浅析电气设计及其运行管理的节能措施

　　摘要:下文分析了我国的能源的现状，并指出了进行电气设计与运行中的原则，列举了在设计与运行管理中的一些措施，可供该领域的设计与运行管理者借鉴参考。
　　关键词：节能措施；原则；电气设计；问题
　　在我国，一方面存在能源资源开发不足、电力在相当长的时间里发生短缺的问题；另一方面，能源利用效率不高，电力生产、输送和使用中存在的浪费现象严重。节约用电应从两方面着手。一方面是用电户节电，需要在产业结构上进行合理调整，一些耗能大的工业在像中国这样能源紧缺的国家不应发展过多。另一方面，节约用电还应从电力工业方面着手，因为电力工业本身就是大的用电户之一。在大力提倡节约用电的同时，还要加强能源长期战略的研究，科学规划为全面建设小康社会提供有力支持。2007年以来，国际石油价格飙升，电力资源越发显得珍贵，城市中高楼如雨后春笋般涌现，空调照明负荷迅速增加，给城市能源与电力施加了越来越大的压力。作为建筑电气的设计与管理者者，我们必须在将建筑电气设计节能贯穿于我们每一个设计中，下面就笔者在设计与管理中如何进行电气节能设计谈谈自己的体会与看法。
　　一、设计中的节能原则
　　节能并不意味着要以降低我们的生活水平与质量来换取，而是在满足我们生活质量的基础上尽可能的节省我们的用电量。所以我们在进行电气节能设计的时候首先要坚持以下原则：
　　1.满足人们的基本使用要求：即满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足照明的照度、色温、显色指数；满足电梯等运输工具、运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如舞台的一些电气设施的用电，博物馆、商店的工艺照明及电力用电等。
　　2.去除不必要的电力消耗：节能的基本措施，应该是节省没有必要的能量消耗。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，采用了大量光效很低的照明设施，利用率很低的地方采用了大量高照度的照明等。
　　3.寻找恰当的投资——运行比：我们在设计的使用不应该因过多的考虑投资因素而忽略运行费用，或者是因考虑运行费用而增加除投资，应该在两者之间寻找一个最佳的结合点，增加的初投资应该在能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
　　因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
　　二、设计中节能的措施
　　设计是我们控制用电量的一个重要途径，只有将节能贯穿在我们的最初设计中，才能真正的将能量浪费扼杀在摇篮中。
　　1.减少线路上的能量损耗。在一段线路中，能量的浪费不足为道，但在一个大的工程中，线路交错复杂，消耗在整个线路上的能量就相当可观了，所以每一个设计者必须重视消耗在线路中的那一部分能量，根据电阻的计算公式
　　R=ρL/s
　　其中R为电阻，ρ为导电率，L为电线长度，S为电线截面积。
　　要减少线路上的消耗，必须减小线路的电阻值，从上式我们可以看出要减少电阻，有三种方法，一是减小线路的导电率，二是增大线路的截面积，三是减短线路的长度。下面分别从上述的三个方面阐述如何减少线路上的能量损耗。
　　（1）最好选择选择导电率比较低的线材，比如铜芯的线缆。
　　（2）适当减短线路的长度，减小导线的长度，在选择线路路径时，配电线路在保证安全的前提下，首选线路尽可能走直线，少走弯路，避免转角或少转角，尤其是避免度数大的转角，以使线路最短。其次低压线路应不走或少走回头路以减少来回线路上的电能损失。
　　（3）适当增大导线的截面，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面外，可适当再加大一级导线的截面，这样可以延长导线的使用寿命，减少线路的损耗，减少火灾危险，而且提高了供电质量并为负荷的发展留有余地。当然，对于这种做法只能视具体情况而定，不能一味的盲目增加截面积。
　　2.提高系统的功率因数。提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以改变的，其措施有以下几种：第一，提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。第二，由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿。无功补偿装置应就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。
　　3.变电所的位置，应该尽量使变电所位于负荷中心，这样可以大大减少大负荷的线路长度，节省大量由于电路电阻浪费的能量。当然这里也要考虑了考虑经济、设备条件和施工方便等因素外，还要考虑经营和管理因素。
　　三、运行管理中节能的措施
　　通过先进的管理方法与管理理念，能够最大可能的节省用电能耗，例如南京大学是知名高等学府，是一用能源大户且能耗分布不均，为把能耗降下来，南大动力中心在学校推行水电配网自动化能源监控管理。将耗能大的白炽灯、T8电感整流器日光灯等改为高效节能的电子整流器T5日光灯，并在图书馆等大型场馆使用照明智能化控制系统；公共照明使用红外和延时开关；路灯使用路灯节电器。中央空调使用VRV空调即谁用开谁的分机，小范围用就开小范围的分机减少主机能耗；学校浴室和热水系统采用节能型热水系统、空气源热泵系统以及用夜间谷电价烧水；学校水泵改用变频节能水泵等。仅此几项每年就为学校支出338万元。这是一个具体的案例，给我们提供了一个很好的思路，下面谈谈在具体的运行中我们应该如何做到节能。
　　1.运行中最好采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为便宜，安装维护简单，它的弱点是发光率太低，因此目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。国内某企业生产的高亮度发光二极管（LED）的半导体光源，耗能只有白炽灯十分之一、寿命却是白炽灯百倍的新光源，正在开始改变着我市夜晚亮化的光源结构，为既提高亮化效果、又大力节约能源的城市美化亮化开辟了一个全新的方式。所以在具体的运行中，尽量不用或少用白炽灯，虽然它光色好，显色指数最高，但达不到节能的目的。推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。
　　2.建筑物尽量利用自然采光。在自然采光能够达到要求的情况下最好不要采用电照明，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。
　　3.改进用电设备控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
　　4.在建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等设备配套的，由设备制造厂商统一供应。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了用就地补偿电容器以减少线路的有功损耗外，还应减少电动机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电动机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，自动调节转速，与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电动机在轻载时的效率，达到节能的目的。
　　四、结束语
　　总之，在全社会树立节约意识、节约观念，倡导节约文化、节约文明，广泛开展内容丰富、形式多样的资源节约活动，积极创建节约型城市、节约型政府、节约型企业、节约型社区已经势在必行。对于我国电力紧张的状况，我们更是要加紧建筑用电的设计与运行管理，所谓建筑的设计与运行管理者，在节能方面更是要做好表率。

《浅析电气设计及其运行管理的节能措施》

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