论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要介绍建筑电气的节能，从配电系统（包括变压器、输电线路）、照明系统、中央空调系统、通风系统及给水系统的节能，来探讨建筑物可实施节能减排的措施。
【关键词】节能；变压器；照明；中央空调；风机；水泵
0.序言
随着我国国民经济的逐年快速增长，对能源的需求量越来越大，能源的过度消耗会对我们生存的环境造成破坏，影响气候的变化。如何降低能源的消耗已成为各行各业面临的首要问题，“节能减排”也是我国“十二五”期间的一项重要工作。对于我们工作和生活的建筑物来说，能源的消耗主要是电能，因而降低建筑物对电能的消耗，对“节能减排”工作具有重要意义。
1.建筑电气节能的几个方面
1.1配电系统的节能
1.1.1变压器的节能
变压器是配电系统的重要部分，在我国供电系统中电网损耗占供电容量7.7%，其中变压器损耗占60%左右，因此降低变压器的供电损耗，在节能降耗方面具有重要的意义，降低变压器的损耗包括以下几个方面：
（1）降低变压器自身的损耗。
变压器自身的损耗主要有两部分，即固定损耗与可变损耗。固定损耗就是空载损耗（即铁损和激磁功率损耗，简称铁损），它只与变压器的容量以及电压的高低有关，而与负载的大小无关。变压器的可变损耗就是短路损耗（即绕组中的损耗，简称铜损），铜损包括有功部分和无功部分，有功部分是变压器原、副绕组的电阻通过电流时产生的损耗，它和电流的平方成正比。从这两方面损耗可以看出，降低变压器的损耗就是要降低变压器的铁损和铜损，降低铁损可以选择使用优质硅钢片，设计先进的铁心结构减小磁阻；降低铜损可以使用无氧铜和电工铝导线，增大绕组的电导率。
（2）合理选择变压器的容量。
在我国民用建筑的设计中，变压器的容量一般都是按用电高峰负载来选择，变压器本身损耗随容量的增大而增加。在我国南方，夏季用电量较大，主要是空调用电，在北方，冬季用电量较大，主要是取暖用电，用电高峰过后，变压器处于轻载和空载状态，造成很大的浪费。所以笔者建议在民用配电系统设计时可以考虑用两台小容量变压器代替一台大容量变压器，当用电负荷小于临界负荷（单台变压器的最大负荷）时用一台变压器供电，负荷大于临界负荷时切换到两台变压器供电，这样既可以有效的保证变压器的利用效率，又可以降低电能在变压器上的损耗。
1.1.2输电线路的节能
（1）合理选用导线。
电能在线路上的损耗和电流的平方及导线的电阻成正比，线路的电流取决于用电设备的容量，在电压等级不变的情况下很难改变，所以要降低线路损耗就要减小导线的电阻。目前配电系统中选用的导线多为铜线和铝线，由于铜的电导率比铝高，所以除一些特殊线路（如架空高压线路考虑到化学性质和重量等因素）选用铝钱外，配电系统中应尽量选用铜线。线径的截面一般要根据负荷的容量和配电线路长度综合选择，但一般线径的截面最好比负荷容量所需的最小截面大一到二级，因为增大导线截面所增加的费用会通过线损的减小而弥补回来。
（2）电缆的选择。
目前民用建筑中一般有两种低压电缆，以VV开头的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆，以YJV开头的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，两种电缆的绝缘层不同，但查电缆的载流表可以看出，同样截面的YJV电缆比VV电缆载流量高15～20%，所以在设计中要尽量选用YJV型号的电缆。YJV电缆成本比VV电缆高些，电缆截面减小表面上看来投资成本并没有减少，但生产电缆环节中铜的消耗量减少了，这样在铜的冶炼过种中就降低了能量的损耗并减少了环境污染，同样有节能降耗的作用。
1.2照明系统的节能
我国照明用电约占全社会用电量的12%，减少照明用电量，对降低电能损耗同样意义重大。降低照明用电量并不是要降低照明质量，而是通过合理选用光源，合理布置线路等方面来降低对电能损耗。
1.2.1合理选用光源
住宅照明设计中要尽可能多选用高效和长寿命的节能光源，节能光源的发光效率高，消耗同样的电能会发出更多的光通量。产生相同的光通量，消耗的电能从多到少依次是白炽灯、普通日光灯、节能灯、LED灯，所以在建筑设计中最优先选择的光源是节能灯和LED灯。有统计表明，在我国如果把在用的白炽灯全部替换为节能灯，年可节电480亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放4800万吨。所以逐步淘汰白炽灯，不仅有利于加快推动我国照明电器行业技术进步，促进照明电器行业结构升级优化，而且也将为实现“十二五”节能减排目标做出重要贡献。
1.2.2改善照明灯具的控制方式
照明灯具的控制方式要根据建筑的类别、使用的不同特点和要求区别对待，做到既方便使用，又节约电能。照明线路的设计应遵循以下几方面原则：①面积较小的居住、办公用房或类似的房间，宜采用一灯一控或二灯一控的方式，在经济条件允许时可采用变光开关。②面积较大的房间宜采用多灯一控的方式，当整个房间有均匀照度要求时，可采用隔一控一的方式。③居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，照明器宜采用节能开关控制（如声光延时开关、光电自动控制器、节电控制器等）。
