电气工程的节能设计研究

　　摘要：经济建设的快速发展加速我国建筑行业的不断进步，使得我国建筑技术和建设规模有了很大的提升和改进。我国建筑业能耗在总能耗中占很大比重，建筑能耗中电气能耗占80%以上，解决建筑电气节能问题非常迫切。建筑电气工程设计中合理运用电气节能技术可以减少建筑结构能耗，节能设计是国家提倡的节能减排指导方针，电气自动化与节能设计目前在电力行业应用不很广泛，需要深入研究电气工程节能技术，促进建筑节能与社会经济可持续发展。

　　关键词：电气工程;节能设计

　　引言

　　高新技术的快速发展加速我国各行业的发展进程，推动我国快速进入现代化发展阶段，为我国基础建设贡献力量。电气自动化是随着科学技术水平逐步提升而衍生出的新型技术，其在提高电气工程效率方面具有显著的应用效果，不仅大大减少人力、物力的投入，而且能够创造更加可观的经济效益。

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　　1电气工程节能设计原则

　　电气工程节能设计的本质是节约能源，降低能耗，减少经济成本。因此，电气工程的节能设计要遵循实用性、科学节能性、低碳经济性原则。无论设计人员如何节能，首先要遵循实用性原则。电气工程必须能够稳定运行，不会影响各用电设备的运转情况，更不会影响用户的生活以及安全。此外，还必须保证用电情况符合规范、规定。

　　其次，设计人员还需要考虑如何科学节能。电气工程节能其本质即提高能源利用率，因此，任何节能技术、创新技术必须符合科学性原则。此外，设计人员需要全面了解整个建筑工程的概况，只有这样设计人员才能科学地、合理地推算预测整个工程所产生的电气能耗和环保利用效果，设计出合理科学的图纸，减少施工所产生的能耗。

　　最后，设计人员还需要考虑低碳经济性原则。任何一个建筑工程在保证工程质量的前提下，都会考虑降低经济成本，如施工成本等。而降低经济成本本身就体现了“节能”原则。电气工程需要在此基础上进一步降低能源成本和经济成本。设计人员在进行图纸设计，选用电气设备、节能设备时，需要从一个建筑物的整体、未来长期运行的角度进行考虑。只有这样设计的图纸才能规范化、合理化、高效化，才能有效地控制经济成本，降低能耗。此外，设计人员还需考虑所采用的节能技术手段和设备。适当的技术手段能够有效降低技术花费。而合适的设备，如可长时间使用、能够循环使用的设备则能有效节省设备费用以及维修费用。

　　2电气工程的节能设计

　　2.1节能型变压器

　　变压器是电气工程中不可或缺的设备，是基于电磁感应原理而衍生出的静止型用电器，其在运行期间的能耗相对较大。现阶段，S系列的变压器应用较为广泛，其具有能耗较低的特点。而随着行业技术的进步，如今SH15非晶合金变压器更具有节能环保的优势，其铁芯采用的是非晶合金材料，在同等运行条件下，相比S11变压器(属于S系列)空载能耗降幅可达到60%。因此，在电气工程的设计工作中，可以优先选择SH15非晶合金变压器，降低日后运行能耗。

　　2.2供配电设备

　　供配电系统的设计必须具有科学性，以保证系统能够维持稳定运行的状态，同时其操作也应当具有便捷性，兼顾用电设备、供电距离等方面的因素，从而采取科学的配置方案。结合经验，需以负荷中心为基准，将变配电相关装置布设于周边区域，此举的优势在于可缩短供电距离，节省线路，减少电力资源在传输途中的电能损耗。对于变压器的选择，需以建筑用电需求为基本依据，满足季节性变化的要求，提高居民建筑用电的合理性。此外，功率因数也应当成为重点考虑对象，理论上，在提高功率因数后有助于减少能耗量。

