浅谈建筑供配电系统设计中的节能方法与应用

　　摘要：文章阐述了建筑供配电系统设计中的节能方法及应用。从建筑供配电系统运行中的主要损耗(变压器损耗、线路损耗)和照明节能着手，论述在建筑供配电系统设计时，如何合理选择变压器、配电导线、照明光源、灯具与照明控制方式等，最大程度节省无谓消耗的能量。

　　关键词：建筑供配电系统 节能 变压器损耗 线路损耗 照明节能设计
　　随着我国经济的飞速发展, 人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源消耗急剧增加。目前，全世界建筑能耗约占能源总消费量的30%，中国占23%，因此，建筑节能成为中国节能战略的必然选择。建筑节能，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率。人类日常生活中的每一个环节都离不开电，建筑内所有设备也都离不开电，可以说建筑供配电系统是建筑的最基本的、应用最广泛的系统，因此建筑供配电系统节能是建筑节能的任务之一。建筑电气设计人员在进行建筑供配电系统设计时，在满足建筑功能及供电安全的同时应该考虑建筑电气节能。建筑电气节能是一项技术性强、影响因子复杂的工程。电力系统运行与国民经济和人民生活密切相关，供电的突然中断会造成很大的损失以致严重的后果。所以，建筑供配电系统设计方案，首先必须保证安全可靠供电和电能的质量，考虑节能应在满足建筑物的功能的前提下，采用先进技术，综合考虑初投资及长期运行的经济效益，最大程度节省无谓消耗的能量，达到真正节能的目的。

　　1降低供配电系统的传输损耗

　　电能在传输过程中产生传输损耗，传输损耗主要由供电系统提供。供配电系统的传输损耗主要是线路损耗和变压器损耗;消耗在传输线路阻抗中的损耗称为线路损耗，消耗在电力变压器中的损耗称为变压器损耗。传输损耗使供电效率降低，消耗无谓消耗的能量。降低传输损耗是供配电系统节能的主要措施之一，对供配电系统的经济运行有重要意义。

　　1、1降低变压器有功损耗

　　电力变压器的基本结构是将一、二次侧的绕组缠绕在由相互绝缘的硅钢片叠成的铁心上，利用电磁感应原理实现电压等级变换。负载电流在变压器一、二次侧绕组的电阻中产生的损耗称为“铜损”，与负载变化有关;变压器的铁心在交变磁场的作用下产生的损耗，称为“铁损”,其主要取决于变压器外加电压和频率，外加电压和频率不变时，“铁损”基本不变，可以认为与负载变化无关。

　　考虑变压器的短路损耗的换算关系，变压器在计算负荷下的有功损耗△PT可以根据“空载试验”和“短路试验”的结果，采用下式计算：

　　△PT =△POT+△PCUN(SC/SNT)2

　　式中△POT为变压器的空载损耗，近似为变压器的“铁损”;

　　△PCUN为变压器的空载损耗和短路损耗，近似为变压器的“铜损”;

　　SC、SNT为变压器的计算负荷和额定容量。

　　由上述可知，降低变压器损耗可以采用以下两种方法：一是选用节能型变压器，如S9、SL9及SC8型等油浸变压器及干式变压器，减少变压器的铁损;二是在技术经济性合理时，选择合适的变压器容量，减少传输系统的变压级数和变压器数量，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗，降低变压器的铜损。

