节能节电的方法范文

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随着我国社会主义市场经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，对能源的需求水平不断增加，全球都面临着严重的经济危机，尤其是在我国之中，能源浪费和短缺的问题十分严重，因此，节能问题受到社会各界的广泛关注，尤其是在建筑行业之中，节电是十分重要的内容。

1、建筑电气设计之中的节能原则

在设计建筑电气的过程中，应该针对环境保护、节约能源、经济合理、安全使用和技术先进等原则，在满足舒适性和功能性的原则之后，对环境效益和经济效益进行综合性的考虑，最终使能源的使用效率得到提高，避免能源的无谓消耗。

2、建筑电气节能设计的主要内容

在设计建筑电气的过程中，应该合理的配置供电和配电系统，对供电设备进行高效的使用，使系统的功率得到提高，减少谐波，最终确立完善的能源管理系统，减少建筑物的用电情况。

供电配电系统能够传输、分配和供应电力，因此，应该重视供电设备的损耗和供电线路的磨损，应该针对供电的分布、供电距离、负荷性质和负荷容量等因素，选择合适的供电配电系统，对电压进行设计和选择，采用可靠简单的供配电系统，降低配电的级数。

在选择变压器的过程中应该遵循“低损耗、高效率”的原则，对变压器的台数和容量进行合理的配置，根据负荷的特点，对季节性负荷变化较大和集中负荷较大的负载应单设变压器，根据负荷容量选择变压器容量，使变压器负载率在70-85%之间，严禁变压器低负载率和空载运行，减少变压器的能耗。在变压器运行的过程中可以采取“多布点和小容量”的方式。比如在一些大型小区中，单独的变压器往往无法满足使用的要求，因此，应该设置成对的变压器，在两台变压器之中设置相关的联络开关，应该针对负荷的实际水平，对变压器进行切除和投入，减少空载运行和轻载运行的情况，将损耗降到最低。

在配电线路之中存在着电阻，一旦有电流通过，就会产生损耗功率，从电网的角度上来说，应该增加电压等级或提高功率因数的方式来降低电流，在一般的单体建筑之中，因为电源电压已经被确定，因此，想要降低线路的能耗，就必须降低线路的电阻或提高功率因数。提高功率因数主要有选用正确合理的用电设备来提高系统的自然功率因数和增设补偿设备进行人工补偿两种方式。降低线路电阻的方法有：第一，应该选择具有较小电导的材料制作导线，就是使用铜芯导线，在我国改革开放的初期，因为铜价很高，因此，国家在制作导线的时候使用铝线代替铜线，二十一世纪，随着我国经济的发展和对节能、环保的需求，我们能够大面积的使用和应该使用铜质的导线。第二，减少配电线路的长度，配电室应该选择靠近负荷中心的位置，减少供电的半径，降低能耗，在设计和实际布线中尽量减少回头路和弯路，降低导线的整体长度，针对环形的供电方式，应该减少电阻值，使用闭环运行的方式代替以往的开环运行，最大限度的减少线路的损耗。第三，提高导线的横截面面积。对比这三种方法，第三种方法最不利于降低工程造价，其次是第一种方法，第二种方法既能够降低工程造价，还能够降低线路损耗，我们应该大力提倡和鼓励。在实际使用中这三种方法可以组合使用，也可以同时使用。