　　电能的传输需以电缆或电线为基本载体，而线缆存在一定的电阻值，因此，电能传输途中存在线路损耗，此问题难以从根本上避免，但可以通过科学的措施有效提高回路中的有功功率，减少无功功率，从而达到降低能耗、保护线路等多重效果，结合既有设计及施工经验，皆在降低设备的无功功率，同时显著提高其功率因数等指标。线路的电流大小、线路的电阻值等均会影响线路的损耗情况，在电流不变的前提下，若要达到降低电耗的效果，则需要降低线缆的阻抗。

　　进一步分析，线缆的材质、截面积均会对线缆的阻抗产生影响，对此，可选择小电阻型导线，例如，应用较为广泛的铜线就是可行的导线材料;而根据电阻与截面积的关系可知，可适当增加导线的截面积，以达到降低电阻的效果。供电距离也将决定电能损耗的高低，在线路设计时应尽可能采取走直线的方式，尽可能不倒送，以便缩短供电距离，目的在于降低线路上的电能损耗;若布设的变压器临近负荷中心，也能够缩短供电距离。电气节能设计工作中，若建筑物每层平面面积较大时，应在设备层分散设置多个变配电所，通过此方式缩短供电干线的长度;若为高层建筑，则需要注意对低压配电室位置的选择，应尽量临近电气竖井。

　　2.3照明设备节能设计

　　照明设备的节能设计是电气工程节能的重要环节。据调查，在一般的家庭电能消耗中，照明设备的消耗能够达到约四分之一。因此，如何有效地减少照明设备的电气消耗对减少整个电气工程的电能消耗有着重大意义。

　　1.节能灯具的选择，设计人员在进行设计照明系统或选择节能灯具时，首先要保证室内的光照，而照明设备是用于补偿室内光照的。因此，设计人员首先要考虑并计算建筑物室内的自然光照，根据计算结果进行节能灯具的选择。节能灯具应具有环保、节能、经济等特性，因此通常选择年限长、效率高、能耗低的灯具，这样能够有效降低照明设备成本以及建筑整体的能源消耗。设计人员可以根据地面反射系数推算出灯具的运用系数，进而选择节能灯具。

　　2.节能灯具的安装，节能灯具能够有效降低电气工程的能源消耗，但是如果节能灯具无法进行合理的布置，将会增加建筑物的能耗。因此，合适地布置节能灯具将进一步节约能耗。不同的建筑物甚至建筑物内不同区域，灯具的布置方法不同。例如，当建筑物为大型商场时，需要集中供电，持久照明。此时，需要较为集中的布置灯具;而在客流量较低或者无需长时间照明的地域，可以布置少量灯具或者重新选择适合的灯具。

　　3.建筑物内部装饰，不同建筑物内部的装饰材料功能不同，直接影响建筑物内部对光照的吸收或反射效果。例如，当建筑物内部的装饰材料选择颜色较浅的材料时，能够较好地反射自然光，进而降低补偿光源的消耗。因此，合理的建筑物内部装饰能够有效地利用自然光，进一步降低建筑物的能源消耗。

　　2.4建筑设备的电气节能

　　1.应选择国家认证机构确认的标准产品，并优先选用高效节能、环保的电气产品和设备。严禁采用国家已明令禁止的淘汰的和高耗能的产品和设备。2.合理地选择高效用电设备及其启动、运行和控制方式。电梯、风机、水泵等采用高效率Y系列电动机，需要根据负荷变化调节的设备(如电梯、生活水泵)电机选用变频控制方式。

　　结语

　　电气工程节能核心是将合理节能技术应用于工程中，随着绿色建筑的推广，节能减排在电气设计阶段更加常见，建筑电气工程节能设计具有广阔研究空间。应用建筑内的节能产品丰富，如何合理安排成为电气设计阶段的重要课题。

　　参考文献

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　　[4]代晓鸥，刘卫，包莹.电气工程中节能技术的应用探讨[J].科技经济导刊，2020，28(16):71.

　　作者：闵云龙 薛涛 段洪涛

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