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论建筑电气的节能及供配电线路设计

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年4期2月下作者：赵敏

[导读] 在城市化发展的过程中，建设项目的数量在不断增加。在该项目当中，电气系统是重要的构成部分，它的设计效果不仅会影响到建筑的使用质量，同时还关系到内部电能的损耗情况。为了将电气节能降耗的理念充分地融入其中，就要关注配电线路设计的合理性。

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摘要：在城市化发展的过程中，建设项目的数量在不断增加。在该项目当中，电气系统是重要的构成部分，它的设计效果不仅会影响到建筑的使用质量，同时还关系到内部电能的损耗情况。为了将电气节能降耗的理念充分地融入其中，就要关注配电线路设计的合理性。在这个过程中，电气系统的设计需要符合系统的实际功能需求，通过多专业交叉施工的方式来对整个供配电线路进行完善，在满足建筑使用需求的同时达到节能降耗的目标。无论是电气节能设计还是供配电线路设计，都要基于建筑物的实际功能出发，做好经济技术分析。
关键词：建筑电气；节能；供配电线路
        1. 建筑电气的节能设计原则
        1.1功能性原则
        在对电气系统进行设计的过程中，要关注系统的功能性，这是满足系统使用需求的重要途径。尤其是在对供配电线路进行设计的时候，除了要对线路自身的功能进行分析之外，还要关注线路与其他设备和系统之间的关系，避免线路在运行的过程中相互干扰、相互矛盾。在电气节能领域当中，还要从照明、电梯、消防等多个角度来达到综合节能的效果，基于多方功能的相互协调最大化地降低能源的消耗[1]。
        1.2经济性原则
        实践证明，建筑节能设计的效果是多方面的，除了可以对建筑功能进行优化之外，还可以提高项目的经济性，提高对自然资源的使用效率。在这个过程中，设计人员会根据不同建筑的实际情况来进行综合化的考虑，设计出多样化的方案供选择，在经过专家讨论和对比分析的基础上选定最佳的方案，使整个建筑展现出较强的经济效益。与此同时，设计人员还会将节能效果作为材料和设备选择的重要标准，在满足使用需要、成本允许的情况下选择那些节能效果比较强的材料和设备，使整个建筑工程表现出较强的经济性特征，在建筑使用的过程中获得持续的经济收益。
        1.3能耗性原则
        从本质上来说，节能的最直接目标就是降低能源的消耗，这也是电气节能设计的重要原则和主要方法。在对建筑进行设计的过程中，需要对消耗的能源进行分类，明确必要消耗和不必要消耗，并在保持必要消耗的基础上减少甚至是去除不必要消耗。在电气系统当中，电能传输而造成的消耗以及变压器线圈所造成的电能消耗都属于不必要的消耗，通过合理有效的设计可以对这些消耗进行控制。能耗性原则的核心就是减少和去除不必要的消耗，这也是提高经济性和功能性的必要途径。
        2.建筑电气的节能设计技术
        2.1变压器节能
        在电气系统当中，负载电流在通过绕组之后会产生明显的损耗，这被称为“负载损耗”。在变压器运行的过程中，负载损耗是重要的电能损耗，在同时发生涡流损耗的情况下，就会出现漏电磁现象。在变压器节能的过程中，要将减少负载损耗作为主要的目标。为了实现这个目标，在对供配电线路进行设计的过程中，要尽量选择低磁滞损耗的材料，在选择工艺的时候也要将低涡流损耗作为一个重要的标准。
        2.2供配电线路节能
        通常来说，建筑工程尤其是高层建筑工程的电气系统都拥有着较长的供配电线路，这些线路的型号种类多、复杂程度高。在电流流过供配电线路的时候，不可避免地会出现一定的损耗。在对该线路进行配置的过程当中，可以通过增加导体截面的方式来达到节能的效果[2]。部分建设单位在对供配电线路进行设计的时候，将主要的精力放在了对前期投资控制上，为了达到成本节约的目标，设计人员在选择电缆截面的时候关注的点只有载流量。这虽然可以满足前期的使用需要，同时也将采购成本控制在了预期的范围，但是在后期线路运行和扩容的时候容易出现能耗增加的问题。供配电线路节能要求设计人员对经济电流予以关注，同时关注导体截面积，并对电缆采购的费用进行准确计算，在提高线路荷载能力的基础上达到节能降耗的目标，为整个线路的稳定运行创造条件。