在选择用电设备的过程中，应该首先对设备进行分类，例如，电动机、电热设备和照明灯具等，在民用和工业建筑之中电动机尤其是交流电动机的应用非常频繁，节能潜能比较大，电动机的节能措施主要有：第一，使用高效率的电动机。和普通的电动机相比较，高效电动机损耗降低了百分之二十到百分之三十，电动机效率提高了百分之三到百分之六。第二，可以针对负荷的特征，选择合适的电动机，使电动机工作在经济运行范围内，a）恒负载连续运行，功率在250KW及以上，宜采用同步电动机，b）功率在200KW及以上应选用高压电动机，c）除特殊负载需要外，一般不选用直流电动机。第三，对负载率低于百分之四十的轻载电动机应该使用降压或星一三角切换装置来减少电动机的损耗和提高电动机功率因数，最终提高节电的效果。第四，采取电动机无功功率就地补偿措施，以降低配电线路电流，减小导线截面和配电变压器容量。第五对控制的方式进行改进，最终使运转的效率得到提高，针对负荷的转变使用调速电机，一些风机和水泵没有恒定的流量，应该针对风量的需求，对调速进行有效的控制，大大电机的能耗，尤其对大容量的电动机的节能效果明显。在对新风量进行控制的过程中，如果新风量过多，很容易产生能耗过大的现象，因此，应该针对室内的二氧化碳水平，对新风量进行调节，保持空气的水平，对楼宇的温度进行控制。应该完善机电设备的控制，对最完善的启停时间进行控制和计算，在保持环境舒适的情况下，减少空调所需的启停时间，最终实现节约电能的目的，在新风系统预热和预冷的过程中，应该对室外的新风量进行关闭，降低设备的容量。在很多公共建筑之中，缺乏中央调控系统，此系统能够实现节能控制，有助于智能建筑和绿色建筑的发展。

我国的照明用电占有很大比重，因此，在设计建筑电气节能的过程之中，应该重视以下几个方面。首先，合理选择和确定照度值。第二，使用高效的光源和灯具，在设计的过程中对白炽灯进行严格的控制，禁止高压汞灯的使用，推广高效三基色荧光灯和高效整流器的应用。第三，针对使用场所的具体特征，使用合适的照明和控制方式，在一些较大的空间之中采用混合照明方式，将重点照明和一般照明相结合。第四，充分利用天然光，把照明和天然采光结合。使用新型的光源，和一般的白炽灯相比，能够降低能耗百分之八十左右，最终使整个供电系统的功率得到提高，降低无功的传输，减少电能的消耗。

3、结语

总之，在设计建筑电气的过程中，应该针对环境保护、节约能源、经济合理、安全使用和技术先进等原则，满足舒适性和功能性的原则，在设计建筑电气的过程中，应该合理的配置供电和配电系统，对供电设备进行高效的使用，使系统的功率得到提高，减少谐波，最终确立完善的能源管理系统，减少建筑物的用电情况。

参考文献：

[1]唐勇，覃健雄，肖晓．建筑电气设计中的节能策略[J]．四川理工学院学报(社会科学版)，2007(02)：107-108．

[2] 陈的非．刍议建筑电气设计中的节能措施一一我国建筑业永恒的选择[J]．当代经理人(下旬刊)，2006(06):118-119．

[3] 肖萍．高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[D]．中南林业科技大学，2006，(11)：25-27．

[4]杨晶．建筑电气设计中的节能措施物理环境改善的对策[J]．中国商界(上半月)，2010(06):165-166．

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【关键词】抽油机示功图 节能

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

1目前抽油机拖动系统存在的问题

（1）功率因数低

目前油田抽油机电动机功率因数一般在0.2-0.5之间变化，为了提高抽油机电动机的功率因数，通常是利用补偿电容器提高功率因数，但电机本身的功率因数并不会改变。

（2）“大马拉小车”问题严重

临盘采油厂机械采油系统多数是1台变压器拖动1口油井，变压器的额定容量为50-100KVA，电动机的额定功率22 KW、30KW、37KW、45KW、55KW。由现场的测试结果可知，电动机的实际输入功率大部分在3KW-10KW之间，电动机的负载率很低，功率因数也很低，无功电流比例很大，导致线损增加。这是所有油田都存在的问题，造成这种现象的原因是：抽油机负载有静转距大，而运行转距小的特点，所以要配置大容量的电机，保证足够大的起动转距，所以选用较大功率的电动机，变压器的容量也随之增加。这虽然解决了抽油机的起动问题，但由此却带来了机械采油系统的“大马拉小车”问题，变压器、电动机负载率下降，自身损耗相对增加，造成了电能的浪费。

（3）抽油机系统存在发电现象

从本质上讲，游梁式抽油机井口载荷曲线是近似于正弦曲线，而游梁式抽油机曲柄的圆周运动是严格意义上的正弦曲线，所以游梁式抽油机只能平衡掉井口载荷曲线的一阶分量，由此知系统总是达不到完全平衡，这将导致抽油机带动电动机超过电动机的同步速度运行，电动机变成异步发电机向电网反送电，我们称之为“倒发电” 现象。

