建筑电气综合节能技术，建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术

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版本：电力工程(配电技术

节约能源、保护环境是我国长期的重要方针，也是全世界关注的重要课题。 建筑节能已成为时代的需要，而电气节能是建筑节能的一部分。 因此，电气设计人员在设计过程中，需要进行方案比较，从可靠性、经济性及节能等方面综合考虑，通过合理的运行方案减少不必要的能耗。 本次主题将从多个方面探讨建筑电气节能技术，希望对电气设计者有所帮助。

建筑电气节能设计首先应遵循的三个原则。

满足建筑物的功能

满足照明照度、色温、显色指数的舒适性空调的温度和新风量，即满足舒适卫生的上下、左右的运输通道畅通； 满足娱乐场所部分电气设施用电、展厅工艺照明及用电等特殊工艺要求。

考虑实际的经济效果

节能要考虑国情和经济效益，不能为了节能而跨高地消耗投资，增加运行费用。 应该在几年或短时间内用节能效果回收增加的投资。

节约浪费的能源

节能的着眼点是节约浪费的能源。 首先找出哪个地方的能耗与建筑物发挥功能无关，然后考虑采取什么措施节能。 例如，变压器功率损耗、传输功率的线路上的有效损耗都是无用的能量损耗； 另外，在大照明容量的情况下，必须采用先进的技术来降低能耗。 因此，节能措施也必须贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

其次，从多方面解析建筑电气节能技术。

一.负荷核算

负荷计算是电气设计的基础工作，如果负荷计算不准确，不仅会造成设备选择不当，而且会给配电系统的运行带来安全隐患。 实际工程中经常出现负荷计算过大的问题，直接一次投资过大，运行成本高。

计划阶段负荷计算一般选择符合密度法； 方案设计阶段负荷计算一般选用单位指标法； 施工图设计阶段的负荷计算一般使用必要的系数法。

计划单位建设用地负荷指标见表1。

表1规划单位建设用地负荷指标

计划单位建筑面积负荷指标见表2。

表2计划单位建筑面积负荷指标

各类建筑物用电指标见表3。

表3各类建筑物用电指标

电气设备的需求系数及功率因数如表4所示。

表4用电设备的需求系数及功率因数

二.提高系统功率因数

提高功率因数对节能有很大的影响，功率因数越小，变压器的实际可输出有功功率越小。

实际输出功率和功率因数呈线性减少关系。 功率因数为0.9时，变压器实际输出减少10%； 功率因数为0.8时，变压器实际输出功率减少20%； 功率因数为1时，变压器输出功率可以达到额定容量。

因此，应合理选择变压器容量、电缆及敷设方式等措施，减少线路感应电阻，提高用户自然力系数。 采用提高自然力率措施仍达不到要求的，应进行无功补偿。 10kV以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因数不宜低于0.9。 高压侧的功率因数指标必须符合当地供电部门的规定。

电容器的安装容量可以如下计算。

1 ) 35kV变电站可按变压器容量的10%~30%计算。

2 ) 10kV、20kV变电站可按变压器容量的20%~30%计算。

三.降低变压器损耗

非晶铁芯变压器具有低噪声、低损耗等特点，其空载损耗仅为普通产品的五分之一，且全密封免维护，运行成本极低。 选择高能效变压器，更换或改造高能效变压器。 或改建工程应选用SL7、S9、sc(b ) 9、SGB10及SGB11-R等型号的节能型变压器。 与传统产品相比，SL7无励磁调压变压器，10kV系列空载损耗和短路损耗分别下降41.5%和13.9%； S9系列变压器与SL7系列变压器相比，空载损耗和短路损耗分别下降了5.9%和23.3%。 SGB11-R系列卷铁芯干式变压器比sc(b ) 9系列变压器空载损耗降低40%，空载电流降低70%~85%； 比SGB10系列变压器空载损耗降低24%，负载损耗降低11.7%。 S11系列是目前较为普及的低损耗变压器，空载损耗比S9系列低75%左右，其负载损耗与S9系列变压器相当。

的负载率较低时，变压器自身损耗所占比例较大，变压器效率较低的负载率在40%~70%之间，其效率最高，自身损耗最小； 负载率过高，损失明显增大。

四.配电线路节能设计

减少配电线路的线损是配电线路经济运行的重要指标，由于配电线路存在阻力，电流通过会产生电能损耗。 在具体工程中，线路的电流一般不变，为了减少线损，只能尽量减少线路电阻。

1 )尽量选择电阻率小的导线。 例如铜芯导线较好，铝线次之。

2 )尽量缩短导线长度，线路尽量直线避弯，低压配电尽量避弯或避弯设计。 变电站应尽量靠近负荷中心，减少供电半径。

3 )增大导线截面积，对于长线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及压降要求的前提下，在选择线截面时增大一次线截面。 像这样增加的线路费用，通过节约能源消耗来削减年运行费用，综合考虑节能经济的话是合算的。