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        2.3照明系统节能
        在建筑工程投入使用的过程中，照明系统发挥了重要的作用。在对该系统进行设计的过程中，设计人员需要严格按照国际标准，坚持节能性的原则，将照明水平控制在合理的范围内，同时关注眩光值的合理性。在这个基础上，还可以选择人工照明与天然光照相结合的方式来达到照明的效果。与此同时，设计人员还要充分结合建筑的实际需要来确定照明方式，除了一般照明之外，分区照明和混合照明都是比较常见的照明方式。最后，还可以通过缩小照明系统的功率密度值来提高节能的效果。
        2.4电梯系统节能
        电梯系统为建筑使用者提供了便利的条件，尤其是在高层建筑当中，电梯系统的功能更为突出。根据统计，建筑当中电梯系统所消耗的电力能源约占总消耗能源的2%-3%。在对电梯系统进行设计的过程中，合理选用节能技术是十分有必要的。一方面，设计人员可以通过换品调速的方式来对系统进行控制，在确保拖曳系统平衡性的基础上选择适用的电机，以此确保整个系统维持在良好的运行状态。另一方面，设计人员还可以通过投入制动电阻的方式来达到节能的目标，减少制动电阻在运行过程当中消耗的能源。
        3.建筑电气的供配电线路设计方法
        3.1合理选择变配电室和配电线路
        在对建筑电气系统进行设计的过程中，都会配置变配电室，这可以看作是整个建筑的电力负荷中心。通过对变配电室的合理选择，可以有效减少供电线路的长度，进而使线材用料被减少，电力损耗被优化。对于低电压来说，线路的配电半径通常维持在200米之内。因此，在设计的过程中可以根据建筑用地面积来确定配电室的数量和位置。对于用地面积比较大的建筑，还可以在同一层当中设置多个变配电室，以此来使供电线路的长度得到缩减。在高层建筑当中，要尽可能地将配电室设置在强电竖井周围，这样可以减少电能的损失。
        3.2对供配电线路进行合理布线
        在供配电线路当中，布线的合理性不仅关系到电气系统运行的有效性，同时还关系到电气节能的效果，关系到建筑的经济效益。目前，在建筑电气系统施工的过程中有着多种布线形式，布线工作涉及到了自动化通信系统、安保系统、办公系统等多个系统。同时，在布线的过程中，还要关注强电系统和弱电系统的特征。前者可能会产生过大的电流，容易对电磁造成干扰，严重情况下还可能会对弱电系统的运行产生影响。因此，在布线的时候要使两个系统维持一定的安全距离，减少彼此之间的干扰。
        3.3合理分配配电回路
        为了满足建筑使用者多样化的用电需求，在建筑物内部通常会存在多种负载性质的用电设备，这些设备有的是稳定负荷、也有的是波动性比较大的负荷[3]。同时，设备的负荷还可以被分为线性和非线性这两种形式。在对配电回路进行分配之前，工作人员需要对用电设备的负荷性质进行区分，基于多回路的原则来进行合理配线，通过这种方式实现对多个用电设备的分别控制，减少设备之间的相互影响。比如荧光灯的负荷是非线性的，在运行的过程中会产生谐波，可能会对线性负荷设备产生影响。因此，在对配电回路进行分配的时候，需要将非线性负荷进行独立分配，并与其他用电电荷分隔开来。
        结束语
        综上所述，我国建筑电气所产生的电能消耗在总电能消耗当中占有较大的比例。在电能节约的背景下，要运用合理的节能技术，对供配电线路进行合理设计。在这个过程中，要坚持功能性、经济性以及能耗性的原则，关注变压器、供配电线路、照明系统以及电梯系统的节能性，合理选择变配电室和配电线路，做到科学布线、合理分配配电回路。
参考文献：
[1]陈洁菁,杨胡萍,徐佳敏,肖健.供配电线路自适应电流保护整定系统的研制[J].南昌大学学报(工科版),2017,39(01):98-102.
[2]窦甜华,段培永,段晨旭,石嘉川.一种建筑物低压供配电线路故障电弧检测新方法[J].微计算机信息,2011,27(03):159-161.
[3]李莉芳,沈飞.绿色建筑电气节能设计与能源管理系统可行性研究及解决方案[J].现代建筑电气,2021,12(01):8-12.