（4）抽油机系统调速困难

随着节能意识的提高，抽油机系统调速问题凸显出来，让冲次适应产量的变化就需要调速，因此变频调速技术在电机调速中得到广泛应用，由于抽油机拖动系统存在着不同程度的“倒发电现象”，承担变频调速任务的变频器必须工作在四象限状态，或者设置泄放回路，使变频器的效率降低，可靠性降低。特别是1140V供电系统，电压属于中压范围，变频器件的选择很难兼顾到性价比最优，造成成本过高。由于上述原因造成抽油机系统调速困难。

2目前的抽油机拖动系统节能装置简介

目前在我国的石油开采成本中电费占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。抽油机节能，主要有研究推广节能型抽油机和抽油机节能电控装置两个方面，对节能型抽油机的应用暂不讨论，重点介绍节能电控装置。常见的抽油机节能电控装置大体上可以分为三种类型，下面分别讨论。

2.1 间抽控制器

对于供液不足的油井，随着油井由浅入深的抽取，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，直到最后发生空抽的现象，这样就浪费了大量的电能。对于这种油井，最简单的方法是实行间抽，根据每口油井不同的工况，设定间抽时间。当井下液量少时关闭抽油机，等待液量的蓄积，液面超过一定深度时，再起动抽油机抽吸，从而提高抽油机的工作效率，避免电能浪费。

2.2 软起动、调压节能型

由于抽油机负载有静转距大，而运行转距小的特点，所以要配置大容量的电机，保证足够大的起动转距，所以要实现软起动是困难的，现场的实践也表明了这一点。

2.3 使用变频器节能

变频器用于抽油机电机时存在的问题：

（1）使用环境问题

由于抽油机都在环境恶劣的野外工作，所以，对变频器的可靠性和环境适应能力提出了很高的要求，许多变频器由于适应不了野外恶劣环境而无法工作，为此可以设计防护等级高的控制柜，以及冷却系统，使之适合在野外环境中使用。

（2）再生能量的处理问题 从现场实测的抽油机电动机功率曲线可以看到当配重不平衡时，在抽油机工作的一个冲程周期中，会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），对于交－直－交变频器来说，直流部分采用普通二级管整流，因此不能向电网回馈电能，所以反馈到直流母线的再生能量只能对滤波电容器充电而使直流母线电压升高，并通过电阻泄放，造成能量损失，降低了变频器效率。而具有能量反馈功能的变频器结构复杂，可靠性低。

上面我们介绍了三类节电装置，基本上都是针对单元件、单设备进行的节能改造，没有从系统的高度去实现节能。下面我们从另外一个角度去讨论这个问题。

3改造抽油机电机的电功率曲线实现节能

3 .1抽油机电机的电功率曲线的特点

从现场实测的抽油机电功率曲线可以得出如下结论：（1）抽油机电功率曲线以冲程为周期（2）抽油机电功率曲线是连续的，有限个第一类（跳跃）间断点（3）抽油机发电造成功率曲线产生负面积，文献（1）指出：超越离合器是解决抽油机拖动电机发电过程中电能浪费仅有的技术，抽油机调平衡能部分解决抽油机拖动电机发电期的电能浪费问题，但不能完全解决。

3.2 现场实测的抽油机电功（日用电量）

针对抽油机拖动电机发电电量的计量问题，进行了现场的测试，目前使用的计量表计将正向用电电量与反向发电电量累加之后收取电费，这种电表在正向用电时正向转动，反向发电时，也正向转动，正负电量累加。

（1）抽油机拖动电机发电过程多计量的电能是不容忽视的，发电造成电费多计量，地方供电系统对临盘油田实行单井计量，油井发电电量不但不能得到相应的报酬，而且还要上缴相应的电费，一般抽油机发电量约占用电量的5%，我们不但得不到5%的抵扣电量，而且还要交5%的电量电费，这样一来，相当于多交10%的电量电费。