1.3中央空调、风机、水泵的节能
民用建筑特别是公共建筑中，中央空调、各类风机、水泵的用电占着重要的比例，对电能的消耗具大，如能降低这类设备的用电量，将会节约大量的电能。
1.3.1中央空调系统的节能
中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大，在节能方面有着巨大的潜力。在中央空调节能方面，提倡选用新型的节能环保空调，主要有地温空调和燃气空调两种。地温空调使用水源热泵，利用地下浅层地热资源，是一种既可供热又可制冷的有效节能空调系统。地温空调具有耗电省、制冷效果好、无化学污染和废气排放、不浪费水资源等优点。燃气空调是利用天然气的空调系统，燃气空调与电力空调相比具有功能全、设备利用率高、综合投资省、运行费用省等优势，更为重要的是：大量使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善电力峰谷平衡率有十分可观的效果。
1.3.2风机、水泵的节能
目前多数风机还是采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力和温度等，这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足控制系统的要求。水泵对电能的消耗主要是电机，目前水泵多采用三相异步电动机，异步电动机存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现水泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
解决上述问题最好的办法就是改变风机和水泵的运行速度，目前最好调整技术就是变频调速技术。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可做到20-55%，在风机、水泵这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%，节能效果相当可观。
2.结束语
能源是社会经济发展和人民生活水平不断提高的重要物质保障，能源的紧张将严重阻碍人们未来的正常生活、社会进步和经济的可持续发展。面临全世界能源短缺时代的即将到来，你我又能做些什么呢？希望各行各业的人们可以行动起来，从自我的本职工作做起，为了我们的生存环境，为了子孙后代，投入到“节能减排”的实际行动中来。
【参考文献】
[1]王晓东.电气照明技术.机械工业出版社，2004.
【关键词】节能；变压器；照明；中央空调；风机；水泵
0.序言
随着我国国民经济的逐年快速增长，对能源的需求量越来越大，能源的过度消耗会对我们生存的环境造成破坏，影响气候的变化。如何降低能源的消耗已成为各行各业面临的首要问题，“节能减排”也是我国“十二五”期间的一项重要工作。对于我们工作和生活的建筑物来说，能源的消耗主要是电能，因而降低建筑物对电能的消耗，对“节能减排”工作具有重要意义。
1.建筑电气节能的几个方面
1.1配电系统的节能
1.1.1变压器的节能
变压器是配电系统的重要部分，在我国供电系统中电网损耗占供电容量7.7%，其中变压器损耗占60%左右，因此降低变压器的供电损耗，在节能降耗方面具有重要的意义，降低变压器的损耗包括以下几个方面：
（1）降低变压器自身的损耗。
变压器自身的损耗主要有两部分，即固定损耗与可变损耗。固定损耗就是空载损耗（即铁损和激磁功率损耗，简称铁损），它只与变压器的容量以及电压的高低有关，而与负载的大小无关。变压器的可变损耗就是短路损耗（即绕组中的损耗，简称铜损），铜损包括有功部分和无功部分，有功部分是变压器原、副绕组的电阻通过电流时产生的损耗，它和电流的平方成正比。从这两方面损耗可以看出，降低变压器的损耗就是要降低变压器的铁损和铜损，降低铁损可以选择使用优质硅钢片，设计先进的铁心结构减小磁阻；降低铜损可以使用无氧铜和电工铝导线，增大绕组的电导率。
（2）合理选择变压器的容量。
在我国民用建筑的设计中，变压器的容量一般都是按用电高峰负载来选择，变压器本身损耗随容量的增大而增加。在我国南方，夏季用电量较大，主要是空调用电，在北方，冬季用电量较大，主要是取暖用电，用电高峰过后，变压器处于轻载和空载状态，造成很大的浪费。所以笔者建议在民用配电系统设计时可以考虑用两台小容量变压器代替一台大容量变压器，当用电负荷小于临界负荷（单台变压器的最大负荷）时用一台变压器供电，负荷大于临界负荷时切换到两台变压器供电，这样既可以有效的保证变压器的利用效率，又可以降低电能在变压器上的损耗。
1.1.2输电线路的节能
（1）合理选用导线。
电能在线路上的损耗和电流的平方及导线的电阻成正比，线路的电流取决于用电设备的容量，在电压等级不变的情况下很难改变，所以要降低线路损耗就要减小导线的电阻。目前配电系统中选用的导线多为铜线和铝线，由于铜的电导率比铝高，所以除一些特殊线路（如架空高压线路考虑到化学性质和重量等因素）选用铝钱外，配电系统中应尽量选用铜线。线径的截面一般要根据负荷的容量和配电线路长度综合选择，但一般线径的截面最好比负荷容量所需的最小截面大一到二级，因为增大导线截面所增加的费用会通过线损的减小而弥补回来。
