建筑电气节能措施研究
【摘要】本文从建筑电气系统的优化设计入手，在设计阶段合理选择节能型变压器、电线电缆，优化配置节能型电动机;在运行中提高变压器的负载率，提高电动机的功率因数等，通过这些切实可行的具体措施，对建筑电气节能必将产生积极的作用。

【关键词】建筑电气;节能;原则;措施
0.前言
建筑电气节能是指在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下，合理配置建筑设备，并对其进行有效、科学的控制与管理，以尽量减少能源消耗，提高能源利用率，而不是简化建筑物的功能要求，降低其功能标准。

因此，遵循这个原则，建筑电气节能可从变压器的选择、供配电系统及线路设计、系统功率因数提高、照明节能、电动机节能、节电型低压电器的选用等多个方面采取措施。

1．合理选择变压器的规格、型号
变压器中存在着阻抗，它们消耗、浪费大量的电能。

变压器节能的实质就是:降低其有功功率损耗、提高其运行效率。

铁芯是变压器电磁感应的磁路。

磁通在铁芯中交变，会因其材质结构产生磁滞和涡流损耗。

非晶态合金应用于电力变压器的铁芯，具有特殊的磁特性，它与普通材料相比，同容量时可降低75%~80%的损耗。

目前已逐步推广。

1．１减小变压器的有功损耗
在选择变压器时，应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。

与
新系列节能型变压器，因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点，而在近年得到了广泛的应用，所以，设计应首选低损耗的节能变压器。

1．２提高变压器的负载率
电网在一天24h的运行过程中，它的负荷不可能总是处于稳定不变状态的，必定有高低起伏。

在正常情况下，每天起伏时间和高低幅度是有一定规律的，即所谓负荷高峰和负荷低谷。

如果这些“峰”与“谷”以曲线的波形来显示，那么波形越平坦就意味着电网电能被利用的越充分越合理。

为了尽可能减少变压器的自耗，也可通过调整负荷和改善变压器的运行方式来达到目的。

1．３尽量选用大容量的变压器
合理选择变压器容量，应使变压器在运行时的负载率尽可能接近最佳负载率，这是提高变压器的技术经济效益和搞好变压器节能的根本性措施。

当有多台变压器并联供电时，应根据实际负荷的大小来合理安排投入运行的变压器台数，以求达到最小的变压器自身损耗。

当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器，如需装机容量为
200okva，可选用2台1000kva，而不选用4台5o0kva。

因为选用变压器台数少可节能。

对于有2台以上的配电变压器的用户，当变压器的负载率相等时，变压器的负载损耗最小，所以应均衡变压器负荷，尽量使其负
载率相等。

如果各台变压器的负载率不相等，则应按各台变压器的负载率及时调整负荷，把负荷较大部分的负载及时切换到负载率较小的变压器上，以使各台变压器尽量都处于接近最佳负载率的运行状态。

变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离，因此当建筑物每层面积在1万平方米左右时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度。

2．合理选择电线和电缆
照明线路的损耗占输入电能的4%左右，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和各导线截面积。

由于线路存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗和无功功率损耗。

应选用电阻率较小的材质做导线，铜芯最佳但又要贯彻节约用铜的原则。

减少线路的损耗应从以下几方面入手:
2．１减小导线长度
线路尽可能走直线，少走弯路以减少导线长度;低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失;变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离，当建筑物每层平面在10000平方米左右时，至少要设2两个变配电所，以减少干线的长度。

2．２增大导线截面
首先，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，所增加的费用为m，由于节约能耗而减少的年运行费用为m，则m/m为回收年限，
若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。

一般而言，导线截面小于70平方厘米，线路长度超过100米的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。

其次，利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

选择线芯截面时，技术性和经济性是相互依存的两个方面。

按经济电流选择电缆截面可节约总费用，节省能源，有利于环境保护，具有明显的经济效益和社会效益。

按照经济电流选择的电缆截面通常大于按照载流量所选的截面，但总费用支出会很小，而且增加的初期投资一般仅需2~4年即可收回。

由此可见，按经济电流选择电缆截面经济效益十分明显。

3．电动机节能的途径
减少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。

在建筑工程中应选用高效率的电动机。

选择电动机类型时，必须正确掌握负荷特性，弄清楚负荷是连续的还是断续的。

若为连续负荷，要了解电动机的输出功率是否与各种负荷相匹配，如果是风机和泵等平方递减的负荷特性，在轻载时打开风门和阀门，采用调速电动机在低速运行，可以节约电能。

断续负荷时，要了解轻负荷时能否停止电动机的运行，或运行中能否把多余的能量释放出来。

如果即使轻负荷时也不能停止电动机的工作，则应考虑采用交流变频调速装置。

在民用建筑中，动力负荷主要是风机和水泵电动机类，所以对
风机和水泵采取节能措施是十分必要的，而一般水泵电动机的容量是根据可能出现的最大负荷来选择的。

而水泵在运行过程根据需求情况水流量是变化的。

水泵的工作特性是流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。

当流量减少一半时采用调速的方法将电动机的转速降低一半，则这时电动机的轴功率只是额定功率的1/8，对于需要变流量运行的水泵采用调速技术可大幅度的降低能耗。

目前变频调速是一种高效能的调速方式，可以在保持正常转差率下运转实现无级调速，可以在低速运行时使电动机输出最大转矩不变，起到了节能降耗的目的。

4．提高功率因数
在民用建筑中，为减少无功功率流动引起的损耗，应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10kw的风机、水泵、传送带等，电动机端设置就地补偿装置。

对空调主机及冷冻泵等，常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿。

但若供电距高超过20m时，也最好采用就地补偿。

电动机就地补偿装置的接线有两种方式。

一是并接在热元件的一次线之后，热元件的整定电流应按补偿后的电机工作电流计，这种接线适合新安装的电机;另一种是装补偿电容器于接触器主接点之后，热元件一次线圈之前，热元件的整定电流不计补偿的影响，适合于进行改造的电机接线。

这样做可使电容器与电动机一起投切。

负荷较平稳的电动机采用就地补偿，因为负载变动时，电动机
端电压也变化，使电容器放电没有完成又开始充电，这时，电容器会产生无功浪涌电流，易使电机产生过电压而损坏。

因此断续负载，如电梯、自动扶梯、自动步行道等不应在电动机端加装补偿电容器。

如星三角起动的异步电机不能在电动机端安装补偿电容器，因为在起动过程中有开路、闭路瞬时转换，使电容器在放电瞬间又充电，会使电机过电压而损坏。

正确设计和选用变流装置，对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或晶闸管整流装置，取代变流机组、汞弧整流器等直流电源设备。

限制电动机和电焊机的空载运转。

对空载率大于50%的电动机和电焊机，可安装空载断电装置;对大、中型连续运行的胶带运输系统，可采用空载自停控制装置:对大型非连续运转的异步笼型风机、泵类电动机，宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式，以节省电能。

条件允许时，采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机，在经济合算的前提下，也可采用异步电机同步化运行。

5．结语
总之，通过本文节能分析，确定了配电变压器的选型、最佳运行方式、最佳负载率等，提出了切实可行的节能方案，不仅对电气节能起到积极的作用，而且对其他新建区域配电变压器的节能也具有指导作用。

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