（2）抽油机拖动电机发电过程多损耗的电能是不容忽视的，根据文献（2）的结论，抽油机的电动机在用电转换过程中巨大的能量消耗。设电动机在电动状态运行时的效率为0.85，在发电运行时的效率为0.6，抽油机的机械效率为0.95,那么两次转换的效率为η=0.85×0.6×0.95=0.48，就是说发电能量损失了52%。

3.3 节能措施的提出：调平衡、去发电、平曲线。

首先进行抽油机的平衡调整，在平衡率在85%-110%之内时，再进行去发电和平曲线工作，所以说调整平衡是关键。

1、现场测试的安装抽油机防发电皮带轮之后的功率曲线

安装抽油机专用防馈电皮带轮之后，抽油机电动机已不存在发电现象，最低功率值为空载功率，抽油机防发电皮带轮有效地解决了抽油机发电现象。

2、现场测试的安装抽油机防发电皮带轮之后的用电量

安装抽油机专用防馈电皮带轮之后，日用电量有显著减少，L2-207井日用电量由124KWH/24H降为106KWH/24H；L41-113井由143KWH/24H降为131 KWH/24H；L41-113井由189 KWH/24H降为170 KWH/24H。抽油机节电率在5%-10%之间。

（1）安装抽油机防发电皮带轮之后，抽油机不再拖动电动机工作，发电现象消失，即发电部分的能量（功率曲线负面积）变成了抽油机平衡块的动能和势能，为平衡系统所利用，从而达到节能降耗的目的，但是功率曲线的峰谷差仍然较大，这将影响到抽油机系统的节能和安全运行，即使是抽油机功率曲线的均方根值最小了，如果峰谷差过大，仍然会影响到抽油机系统的可靠运行，所以既要抽油机功率曲线的均方根值最小，还要功率曲线的峰谷差合适。在安装抽油机防发电皮带轮之后，进一步调整平衡块的位置，进一步降低抽油机功率曲线的峰谷差。

（2）电机发电的制动力矩消失，抽油机在上行或下行的过程中可能会出现速度过快的现象，这将影响到抽油机系统的安全运行，这就涉及到再生能量的处理问题，我们今后将对再生能量的详细讨论。

3、缩小抽油机功率曲线的峰谷差的方法

文献（3）在仿真过程中发现，电动机模型参数中的转动惯量对仿真结果有很大的影响，当转动惯量变大时，线路、变压器和电机的损耗都显著减小。从理论上分析，抽油机的负载是波动负载，电机的运行状态在发电机和电动机之间来回切换。如果增大转动惯量，那么，就等于储存了一些在线路上来回流动的能量，减少了总损耗。因而，增加转动惯量在理论上是可以节电的，但是要做好以下两方面的工作：一是由于转动惯量的增加会给电机的起动造成困难，在实际工作中，我们可以考虑采用一种具有升压起动功能的拖动装置，用在这里，基本上解决起动困难的问题。二是增加旋转件的转动惯量必须有速度的改变，速度不变就不会有能量的存储和释放，可以采用高转差的电机实现这一点。上面的问题解决之后，这就成为在实际中可以考虑的一个方案。

4 结束语

上面从抽油机功率曲线的角度讨论了游梁式抽油机拖动系统的平衡和节能问题，在调整好平衡的基础上，结合油井的工作状况，采取去发电、增惯量、平曲线的措施可以达到节能将耗的目的。

参考文献：

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目前，全球进入能源紧缺时期，我国的能源与其他国家相比更显贫乏。然而，我国处于高速发展中，对能源的需求十分巨大，但是当前在我国，能源浪费的现象却相对比较严重，对能源的利用率比较低。能源问题一直是各个国家关注的焦点，如何解决能源问题对国家发展的制约一直是世界各国探讨的重要问题。我国人口的基数本身比较大，人口增长的数量也比别的国家快。近年来，随着人们经济水平的提高，我国的建筑业高速发展，对能源的消耗也是快速增长，根据相关的数据统计，远远超出世界各国的平均能耗水平，仅仅电气一项就占到55%到85%之间，民用建筑中使用的电气则占到82%左右。但是在能源发展结构不断改变，且不断减少的情况下，降低能源消耗量，提升能源利用率已经成为各国解决能源问题的重要途径之一，也是各个建筑电气专业人员在安装电气系统的过程中首要考虑的问题。不过要解决能源发展的问题，最根本的解决办法就是要不断开发新型的可替代能源，减少对不可再生能源的依赖性，同时运用先进的技术提高能源利用率，使得建筑行业的发展符合我国建设资源节约型社会的理念。

