功率因数有关。一般情况负荷率在0.3～0.75时,是经济运行区; 负荷率在0.5～0.6 时,变压器效率最高。负荷一定时,功率因数越高变压器效率亦越高。
变压器损耗主要是铁损和铜损，提高变压器二次侧功率因数，可使总的负荷电流减少，从而减少铜损。
改善系统功率因数，可以改善线路及变压器的电压损失，由此提高了现有设备和线路的供配电能力。由于提高了功率因数，减少了无功功率，供给同一负荷功率所需的视在功率和负荷电流均减少，可以选择较小的变压器容量和线路截面，达到减少投资的目的。对现有设备而言，提高了功率因数，变压器容量和线路截面就有了富余，可增加用电设备，也就等于直接增大了配电系统的供电能力。
提高功率因数的措施主要有：
自然调整法：
合理选用电气设备的容量，提高负荷率；尽量减少用电设备的空载运行时间，提高设备的自然功率因数。
采用移相电容器进行补偿：
变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿；对用电设备集中的采用成组补偿，供电点距离较远且无功功率较大的采用就地补偿。
1.4 电力电缆的选择
1.4.1 电气线路上的有功功率损耗
电气线路上的有功功率损耗为：
△P＝3I2R×10-3＝（P2×R）/（U2×COS2φ）10-3
式中：△P——三相输电线路的功率损耗（kW）；
P ——线路输电的有功功率（kW）；
I ——线电流（A）；
R ——线路电阻（Ω）；
U ——线电压（V ） ；
COSφ——电力线路的功率因数。
由上式可知线损△P受线路输电的有功功率P、线路电阻R、线电压U、功率因数COSφ等影响，当线路上的电流一定时，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。即线路的阻抗和感抗、导体材质、截面积等。
1.4.2 按经济电流选择
电缆截面的选择除技术条件外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。通常按经济条件选择的截面要大于按技术条件选择的截面1～2级，由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初投资加大。经计算加大截面节约能耗而减少了年运行费，一般2～4年即可收回投资。从发展的角度看，按经济电流条件选择电缆有利于电缆的节能降耗。
2.电动机的节能措施
降低电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在高层住宅中电梯、水泵、风机等以交流电动机拖动的电气设备运行所产生的电费，约占公摊电费的30％左右。因此，交流电动机的节电降损十分重要,应积极采用高效节能型电动机，如YX系列高效电动机又比Y系列电动机效率提高3％。要根据负载情况选用容量合适的电动机。电动机效率指标是指在额定负载运行下的数值，在非额定负载下，其数值一般比额定值时低。电动机在负载率为 75％～100％之间运行效率最高。在此负载率范围内使用，节电效果最好。一般来讲，选择电动机的额定功率比负载实际功率高10%左右。当电动机的平均负载为70%以上时，电动机的效率与额定效率差不多，可以认为容量合适。当电动机的平均负载为45%～70%时，电动机的效率与额定效率稍低，要经过计算才能决定是否将容量减小。当电动机的平均负载为25%～40%时，应当选择容量相当的电动机，或将电动机绕组由△接法改为Y接法。负载率低不仅效率低，还会降低功率因数。
根据负荷变化情况选择交流电动机调速方式，也是降损节能的有效措施。原国家经委（87）78号文明确指出：交流调速的风机、水泵和其他设备，可比定速阀门挡板等节流方法节约更多的电力。高层住宅中大量的电动机是用来驱动水泵、风机等设备，这类设备的特点是耗用的轴功率和转速有关，且在运行过程中需要调节负载量。
从功率与负载量的关系可知，采用变速调节在同样负载量下所需的轴功率比常规定速阀门调节要小，且轻载时效果更明显。这是由于变速调节没有阀门阻力损耗的缘故。因此，对上述负载选用各种形式的变速电动机来代替一般电动机，平均节电约 40％。
要改变电动机转速有三种办法：改变电机极数、改变转差率或改变电源频率。目前，常用的调速方式主要有变级调速、电磁耦合器调速、交流变频调速。变极多速电动机是通过改变绕组的接法来改变电动机的极数及输出功率，使一台电动机具有多种转速和输出功率。它结构简单、运行可靠，但是不能无级调速。电磁耦合器调速是在普通电动机上加接一个电磁耦合器，且通过调节励磁电流来实现调速。它是一种恒转矩无级调速，调速范围广，控制功率小。变频调速是通过由电子元件组成的变频器及相应的辅助控制装置，来改变电动机的输入电压和频率以实现电动机的调速。与其他方法相比，变频调速具有自身损耗小，效率高，调速精度高的优点，通过微机还可以进行闭环自动控制，是理想的调速方法，尤其适用于高层建筑中水泵、风机、电梯等电动机的调速。
