绿色建筑中电气节能技术的探讨

绿色建筑中电气节能技术的探讨

陈军杰

身份证号码：41272219870309xxxx

摘要:绿色建筑作为城市建筑的发展趋势，包含了健康、节能、安全舒适等元素。通过对供配电系统、电动机、照明、智能化、可再生能源等方面的研究，从建筑电气专业角度去实现绿色建筑的诸元素。

关键词：绿色建筑、电气、节能、智能化、可再生能源

引言

绿色建筑，以最节约能源、最有效利用资源的方式，建造最低环境负荷情况下最安全、健康、高效及舒适的居住空间。现代建筑电气技术综合应用了电工、电子、控制与信息技术，建筑电气的设备制造、工程设计及实施形成了成熟的产业链。绿色建筑的实施过程，也是电气设计绿色化的过程。

1供配电系统

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点，合理设计供配电系统，实现供配电系统的经济有效运行。

1.1合理选择变电所的数量和位置

合理的变电所位置对提高电源质量、减少传输线路上的电能损耗有重要意义。变电所数量和位置要结合土建布局、根据负荷大小和低压供电半径综合考虑，尽可能设在负荷中心。合理分布供电网络，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

1.2合理选择变压器容量及配电级数

选择变压器容量时，变压器负载率一般控制在为70%～85%之间，能够适应负荷变化，使变压器工作在经济运行范围内。尽可能选择节能型变压器（10kV及35kV电压等级），减少变压器空载损耗，降低空载电流和噪音。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压变配电级数不宜多于两级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。同等传输状况下，电压越高，损耗越小。因此，设计中需要平衡变压器在不同负荷条件下的铁损和铜损，合理选择电压。

1.3合理选择配电干线电缆

在满足允许载流量前提下，综合电压损失、热稳定性等各种技术指标，以及有色金属使用的经济指标，合理选择导线截面，并根据敷设条件选择电缆型号。在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以减少主干线电缆的长度。对于单层面积大的建筑，应将电气竖井尽可能地设在中部，减少水平电缆敷设长度。

1.4功率因数补偿

无功补偿是配电系统的重要节能措施，合理的无功补偿投资少、收效快，可以减少输送无功电流造成的电能损耗，改善电压质量。无功补偿分为终端设备处补偿和在变压器低压侧集中补偿两种方式。通常，采用在变压器低压侧集中补偿，根据用电负荷的变化，自动投入相应数量的电容器进行无功补偿，保持变压器低压侧的功率因数不低于0.9，可以对配电网和变压器的降损起到一定作用。

1.5谐波抑制

随着变频调速设备等非线性用电负荷的大量使用，配电系统的谐波问题日益严重，电机、变压器等电气设备由于谐波电流而产生附加损耗；导线中电流加大，线路损耗增加。治理谐波的手段主要是装设滤波器，将谐波限制在合理范围内。

2电动机

2.1选用技术先进的电梯产品

自动直梯宜采用交流调频调压和微机控制技术、永磁同步电机驱动的无齿轮曳引机。当大楼集中设置多台自动电梯时，应具有集中控制和调度的群控功能。自动扶梯宜采用节能拖动和节能控制装置。电梯在不同负载情况下均能自动获得与之相适应的功率输入。自动扶梯宜装设运动传感器，当其在全线各段均空载时，可暂停或低速运行。自动扶梯宜采用永磁同步电机、行星齿轮传动及行星齿轮减速器以提高扶梯的传动效率，达到节能目的。

2.2合理选择电机容量

由电机运行特性可以知道，运行效率随负载大小波动而变化，电动机在额定运行时效率最高；轻载运行时效率降低、电机的电能浪费较大；空载时功率因数甚至降到0.3以下。因此，合理选择电机容量也是节能重要方面。尽量避免电机空载或轻载情况发生，从而提高电机效率和系统的功率因数。

2.3变频调速技术

电动机及全压启动电流为额定电流的5～7倍，电网损耗和冲击都很大，采用变频调速，可在低频启动时大大减少电动机的启动电流，降低损耗。同时，由于变频器中有直流电容器的隔离作用，使输入侧的功率因数接近于1，电动机的励磁无功电流由电容器提供，可以节约电网容量。

3照明

照明是实现绿色建筑电气节能的关键环节，通过高质量的照明设计可以创造高效、舒适、节能的建筑照明空间。在保证照度标准和照明质量的前提下，尽可能减少照明系统的能量损失，最有效地利用电能。