（2）电缆的选择。
目前民用建筑中一般有两种低压电缆，以VV开头的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆，以YJV开头的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，两种电缆的绝缘层不同，但查电缆的载流表可以看出，同样截面的YJV电缆比VV电缆载流量高15～20%，所以在设计中要尽量选用YJV型号的电缆。YJV电缆成本比VV电缆高些，电缆截面减小表面上看来投资成本并没有减少，但生产电缆环节中铜的消耗量减少了，这样在铜的冶炼过种中就降低了能量的损耗并减少了环境污染，同样有节能降耗的作用。
1.2照明系统的节能
我国照明用电约占全社会用电量的12%，减少照明用电量，对降低电能损耗同样意义重大。降低照明用电量并不是要降低照明质量，而是通过合理选用光源，合理布置线路等方面来降低对电能损耗。
1.2.1合理选用光源
住宅照明设计中要尽可能多选用高效和长寿命的节能光源，节能光源的发光效率高，消耗同样的电能会发出更多的光通量。产生相同的光通量，消耗的电能从多到少依次是白炽灯、普通日光灯、节能灯、LED灯，所以在建筑设计中最优先选择的光源是节能灯和LED灯。有统计表明，在我国如果把在用的白炽灯全部替换为节能灯，年可节电480亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放4800万吨。所以逐步淘汰白炽灯，不仅有利于加快推动我国照明电器行业技术进步，促进照明电器行业结构升级优化，而且也将为实现“十二五”节能减排目标做出重要贡献。
1.2.2改善照明灯具的控制方式
照明灯具的控制方式要根据建筑的类别、使用的不同特点和要求区别对待，做到既方便使用，又节约电能。照明线路的设计应遵循以下几方面原则：①面积较小的居住、办公用房或类似的房间，宜采用一灯一控或二灯一控的方式，在经济条件允许时可采用变光开关。②面积较大的房间宜采用多灯一控的方式，当整个房间有均匀照度要求时，可采用隔一控一的方式。③居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，照明器宜采用节能开关控制（如声光延时开关、光电自动控制器、节电控制器等）。
1.3中央空调、风机、水泵的节能
民用建筑特别是公共建筑中，中央空调、各类风机、水泵的用电占着重要的比例，对电能的消耗具大，如能降低这类设备的用电量，将会节约大量的电能。
1.3.1中央空调系统的节能
中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大，在节能方面有着巨大的潜力。在中央空调节能方面，提倡选用新型的节能环保空调，主要有地温空调和燃气空调两种。地温空调使用水源热泵，利用地下浅层地热资源，是一种既可供热又可制冷的有效节能空调系统。地温空调具有耗电省、制冷效果好、无化学污染和废气排放、不浪费水资源等优点。燃气空调是利用天然气的空调系统，燃气空调与电力空调相比具有功能全、设备利用率高、综合投资省、运行费用省等优势，更为重要的是：大量使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善电力峰谷平衡率有十分可观的效果。
1.3.2风机、水泵的节能
目前多数风机还是采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力和温度等，这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足控制系统的要求。水泵对电能的消耗主要是电机，目前水泵多采用三相异步电动机，异步电动机存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现水泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
解决上述问题最好的办法就是改变风机和水泵的运行速度，目前最好调整技术就是变频调速技术。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可做到20-55%，在风机、水泵这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%，节能效果相当可观。
2.结束语
能源是社会经济发展和人民生活水平不断提高的重要物质保障，能源的紧张将严重阻碍人们未来的正常生活、社会进步和经济的可持续发展。面临全世界能源短缺时代的即将到来，你我又能做些什么呢？希望各行各业的人们可以行动起来，从自我的本职工作做起，为了我们的生存环境，为了子孙后代，投入到“节能减排”的实际行动中来。
【参考文献】
[1]王晓东.电气照明技术.机械工业出版社，2004.