另一方面提高控制技术，尽量减小交流电动机的起动、制动次数也是降损节能的有效措施，因为电动机起动时的大电流会造成电能损耗，电机停止时会产生制动能耗。采用控制技术监视各类生活、消防水箱的水容量，并科学地控制水泵起动的台数、相隔的时间能减少电动机起动、制动次数。
高层住宅中应合理选择电梯的速度、吨位及控制方式，一个出入口有多台电梯的要采用并联控制功能，不仅能有效地减少单台电梯的每日起动、制动次数，还能大大减少单台电梯日平均行程，有效地节约了电能。将多台电梯分区运行也是减少电梯起动、制动次数的好方法。
3.照明系统的节能措施
我国建筑照明现状随着建设事业而迅速发展，据估计，我国年照明用电量占总发电量的10％左右，而且以低效照明为主，节能潜力很大。影响照明的用电有诸多因素，主要集中在电光源及其控制时间上，并且受灯具的光效比、环境的反射系数等影响，节约照明用电的措施应从以下几方面入手。
3.1根据工作性质确定合理的照明方式和照度
应分析工作的特点、难度、精度和持续时间及其对照明的要求等，据此参照照度标准提供科学、合理的照明。对工作地点固定、人员活动范围小的工作场所应尽量采用局部照明或辅助照明。
3.2采用高效节电新光源和照明系数高的灯具
高效节电新光源的主要优点在于：一是效率高，即单位电功率所产生的光通量高，而以热的形式损失的能量少；二是显色性好，即在获得同等视觉效果的情况下，可减少电力消耗。因此应根据使用场合的特点，应尽量采用节电新光源。白炽灯的发光效率最低，应采用高效节能荧光灯，并使用节电型电子镇流器，以减低在镇流器上的电力损耗。除此要考虑灯具在通风散热、减少积灰和维护保养等方面的便利。使灯具的照明利用系数高。
3.3加强灯具的清扫和维护， 提高其照明利用系数
灯具上积灰会严重地降低照度，灰垢还会污损灯具，减短其寿命。因此应定期清扫灯具灰尘，去除积垢，以保持灯具较高的照明利用系数。
3.4充分利用自然光， 减少点灯时间
住宅建筑充分利用自然采光，特别是电梯前室，白天可以利用自然光，通过透光率较好的玻璃窗，以达到充分利用自然光的目的。
照明系统从以上几个方面加以控制，可以取得良好的节能效果；如一只20W电子节能荧光灯的光通量等于一只100W白炽灯的光通量，将其布置在公共走道、消防通道等场所节电效果明显。根据电子技术的发展，在高层住宅广泛采用发光二极管标示灯取代白炽灯、荧光灯标示灯；电子镇流器取代铁心、线圈镇流器；电子调光器；延时开关、光控开关、声控开关、感应式开关取代跷板式开关，控制住宅楼梯照明可使得照明更贴近实际需求，会大幅降低照明能耗。
4.结语
根据社会相应的节能要求，为实现“节电能、降电耗”的目的，通过科学的管理、精心的考虑、反复的比较方案。建筑电气技术工作着应采取行之有效的节能措施，真正达到节能的目的，实现供配电系统及用电设备的经济运行。
[关键词] 建筑电气 节能措施 照明节能
引言
近年来，我国一直在倡导“节约能源”。只因我国是个能源消费大国，而能源又相当短缺。由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。节能问题一直也是我国发展国民经济的一项长远战略方针。面对这一情况本文从供配电系统入手，阐述“电气节能措施”的应用和选择。
1.供配电系统的节能措施
1.1供配电系统设计
供配电系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。
供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
供配电系统设计除应遵守本规范外，尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。
1.2正确选用变压器
选择变压器最重要的就是看变压器的额定容量，变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的。因变压器的主要作用是传输电能，额定容量是它的主要参数。而变压器节能就是降低损耗,提高运行效率。所以电压低，容量大时电流大，损耗就增大；电压高，容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大，因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。变压器在起着降压和传递电功率的过程中自身要产生有功率和无功功率的损耗，而不同时期生产的变压器其技术特性存在着很大差异。因此择优选择技术参数好的变压器十分重要。并且合理调整负荷，使变压器在经济区运行。