1 建筑电气设计中建筑节能存在的缺陷

在经济迅速发展的情况下，人们的生活方式发生了很大的变化。现在，人们对电能量的需求量不断增加，盲目用电的现象比较突出。电气系统设计人员即便在对用户的需求进行了较为详细的分析，但是由于很多人的节能意识比较弱，在使用中仍然存在着大量浪费的现象。

另外，在建筑电气节能方面我国对此的宣传比较少，过度的浪费使得很多的地区出现了用电紧张的现象，尤其实在七八月的用电高峰期，也因此，一些发达地区为了解决用电问题，不得不采取一些手段进行控制来缓解能源的紧张，比如在建筑电气系统的设计过程中，或者通过掌握城市各个片区，各个企业的用电特点进行电气系统的设计，提出相关的节能解决方案，并对其可行性进行分析，达到提高社会效益的目的。

2 建筑电气设计的节能原则

（1）适用性。节能不是不用，而是需要在满足建筑内各种电气设备的能源需求的基础上，尽可能地减少甚至是避免产生能源损耗的情况。因此，建筑设计人员在进行具体的电气系统设计时，需要充分地保证建筑电气的安全，需要综合考虑建筑内各个电气设备的使用功能以及安装环境，保证其能够实现节约能源的目的。在某些特殊环境或者场合的电气使用，比如，学校、医院、公园等公共场合的电气设备的用电，主要考虑如何选择适当的照明照度，不能为了节约能源，而直接忽视使用者对照明亮度的要求。（2）经济性。建筑电气节能设计的经济性主要是指在进行节能设计时，应该以实际的经济效益为最终准则，在节能的前提下不能过多地浪费资金，并且需要通过这些节能设计更好地促进过多资金的及时回收。比如在进行建筑电气的设计过程中，采用一些比较先进的电气节能设备，因此，设计者需要充分地考虑这些设备运行后的实际经济效益问题。（3）环保性。电气进行节能设计不仅仅只是为了减少能源的消耗，实际上，是为了提供一个更加美好的发展和生存环境，因此，在进行节能设计时，首先需要考虑对环境的保护，最终做到真正的绿色节能。

3 节能设计及方法

（1）供配电设备。要对供配电系统进行科学的设计，使得整个系统较为稳定，且操作也较为方便，那么必须要依据用电的设备、供电距离、以及用电量等因素来进行科学合理的设计，主要做法是：使变配电的距离靠近负荷的中心，减少配电的距离，这样的好处在于能够通过减短线路来降低能耗量，在变压器的选择上，则要根据工程的需要进行配备，满足季节性变化的要求，实现居民建筑用电经济运行，尽量降低运行中的不必要的能耗量。另外，供配电功率参数的选择也是实现节能的重要一步，一般而言，提高功率参数可以很好地减少能耗量，实现节能目的。电能的传输主要依赖于电线，电线中有电阻，因此只要传输就会有线路损耗，这是不可避免的，可以解决的就是要提高传输中的有用率，尽量满足人们的用电需要，减少供配电中某些电气设备中产生无功电率，这部分的电流除了提高能耗之外，同时对传输线也是一种损害，减少降低这部分功耗的方法主要是：减少用电设备的无用功功耗，提高用电设备（如电动机）的功率因数：采用静电电容器实现无功补偿根据具体的情况采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式。另外，线路上的电流量的大小是不能够改变的，线路损耗除了跟电流量的大小有关之外，同时还和线路的电阻有关，因此在电流量不变的情况下，要减少电耗的主要方法就是减少电线电阻的大小，而电线的电阻则主要跟电线的材质以及电线的粗细有关。因此，主要可以从这两个方面入手：选用电阻较小的材质作导线，铜芯可以说是目前最适合作导线的材料，一般负荷较大的建筑中，铜线都是最佳的选择，在负荷量较小的建筑中铝锌导线则是最合适的选择，另外，需要注意的是，电耗还主要和电流走过的时间有关，因此线路的铺设应该要尽可能走直线，这样可以缩小电流走过的时间；低压线路应不走或少走回头线，以减少线路上的电能损失；变压器尽接近负荷中心，以减少供电距离。当建筑物每层平面在达到11000平方米时，按区块应至少要设2～3个配电所，以减少干线的长度对于高层建筑，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象的发生。即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路部分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。（2）用电设备。照明节能设计就是在保证满足作业面视觉要求、照明质疑的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。常见的节能措施有以下几个方面：有效利用自然的光线，这也是实现节能的重要方法之一，因此在使用电气设备的时候，应该要尽量推荐居民使用可以使用自然光的设备，另外，电气系统设计人员在设计的时候应该要充分地考虑自然光与室内人工照明有机地结合，较少人工照明的使用。当前，比较节能的照明设备主要是LED灯，大量使用节能设备已经成为未来发展的一种趋势居室传统照明灯具在逐渐地被淘汰，相关的研究资料表明，LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有污染，与白炽灯、荧光灯相比，节电效率可以达到75%以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/15，荧光灯管的1/3。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等。（3）电气工程控制中对工作人员技能要求。要想保证电气工程的质量，人是关键因素，发挥着巨大作用，因此必须加强对电气工作人员的思想教育，加强其培训教育，促使他们具有主人翁意识，工人自身要不断总结现场实践经验，从而提高整个施工队伍的综合素质，无论是从质量管理还是监督检测方面，都必须按要求严格执行，确保工程质量。一个高质量的工程，完全可以体现出工作人员的责任心与态度。工作人员技术水平高，分工清晰，责任明确，这是保证工程质量的基础。