五.电气照明节能

卤钨灯和白炽灯效果差，寿命短，综合能效低。 高压钠灯、三基色荧光灯和高频无极灯综合能效高，应大力推广。

细管粗管荧光灯在光效、汞用量等方面具有无可比拟的优势，用细管荧光灯代替粗管荧光灯节能效果非常明显。 长管荧光灯比短管荧光灯的光效约高17%，综合能效约高45%。

开放型的照明器具没有遮蔽，所以来自照明器具的光能多，其效率应该是最高的。 如果眩光、美观和安全能够满足要求，请尽量选择开放式灯光。

体育照明用的高强度气体放电灯通常使用金属卤化物灯，其灯效率推荐70%以上。

采用智能照明节能控制系统控制灯具，可以起到显著的节能效果。 智能照明控制系统是总线式的标准局域网络。 由系统单元、输入单元、输出单元3部分构成。 所有单元器件均内置微处理器和存储器单元，通过5种数据通信线连接控制设备构成“牵手”网络。 为每个设备设置唯一的地址(电源设备除外)，并在软件中设置其功能。 智能照明节能控制系统的优越性有以下几点。

1 )照明设备控制系统通过合理管理，利用智能时钟管理器，可按日期、时间根据各功能区域运行情况提前进行照度设置，不需要照明时，必须关灯； 在许多情况下，大多数地区不需要实际将灯全部点亮或最亮，而照明设施控制系统在会议室或休息室等公共区域(可以提供最经济的能耗最舒适的照明)使用移动检测功能，在有人进入时打开灯

2 )智能照明控制系统自动调节照度的方式，可以充分利用室外自然光，只在需要的时候让灯光达到所需亮度，节电效果明显。

3 )智能照明控制系统成功地抑制了电网的浪涌电压和浪涌电压，还可以通过系统人为确定限压，提高灯具寿命。 采用软启动和软关断技术，避免灯点亮时电流对灯丝的热冲击，进一步延长灯的寿命。

六.风机、水泵节能

在民用建筑中，风机和水泵是使用量最大的动力设备之一，其节能意义重大。

风机、水泵的轴功率与其转速的三次方成正比。 如果转速不变，风机、水泵的轴功率与风机风压、泵扬程成正比。 因此，从节能的角度来看，需要改变鼓风机和水泵的流量时，需要采用改变电机转速的方法来调节流量以实现节能，而不是采用普通的改变风门和阀门开度的方法来调节。 当转速下降到额定转速的一半时，实际功率只有额定功率的12.5%，节能效果非常好。

交流异步电动机的调速方法如下。

1 )改变交流电动机定子频率。

2 )改变电动机磁极对数。

3 )调节异步电动机转差率。

具体调速方法有变压、电磁离合器、双馈电机调速、变极对数、变频变压等。

泵、风机系统的调节方式，根据工作流量变化规律的管路性能曲线静扬程占总扬程的比例或风机容量大小； 调节装置价格的高低、可靠性、调整效率、功率因数特性等。 全面测定后，选择最佳调节方式，必要时进行全面的经济技术分析比较。

七.电梯节能技术

电梯动力系统的节能技术可以通过电梯再生能量的反馈来实现，将运动中负载的机械能通过变频转换成电能返回交流电网，或用于附近其他用电设备，电机拖动系统简单易行常见的逆变器大多采用二极管整流桥将交流电转换为直流电，然后采用IGBT逆变技术将直流电转换为电压、频率可调的交流电。 这种变频器只能在电动状态下工作，所以称为双象限变频器。 双象限逆变器由于采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，无法将电机返回系统的能量返回电网。 在一些电动机反馈能量的APP应用中，如电梯、提升机设备、离心机系统等，只能在双象限变频器中增加电阻制动单元，消耗电动机反馈的能量。

IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，采用IGBT作为整流桥，通过高速、高运算能力的DSP产生SPWM控制脉冲。 另一方面，可以调节输入功率因数，消除电网谐波污染，使变频器真正成为绿色产品； 另一方面，可以将从电动机再生的能量返回电网，获得节能效果。

节能控制方案如下。

1 )电动机产生的电能不是电阻热耗，而是通过直流侧功率并联控制系统，将产生的能量合理分配给其他用电电梯，实现节能。

2 )发电能量过剩时，电动机发出的电力不是电阻消耗热量，而是对逆变器进行整流后将其电力回馈给电网。

3 )当电梯在某一时刻消耗大于总发电功率时，采用直流电能并联控制方案，仅在直流侧并联控制能量过剩时采用反馈控制。

4 )一台电梯处于再生能源状态时，所有其他电梯整流功能全部停止。 也就是说，不能同时进行整流和再生，避免环流的发生。

5 )控制系统故障或发生突发情况时，可切断控制器，使一台或多台电梯单独运行。 在这种情况下，电梯逆变器的直流侧不再并联，电梯制动器产生的电力直接还原到电网。

当然，电梯制动产生的电能必须符合国家电网公司的要求才能合并。

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