1.2.1选用低能耗的变压器
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb＝Po＋PkB2
式中：△Pb—变压器有功损耗（kW）；
Po—变压器的空载有功损耗（kW）；
Pk—变压器的短路有功损耗（kW）；
B2—变压器的负载率(%)。
综上所述变压器的有功功率损耗由空载损耗和短路有功损耗及变压器的负载率组成,是负载率B的二次函数,其特性为一条以Po为原点的抛物线。衡量一台变压器的运行方式是否经济的一个重要指标是它的运行效率。
即η=(P2/P1)×100%
式中：P1—变压器的输入有功功
率 ；
P2—变压器的输出有功功率。
所以应选用低损耗变压器，其高导磁的优质冷轧矽钢片，由于“取向”作用，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；具有低能耗、重量轻、效率高、抗冲击等优点，在节电和降低运行费用方面有着显著的效果。
1.2.2 合理选择变压器容量和数量
选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，正确选择容量与负荷相匹配的变压器，使其工作在高效区内。
1.3提高功率因数和负荷率
变压器效率与变压器负荷和损耗有关,也与负荷的功率因数有关。一般情况负荷率在0.3～0.75时,是经济运行区; 负荷率在0.5～0.6 时,变压器效率最高。负荷一定时,功率因数越高变压器效率亦越高。
变压器损耗主要是铁损和铜损，提高变压器二次侧功率因数，可使总的负荷电流减少，从而减少铜损。
改善系统功率因数，可以改善线路及变压器的电压损失，由此提高了现有设备和线路的供配电能力。由于提高了功率因数，减少了无功功率，供给同一负荷功率所需的视在功率和负荷电流均减少，可以选择较小的变压器容量和线路截面，达到减少投资的目的。对现有设备而言，提高了功率因数，变压器容量和线路截面就有了富余，可增加用电设备，也就等于直接增大了配电系统的供电能力。
提高功率因数的措施主要有：
自然调整法：
合理选用电气设备的容量，提高负荷率；尽量减少用电设备的空载运行时间，提高设备的自然功率因数。
采用移相电容器进行补偿：
变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿；对用电设备集中的采用成组补偿，供电点距离较远且无功功率较大的采用就地补偿。
1.4 电力电缆的选择
1.4.1 电气线路上的有功功率损耗
电气线路上的有功功率损耗为：
△P＝3I2R×10-3＝（P2×R）/（U2×COS2φ）10-3
式中：△P——三相输电线路的功率损耗（kW）；
P ——线路输电的有功功率（kW）；
I ——线电流（A）；
R ——线路电阻（Ω）；
U ——线电压（V ） ；
COSφ——电力线路的功率因数。
由上式可知线损△P受线路输电的有功功率P、线路电阻R、线电压U、功率因数COSφ等影响，当线路上的电流一定时，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。即线路的阻抗和感抗、导体材质、截面积等。
1.4.2 按经济电流选择
电缆截面的选择除技术条件外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。通常按经济条件选择的截面要大于按技术条件选择的截面1～2级，由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初投资加大。经计算加大截面节约能耗而减少了年运行费，一般2～4年即可收回投资。从发展的角度看，按经济电流条件选择电缆有利于电缆的节能降耗。
2.电动机的节能措施
降低电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在高层住宅中电梯、水泵、风机等以交流电动机拖动的电气设备运行所产生的电费，约占公摊电费的30％左右。因此，交流电动机的节电降损十分重要,应积极采用高效节能型电动机，如YX系列高效电动机又比Y系列电动机效率提高3％。要根据负载情况选用容量合适的电动机。电动机效率指标是指在额定负载运行下的数值，在非额定负载下，其数值一般比额定值时低。电动机在负载率为 75％～100％之间运行效率最高。在此负载率范围内使用，节电效果最好。一般来讲，选择电动机的额定功率比负载实际功率高10%左右。当电动机的平均负载为70%以上时，电动机的效率与额定效率差不多，可以认为容量合适。当电动机的平均负载为45%～70%时，电动机的效率与额定效率稍低，要经过计算才能决定是否将容量减小。当电动机的平均负载为25%～40%时，应当选择容量相当的电动机，或将电动机绕组由△接法改为Y接法。负载率低不仅效率低，还会降低功率因数。