4 结束语

对能源浪费问题进行解决，在保证人类生存和发展不受到影响的同时也可以促进我国经济社循环可持续发展。建筑物种的能耗是国民经济发展中所占的比例最大的。因此，做好建筑的节能工作，可以有效降低对资源的压力，提高资源的利用率，这对我国建设节约型社会也将具有重要的意义。因此，在建筑电气系统的设计中，必须要加强对节能设计的要求，同时，应该要使得节能措施多元化。

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一、电气节能设计应遵循的原则

建筑电气节能应坚持以下四个原则：（1）可用性。应满足建筑物的使用功能，即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适卫生；满足上下左右的运输通道通畅无阻；满足特殊工艺要求。（2）经济性。建筑电气设计的经济性就是节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是让该部分增加的投资，能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。（3）可靠性。根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。满足建筑物的功能，即满足照明的亮度、色温、显色指数；舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。（4）安全性。保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。

二、建筑电气设计中的节能措施

1、供配电系统的节能设计。根据工程供电容量及负荷的具体使用情况，合理设计供配电系统，做到尽量简单可靠，这对于有效地实现电气节能可以起到很好的作用。首先，变配电所或箱式变电站位置的设置。现代高层建筑的用电量相当大，在确定变配电所或箱式变电站位置时，应尽量靠近负荷中心，这样可以减小配电半径，有利于减少线路损耗。其次，合理选择变压器容量及台数。在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内，从而实现变压器的投入台数可以随季节性负荷的变化灵活投切，减少部分变压器轻载而引起的不必要的电能浪费。最后，优化变压器的经济运行方式。同一变电站的变压器应尽量并列运行，并联后其负荷可以合理地分配，总损耗可以降至最低限度，同时根据负荷的变化调整并联运行的变压器台数，也是降低变压器损耗的有效措施。

2、电缆线路的合理设计。在一个工程中，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，大工程更是不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，减少线路上的能耗必须引起设计重视。在建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。另外，还可利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