　　1、2降低线路损耗

　　供配电系统的线路损耗指交流电流在传输线路的阻抗中产生的损耗。导线作为供配电系统中功率传输的载体，导线的选择不仅关系到供电系统的安全和经济运行，还影响传输损耗。传输系统的阻抗、电流大小，是影响线路损耗的两个主要因素。因此，可根据工程具体情况采用以下措施降低线路损耗。1、降低传输线路的电阻和电抗。比如可根据用电负荷，选择合理的导线形式和截面，以电缆取代架空线路等，降低传输线路阻抗。2、在传输有功功率不变条件下，降低传输系统的电流，例如提高传输线路电压等级，可有效地降低传输线路电流。3、改善传输系统的功率因数。通过提高传输系统的功率因数，在传输有功功率不变的条件下，降低传输系统的电流，进而减小线路损耗。4、合理设置变配电所、配电箱等分配电能设备，尽量靠近用电负荷中心，以降低供电半径;线路敷设满足施工技术的前提下，尽量走直线，以减少电线长度，减小无谓损耗的能量。供配电系统中常用的导体材料有铜和铝，从自然资源的角度，铜比铝要稀少;从节能的角度，为了减少电能传输时引起的线路损耗，要求减小导线的阻抗，则选用电阻率ρ较小的铜比铝好;从输电的要求，导线的截面越大，则电压损失越小，损耗也越小，但意味着线路的投资和金属材料的消耗越大;从投资经济效益考虑，既要使输电损耗小，又要考虑线路的投资和金属材料的消耗少，这就要求综合考虑供电安全、初投资及长期运行的经济效益，选择具体工程应用中最适合的导线及其截面。

　　2照明节能设计

　　2.1、设计要求

　　节能是社会可持续发展的要求，在照明设计和评价中，要始终贯彻节能要求。照明设计要求根据照明空间的环境特点与使用性质，考虑节能要求，选择高效的光源、灯具等照明设备，并通过对照明设备的合理布局，满足照明空间的使用功能要求，使照明设备与照明环境相适宜，视觉清晰，亮度均匀，让使用者在照明空间内工作或生活感到舒适和轻松。

　　2.2、照度标准

　　应照明节能要求，在《建筑照明设计标准》中，规定了各类建筑的照明功率密度值，且大部分照明功率密度值属于强制性标准，必须严格执行。有装饰需要时，照明与室内装修设计应有机结合，在确保照明质量的前提下，应有效控制照明功率密度值。

　　2.3、照明节能设计要点

　　2.3.1灯具选择

　　在满足照明空间的使用功能要求的前提下，选择高效的光源对于照明节能是必然选择。除有装饰要求外，可选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具和采用功率损耗低、性能稳定的灯用附件。例如选用直管型荧光灯，则配节能型镇流器，而当使用电感式镇流器时，其能耗应符合现行国家标准《管形荧光灯镇流器能效限定值和节能评价值》GB17896的规定;选用气体放电光源时，光源应带电容补偿器，令气体放电光源供电线路的功率因数不低于0.9，以减少线路上电能损耗;景观照明采用长寿命高光效光源和高效灯具，并采取点燃后适当降低电压以延长光源寿命的措施;景观照明可设置深夜减光控制方案。总之，选用灯具，应综合考虑最初投资与长期运行的综合经济效益。

　　2.3.2照明配电回路的控制要求

　　节能是贯穿供配电设计的主题，照明配电回路系统的控制除满足正常运行的要求外，还要考虑节能运行和管理的要求。根据环境条件、使用特点，可采用以下照明控制方式：充分利用自然光，根据天然光的照度变化控制电气照明的分区;采取分区控制灯光或适当增加照明开关点;用定时开关、调光开关、光电自动控制器等节电开关和智能照明控制系统控制照明配电回路;公共场所照明、室外照明可采用集中遥控节能管理方式或自动光控制装置。比如：公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，可采用集中控制，按建筑的使用条件和天然采光条件采取分区、分组控制措施;居住建筑有天然采光的楼梯间、走道上的照明，除应急照明外，可采用节能自熄开关;旅馆的客房可设置节能控制型总开关;体育馆、影剧院、候车(候机)厅等公共场所的照明可采用集中控制方式，兼具有按需要采取调光或降低照度的控制措施。

　　3 结 语

　　建筑供配电系统的节能潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，供配电系统设计方案除应符合各种技术指标、满足功能需求外，还应有切实可行的节能措施，在建筑中合理使用和有效利用能源，节省无谓消耗的能源，实现建筑节能。

　　参考文献

　　[1]徐晓宁主编，建筑电气设计基础，华南理工大学出版社，2007.5。

　　[2]朱英.建筑电气节能设计方法[J].科技信息化,2007,(2)。

　　[3]李景庆,刘荣福.建筑照明与节能浅析 。

　　[4]龚国栋.浅谈建筑电气设计的节能[J].浙江建筑,2007(24):54-56。