根据负荷变化情况选择交流电动机调速方式，也是降损节能的有效措施。原国家经委（87）78号文明确指出：交流调速的风机、水泵和其他设备，可比定速阀门挡板等节流方法节约更多的电力。高层住宅中大量的电动机是用来驱动水泵、风机等设备，这类设备的特点是耗用的轴功率和转速有关，且在运行过程中需要调节负载量。
从功率与负载量的关系可知，采用变速调节在同样负载量下所需的轴功率比常规定速阀门调节要小，且轻载时效果更明显。这是由于变速调节没有阀门阻力损耗的缘故。因此，对上述负载选用各种形式的变速电动机来代替一般电动机，平均节电约 40％。
要改变电动机转速有三种办法：改变电机极数、改变转差率或改变电源频率。目前，常用的调速方式主要有变级调速、电磁耦合器调速、交流变频调速。变极多速电动机是通过改变绕组的接法来改变电动机的极数及输出功率，使一台电动机具有多种转速和输出功率。它结构简单、运行可靠，但是不能无级调速。电磁耦合器调速是在普通电动机上加接一个电磁耦合器，且通过调节励磁电流来实现调速。它是一种恒转矩无级调速，调速范围广，控制功率小。变频调速是通过由电子元件组成的变频器及相应的辅助控制装置，来改变电动机的输入电压和频率以实现电动机的调速。与其他方法相比，变频调速具有自身损耗小，效率高，调速精度高的优点，通过微机还可以进行闭环自动控制，是理想的调速方法，尤其适用于高层建筑中水泵、风机、电梯等电动机的调速。
另一方面提高控制技术，尽量减小交流电动机的起动、制动次数也是降损节能的有效措施，因为电动机起动时的大电流会造成电能损耗，电机停止时会产生制动能耗。采用控制技术监视各类生活、消防水箱的水容量，并科学地控制水泵起动的台数、相隔的时间能减少电动机起动、制动次数。
高层住宅中应合理选择电梯的速度、吨位及控制方式，一个出入口有多台电梯的要采用并联控制功能，不仅能有效地减少单台电梯的每日起动、制动次数，还能大大减少单台电梯日平均行程，有效地节约了电能。将多台电梯分区运行也是减少电梯起动、制动次数的好方法。
3.照明系统的节能措施
我国建筑照明现状随着建设事业而迅速发展，据估计，我国年照明用电量占总发电量的10％左右，而且以低效照明为主，节能潜力很大。影响照明的用电有诸多因素，主要集中在电光源及其控制时间上，并且受灯具的光效比、环境的反射系数等影响，节约照明用电的措施应从以下几方面入手。
3.1根据工作性质确定合理的照明方式和照度
应分析工作的特点、难度、精度和持续时间及其对照明的要求等，据此参照照度标准提供科学、合理的照明。对工作地点固定、人员活动范围小的工作场所应尽量采用局部照明或辅助照明。
3.2采用高效节电新光源和照明系数高的灯具
高效节电新光源的主要优点在于：一是效率高，即单位电功率所产生的光通量高，而以热的形式损失的能量少；二是显色性好，即在获得同等视觉效果的情况下，可减少电力消耗。因此应根据使用场合的特点，应尽量采用节电新光源。白炽灯的发光效率最低，应采用高效节能荧光灯，并使用节电型电子镇流器，以减低在镇流器上的电力损耗。除此要考虑灯具在通风散热、减少积灰和维护保养等方面的便利。使灯具的照明利用系数高。
3.3加强灯具的清扫和维护， 提高其照明利用系数
灯具上积灰会严重地降低照度，灰垢还会污损灯具，减短其寿命。因此应定期清扫灯具灰尘，去除积垢，以保持灯具较高的照明利用系数。
3.4充分利用自然光， 减少点灯时间
住宅建筑充分利用自然采光，特别是电梯前室，白天可以利用自然光，通过透光率较好的玻璃窗，以达到充分利用自然光的目的。
照明系统从以上几个方面加以控制，可以取得良好的节能效果；如一只20W电子节能荧光灯的光通量等于一只100W白炽灯的光通量，将其布置在公共走道、消防通道等场所节电效果明显。根据电子技术的发展，在高层住宅广泛采用发光二极管标示灯取代白炽灯、荧光灯标示灯；电子镇流器取代铁心、线圈镇流器；电子调光器；延时开关、光控开关、声控开关、感应式开关取代跷板式开关，控制住宅楼梯照明可使得照明更贴近实际需求，会大幅降低照明能耗。
4.结语
根据社会相应的节能要求，为实现“节电能、降电耗”的目的，通过科学的管理、精心的考虑、反复的比较方案。建筑电气技术工作着应采取行之有效的节能措施，真正达到节能的目的，实现供配电系统及用电设备的经济运行。