3、风机水泵的节能。（1）采用高效风机水泵。近年来，我国研制出多种高效率风机和水泵，有的产品效率已接近国外同类产品，应该大力推广。（2）设计时注意选型和配套。选择风机水泵的型号和额定值时，应尽量与工况吻合，使设备运行在高效率区间。（3）调速控制流量，减少节流损失。生产工艺上经常要求变更流量，现场多使用挡板或阀门来调节流量，即采用人为增大阻力的方法来减小流量，这是很不经济的。比较经济的方法是调节原动机的转速来调节流量。（4）合理设计管网，降低管道阻力。设计输送管网时，对走向和管径都要仔细计算，并要求管道内壁具有较高的光洁度，以降低阻力、减小功率损失。（5）在管网或叶轮上涂敷复合材料。其具有高弹性、高强度并易与金属粘接的特点，将其涂敷在管道内部和叶轮上，可以降低叶轮、管道与流体的摩擦系数，从而减小阻力、降低损耗。（6）减小叶轮直径。当所需流量与扬程（风压） 远小于泵或风机的额定值时，可以通过切削叶轮、减小直径来降低风机水泵的输入功率实现节能，但不适用于扬程经常变化的运行环境。（7）调节入口导向叶片。这是离心式风机、水泵流量调节的基本方法，轴流式也可采用。调节入口侧可调导向叶片，可以改变压力和流量特征曲线，使同流量的轴功率比用阀门或挡板调节时低得多。

4、照明系统的节能。照明系统的节能设计，一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明设备用电使用时间、照明设备的损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系，与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来考虑。

（1）减少设备使用时间。在设计的时候，楼梯间、走廊这样的公共场所可采用自动控制的方式，做到人来灯亮，人走灯灭。考虑到线路损耗，对于面积小的房间可采用一灯一控或二灯一控；面积较大的房间采用多灯一控的方式。同时，设计时，应充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物结构允许的情况下，门窗尽可能开的大些，门窗的玻璃采用选用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可用导光管、反射高窗或棱镜窗将光线引入需要阳光的地方。以最大限度地减少照明设备的使用时间。

（2）提高光源的利用效率。首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具的表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55%~60%之间，地面宜为15%~35%。其次用高效光源，首选发光率高的光源，这些光源节能效果及光效都非常显著，因此能够在照明系统的设计环节达到节能的目的。

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关键词：建筑节能；电气设计；技术方法

Keywords: building energy saving; Electrical design; Technology and methods

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 当前现状和节能设计基本原则

我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重，作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。节能问题一直也是我国发展国民经济的一项长远战略方针。

一、建筑电气设计节能的原则

1.1满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

1.2考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，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。

1.3节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。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。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。

因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

2 照明设计环节中的节能措施

照明是民用建筑不可缺少的一部分，照明方式可分为：一般照明、局部照明和混合照明等；照明种类可分为：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明等（小区、学校还有景观照明、部分高层建筑还有航空障碍照明等）。衡量照明质量的主要指标有：照度、眩光、显色性等；而照明节能的评价指标是照明功率密度LPD（即单位面积上的照明安装功率），如何在照明设计中做到有效节能，可以从以下几个方面入手：

2.1 光源的合理选择

选用高效电光源是照明节电的首要工作。节能的光源发光效率要高，使得照明灯每瓦电发出更多的光通量（LM）。

2.2光源用电附件的合理选择

在灯具的选择上，走廊、楼梯等公共场所的灯具可选用透光率高的吸顶灯；而居住类场所的灯具推荐选用蝙蝠翼式，因为蝙蝠翼式灯具控光性能合理；办公类场所则推荐用金属隔栅类灯具，没有眩光且发射率高。因光灯本身功率因数较低，所以还应让灯具带整流器，比如细管光灯的附件镇流器就推荐选用电子整流器，而不宜选电感镇流器。这里提一点，其也可以选节能型电感镇流器，它比传统40W电感镇流器低40％ 左右，工作时温度低、噪声小、寿命长，属于安全可靠型电感镇流器，价格也比较便宜。

2.3 不断改进灯具的控制方式

门厅、走廊、楼梯间等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制，以便在白天自然光好的情况下，或深夜人少的情况下，能方便地手动或自动关闭一部分照明。

3 暖通空调系统的自动控制

公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50％以上，系统节能潜力是巨大的，优化系统设计是节能的前提，系统的自动控制则是节能成败的关键。目前，暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统，简称BAS或BA系统。BA系统是智能建筑的特征之一，也是建筑节能的有效途径之

