浅谈电气节能在建筑智能化中的应用
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作者: 陈国贤
摘 要：本文叙述了我国建筑电气节能的现状，针对建筑智能化过程中出现的耗能较大问题，提出对建筑实施供配电系统的节能、照明系统的节能、设备监控系统的节能和使用新型材料的节能等节能措施，提高能源利用率，以达到有效节能的目的。
关键词：建筑工程 电气节能 智能化
智能建筑的节能是一个系统工程，智能建筑的节能比一般建筑的节能较复杂。既要考虑通常意义上的建筑节能，又要考虑到建筑智能化系统的IT节能，同时还要面临建筑智能化中各系统的充分利用、降低能耗等问题。因此，智能建筑的节能是一个综合性、全方位的课题，需要社会各方共同探讨，寻找解决办法。可见，要进行建筑节能，必须考虑建筑的电气节能。
1 建筑电气节能的现状
随着社会的发展和文明的进步，节能理念让越来越多的人所接受，但是在实际应用中，建筑的电气节能并不能达到预期的效果，存在着很多问题。例如在空调设备运行方面，为保证室内气候的舒适，很多建筑采用中央空调来调节室温，而设计的空调装机冷量较大，同时人们把空调制冷温度设定普遍较低，且办公室使用许多设备又散发热量等都增加了能耗；另外在电气照明方面，许多大型公共建筑白天也是灯火通明，造成极大的能源浪费，所以电气节能是建筑节能中必不可少的一部分。
2 电气节能的措施
本文主要从供配电系统的节能、电气照明的节能、电气设备的节能和新能源的利用等几个方进行论述。
2.1供配电系统的节能
现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽量使高压供电深入负荷中心，对节约电能、提高供电质量极其重要，能最大限度地降低线路损耗，节约电能。另外，对现有不合理的供配电系统进行技术改造，也可以有效地降低线路损耗，节约电能。
2.1.1变压器的节能
为了减少变压器的有功损耗，应尽量在变压器设备的选择上多加考虑。变压器的有功损耗按下式计算：
△P=P+βP
式中：△P―变压器的有功损
P0―变压器的空载损耗
PK―变压器的短路损耗
β-变压器的负载率。
（1）P0又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，其值与铁芯材料及制造工艺有关，所以变压器应选择节能型的，如S9、S10、SC8等型油浸式变压器或干式变压器，以减少漏磁损耗。
（2）PK称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，与负荷率β的平方成正比。因此，在选择变压器时，应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。
（3）通过变压器有功损耗的计算，当变压器在轻载下运行时，空载损耗的比重增加，功率因数降低（低于0.5），这将造成电力系统的电能损耗增加；另外考虑长期发展的需要，也不允许将变压器的负荷率取得过高，所以变压器负荷率在75%~85%之间比较合适。合适的负载率可以有效减少变压器的总损耗。
（4）需要考虑负荷变化时，变压器具备投入和切除的方法。例如，学校建筑在学校放假期间，变压器负荷率降低，为了有效减少不必要的损耗，可以将相关变压器切除，能够减少大量不必要的浪费。
2.1.2提高系统的功率因数
（1）提高功率因数的意义
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，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，即增加了线路的功率损耗。另一方而，提高系统功率因数，使负荷电流减少，相当于增大了发配电设备的供电能力。
（2）提高功率因数的措施
减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数，主要是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），即用电容器进行无功补偿。在配电系统中，要求无功补偿后，功率因数应为0.9以上，为了达到这个要求，在供配电系统中要装合适的补偿设备，既不能欠补偿，也不能过补偿。
在具体工程中，根据建筑的实际情况，可采用三相集中补偿或单相智能无功补偿。当三相负荷不平衡时，如果采用三相补偿方式，会造成某相过补偿或者欠补偿，采用单相智能无功补偿可以解决这一问题，根据单相无功检测，自动投切单相电容器就地补偿，有利于提高效率。
2.2照明系统的节能
要实现电气节能，必须考虑照明节能。目前，我国启动了“绿色照明工程”，目的是实现照明系统的高效节能、安全环保。为实现照明节能，应从以下几个方面考虑：
2.2.1选择高效节能的光源
在满足照度和显色性要求的前提下，尽量选用发光效率高、污染低的电光源，提高照明质量，保护视力，提高劳动生产率和能源有效利用率，从而达到节约能源的目的，故合理选择电光源非常重要。
常用各种光源效率及节能效果见表1，从表中可以看出，高压钠灯的光效最高，白炽灯的效率最低。高压钠灯和金属卤化物灯适用于高大的工业厂房，光效最高。直管荧光灯（以T5型荧光灯为推广重点）使用于较低的室内场所，如办公楼等。紧凑型荧光灯（包括H型、D型等）替代白炽灯，使用于家庭住宅、旅馆、餐厅、走廊等场所。
2.2.2合理的照明灯具
除装饰需要外，应优先选用直射型、光通比例较高、控光性能合理、反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。室内灯具效率不应低于70%（装有遮光栅格时，不应低于55%）；室外灯具效率不应低于40%（但室外投光灯不应低于55%）。
同时要注意各种灯具的电气配件，合适的配件可以提高效率。如电子镇流器取代电感镇流器，应用于启动荧光灯、节能灯、金属卤化物、高压钠灯，它重量轻，体积小、噪声低、无频闪效应，节能效果显著。
2.3设备监控系统的节能控制
在高层建筑中，常采用建筑设备监控系统实现节能控制，其功能包括：实现受控机组和设备的起停；实时监测设备运行的工作状态和故障报警信号。按预定的程序对系统的被控参数进行自动调节，优化运行方式，使被控设备运行趋于合理化，将具有明显的节能效果。
2.4采用新技术、开发新能源
2.4.1太阳能光伏技术的应用
太阳光的能源充足，无污染，如果能充分利用太阳能为人类服务，将能大量节约许多地下能源的消耗，缓解能源紧张的问题，环境污染也会得到极大的改善。
目前，人们主要利用太阳能热水器提供热水，随着科学技术的迅速发展，人们正在利用太阳能做更多的工作。特别是，美国能源部下属的劳伦斯・伯克利研究所重点研究住宅节能技术，并和一些州政府合作建设“节能样板房”予以示范。最出名的是其与能源部、佛罗里达州合作建设的“零能耗住宅”“、太阳能住宅”等。它在住宅屋顶安装太阳能电池板，通过利用该地区充足的太阳能和采用建筑节能措施，让住宅不再需要使用外来能源。
2.4.2应用半导体照明技术
LED（发光二极管）具有耗电量低、寿命长、反映速度快、能发出多种颜色的光等优点，是目前正在大力发展的半导体照明器件。随着半导体技术的发展，其发光效率正不断提高，目前可达50~80lm/W。可见，LED在未来具有广阔的发展前景。
3 结语
目前，建筑智能化是我国建筑业的发展趋势，实现建筑电气节能对节约能源、保持社会可持续发展具有重要的意义。从本文分析可以看出，电气节能潜力很大，应在设计中考虑各种可行的措施，通过经济技术比较，采用技术先进、高效节能设备，真正达到节能的目的。
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