关于建筑电气设计中节能设计要点研究分析摘要：从建筑电气设计中的供配电系统节能、变压器节能、电动机动力系统节能、照明系统节能等方面详细分析了建筑电气设计中具体的节能策略，并进行了归纳总结。
关键词：建筑电气设计；供配电系统；节能设计
1建筑电气节能设计的要点研究
在供配电系统中的用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，并从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。
可以采取以下措施来降低这部分损耗：在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等；电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯等；用静电电容器进行无功补偿。
电容器产生的超前无功电流，可以抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数、同时又减少整体无功电流的目的。
对于供电线路，应从以下几个方面考虑减少线路损耗：①尽量选用电阻率较小的导线；②设计线路尽量走直线，在低压配电中尽可能不走回头路，变电所应靠近负荷中心，以减小供电半径；③增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降等要求的前提下，在选定线截面时加大1级，虽然增加了线路费用
1.1供配电系统节能
应采取提高系统的运行电压和功率因数，减少无功功率及导线中的电阻，降低供配电系统线路损耗等措施。
节能途径主要有：
(1)根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级；
(2)变电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗，电力用户内部变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，可切除部分变压器，从而减少损耗；
(3)降低线路电阻，线路截面选择要与国际接轨，推广应用
iec287-3—2/1995“电力电缆截面的经济最佳化”，按经济电流密度法合理选择导线截面，以减少损耗。
此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路损耗；
(4)传输上可以采用提高电压等级的方法。
通过计算可知，当电压提高10%线损可降低17.4%，因此，提高电压传输，是降低线损的有效途径；
(5)提高功率因数减少电能损耗。
线损与电力用户的功率因数的2次方成反比，故提高功率因数也是降损的有效措施。
提高功率因数，可从合理选用电气设备容量及装设并联补偿电容器2个方面着手。
1.2变压器节能
变压器的损耗主要分为2部分：①与负载无关的空载损失。
变
压器空载时，空载电流i0很小，在绕组中引起的铜损pcu可忽略不计，空载损失p0可视为与铁损pfe相等。
而铁损由磁滞损失与涡流损耗组成，这两项损耗近似与一次线路电压u1的平方成正比，只要运行一次电压不变，则铁损不变；②与负载成平方比的负载损失。
变压器有载时，除了固定铁损外，还存在由于电流通过1次、2次线圈的电阻损耗，即铜耗pcu在不同负载条件下，变压器的总损耗为pcu与pfe之和。
变压器的有功功率损耗可用下式表示：△p=p0+β2pk式中：△p为变压器的有功损耗；p0为变压器的空载损耗；pk为变压器的短路损耗；β为变压器的负载率。
(1)降低空载损耗。
p0作为变压器的空载损耗，又称为铁损，他是由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料和铁芯制造工艺等有关，而与负荷大小无关，所以变压器应选用节能型的油浸变压器或干式变压器，它们均采用优质冷轧取向硅钢片，由于“取向”处理时硅钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗，5°全斜接缝结构使接缝密合性好以减少漏磁损耗；
(2)降低负载损耗。
pk为变压器额定负载传输的损耗又称为变压器线损，其值取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，因此，需要考虑选用阻值较小的绕组，如选用铜芯变压器等；
(3)选择适宜的负载率。
根据公式β=s/sn，sn为变压器额定容量，s为变压器运行中的实际容量，β2pk用微分求其极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时，变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此，也
不是最节能的。
综合多方面因素，同时考虑变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间；
(4)优化变压器的运行方式。
对负荷进行合理分配，选择容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区，同一变电站的变压器尽量并联运行，根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数。
另外，还需考虑控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，减少变压器、电动机、线路等的损耗，降低变压器的运行环境温度，平衡三相负荷，合理选择变压器的接线方式等因素。
1.3电动机动力系统节能
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。
(1)选用高效率电动机。
提高电动机的效率和功率因素，是减少电动机的电能损耗的主要途径。
与普通电动机相比，高效电动机的效率要高3%～6%，平均功率因数高7%～9%，总损耗减少20%～30%，因而具有较好的节电效果。
所以在设计和技术改造中，应选用y、yz、yzr等新系列高效率电动机，以节省电能。
另一方面，高效电机价格比普通电机要高20%～30%，故采用时要考虑资金回收期，即能在短期内靠节电费用收回多付的设备费用。
一般符合下列条件时可选用高效电机：①负载率在0.6以上；②每年连续运行时间在3 000 h以上；③电机运行时无频繁启停(最好是轻载启动，如风机、水泵类负载)；④单机容量较大；
(2)选用交流变频调速装置。
大力推广交流电机调速节电技术，是当前我国节约电能的措施之一。
采用变频调速装置，使电机在负载下降时，自动调节转速，从而与负载的变化相适应，即提高了电机在轻载时的效率，达到节能的目的。
目前，用普通晶闸管gtr(大功率晶体管)、gto(门极可关断开关)、igbt(绝缘门双极晶体管)等电力电子器件组成的静止变频器对异步电动机进行调速已广泛应用。
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。