3.1合理选择照度标准

照度必须与视觉环境相适应。合理的照度值和优良的照明质量形成的光环境可以提高工作效率和改善人们的心情，要综合考虑照明系统的总效率。民用建筑（含居住建筑、公共建筑）的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、显色指数、照明功率密度值等均应符合GB50034-2004《建筑照明设计标准》所规定的相关标准值。

.2灵活选择照明方案

照明分为一般照明、局部照明和混合照明3种，应根据不同的对象灵活选择。其中一般照明可结合局部照明，对于大型空间，实施分区照明。对于照度要求高的场合，利用一般照明加局部照明加强照明效果，实现按需布置、保证照度。照明电源线路应尽量采用三相四线制供电，同时设计三相对称照明负载以减少电压损失，减小中性线电流。

3.3选择高效光源和节能灯具

目前大部分使用的光源包括卤钨灯、荧光灯或小功率的高压钠灯，白炽灯逐渐被取代。其中紧凑型荧光灯和高强度气体放电灯需要正确选择镇流器，根据功率和应用场合选择电子型或电感型镇流器。同时设置电容补偿，以提高功率因数。

今后设计中，需要推广应用发光均匀、波长一致、平均寿命长的节能型LED（发光二极管）光源。相对于白炽灯光源，白光LED光效高、能耗低、稳定性高，局限于目前的昂贵价格，未能得到广泛应用，但LED光源的自身特性决定它会成为目前理想的替代光源。灯具选择上，选用高反射率高纯电化铝作为底反射器，变质速度较慢的材料（玻璃）作为控光器的灯具，以减少光能衰减。

4智能化控制

4.1变配电智能控制系统

变配电智能控制系统可以集中进行数据采集和处理，实现变配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信。通过变配电智能控制系统可以进行谐波分析、电压波动探测、中性线电流监测，提高电能质量；可以随时察看电力消耗情况，进行负荷调整，降低运行成本；可以提供故障的预警、分析，减少事故发生、加快故障的排除。智能控制系统的设置使供配电系统“透明化”，提高了供配电系统可靠性和能耗管理水平。

4.2建筑设备监控系统

通风空调和给排水系统的节能控制是基于建筑设备监控系统实现的，确定控制方案时应挖掘系统潜能，提高节能效果。建筑设备监控系统可以根据不同的运行模式，设置灵活的控制方式，根据不同负荷情况，调整冷冻机组及水泵的运行台数，保证系统的最佳运行效率。

4.3照明智能控制系统

采用照明智能控制系统的主要目的是节约能源，方便管理。设置照明智能控制系统应考虑可靠性、开放性和互连性、实用性、经济性等因素。照明智能控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，关掉不必要的照明，实现节能。这种自动调节的方式，充分利用自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。另一方面，由于照明控制器的控制性能特点改善了照明灯的运行条件，从而延长了灯的使用寿命，减少换灯量，降低维护费用。

5可再生能源利用

电气系统中可再生能源利用主要是太阳能光伏电源系统和风力发电系统的应用。太阳能光伏电源系统有太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池等组成，在将光能转换为电能的同时，不产生废气、振动、噪声等污染，还可节省火力发电消耗的燃煤等资源，是绿色能源。太阳能光伏电源系统按运行模式分为独立系统和并网发电系统，设计中可以考虑采用独立型系统为附属用房照明、室外照明等较平稳的非重要负荷供电。

因此，积极推广利用可再生能源，对增加能源供应、改善能源结构，保护环境很有意义。太阳能作为一种取之不尽的清洁能源，其利用是未来发展的方向，随着国家政策扶持和太阳能技术开发的深化，太阳能光伏电源系统的效率、性价比将得到提高，必将得到广泛的应用。

6结语

有效的节能是人类生存与可持续发展的重要保障。节能降耗是我国的基本国策，由于建筑物的能源消耗量巨大，所以，在建筑电气设计当中应当注重建筑节能的设计、推广以及实施国家的节能方针。在满足建筑物的基本功能的要求基础上，通过配置建筑物设备的合理性，对其进行有效的、科学的控制和管理，充分利用新能源，提高能源的利用率，减少能源的消耗量。

参考文献：

[1]GB/T50378-2014，绿色建筑评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]GB/50034-2013，绿色照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]JGJ/T16-2014，民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.