一，节能效率达10％～30％。

3.1系统接口设计

BA系统工程师应与暖通空凋系统、强电系统工程师密切配合，以优化系统的接口设计，主要包括：

(1) 检测参数与传感器的选择；

(2) 风、水、蒸汽阀门管径的计算；

(3) 电动调节节阀的流量特性选择；

(4) 电力与照明配电柜（箱）的一次、二次接线原理图设计；

(5) 与独立运行控制系统的通信接口设计。

3.2 节能控制优化设计措施

BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位，对系统的结构和参数进行最佳匹配，使整体效能最佳。例如，PID控制策略下的参数优化应考虑被控对象和环境条件等因素。从整体上讲，暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略：

(1) 机电设备启停优化控制；

(2) 变风量、变流量系统最优控制；

(3) 冬夏季部分负荷时水泵分设控制；

(4)与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；

(5)参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。

4 供配电系统节能设计

供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。

(1) 优化用电负荷计算与负荷分配，选择最佳变压器负载率，从而降低变压器容量，减少变压器损耗。

(2) 采用集中或分散方式进行无功补偿，提高低压侧功率因数，使其大于0.9，减少变压器损耗及配电线路损耗。

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前言

据世界有关能源统计部门统计显示，在2009年中国已成为世界最大的能源消耗国。面对日益严峻的能源环境危机，中国政府部门正在加大节能降耗指导工作，曾在“十二五”规划纲要中明确提出，把节能减排作为今后各企业发展中的一项重要内容，让各企业树立绿色、低碳的发展理念，切实做好节能降耗工作。作为一名电气工作人员应该以身作则，充分认识到节能的重要性，放眼全局，通过在供配电系统中合理运用节能方法和措施，来促进国家节能降耗战略的实现。

1供配电设计的特点

具体来说，供配电设计具有以下几个方面的特点，需要相关部门予以高度重视：第一，低压配电系统，其作为供配电设计的关键环节，可以分为树干式、混合式以及放射式等几种类型，具体可以依据供配电系统的实际运行情况予以合理选择；第二，断路器，其可以分为真空断路器、气体绝缘断路器以及油断路器等几种类型，随着组合式变电所的发展，前两者在实际应用过程中较为广泛；第三，变压器，其主要可以分为环氧树脂浇筑式、油浸式以及干式等三种类型，前两者具有防火、防潮、噪音小、易搬运等优势，具有较高的使用价值；第四，电力与照明，因国内电力与照明实行不同的电价，为此在供配电系统设计过程中还需要将电力与照明进行分开配电，并依据实际情况，将整个电力与照明系统分为正常电力、事故电力、正常照明以及事故照明等方面，依据其特点的不同对其供配电系统进行设计，确保整个供配电系统设计的经济性与可靠性。

2供配电系统总体规划

在设计供配电系统的总体方案时，应综合考虑供电距离及用电负荷的大小、特性、分布来确定供电电压等级，科学、合理规划供配电系统。节约供配电系统电能与投资方面，可以通过减少配变电级数，简化接线等方式实现，同时在选择变压器台数与容量时，应综合考虑负荷特点及运行的经济性。在确定受昼夜或季节变化较大的地区的变压器容量时，应根据负荷变化全面考虑变压器的技术经济性。

通常线路电流会随着供电电压的升高而降低，可以通过提高供电电压的方式来减少供电线路的电能损耗，应尽量把总变电所与配电所修建在距离负荷中心近的位置，这样可以缩短供电半径，降低供电线路上的损耗，此外在满足供电电压要求的前提下，可以通过增大线路的电压等级来实现节能的目的。但在提高线路电压等级的同时，也要同时提高电气设备的绝缘性能，这样建设投资也必然会增大，因此在通过提高电压等级来实现节能时，必须合理对比技术经济指标、综合考虑。此外在确定供配电系统总体方案的电压等级时，对各级电压等级与对应的线路输送能力之间的关系也应充分考虑在内。

3供配电设计中的节能方法和措施

3.1供配电线路的设计

3.1.1 减少电路导线的长度

在供配电装置设计的允许下，尽可能降低导线之间的距离，考虑将变电站安置在线路连接的中心位置，尽量使线路以直线方式拉伸连接，并在低压配电的过程中选择使用无需回路的装置的方式，减少电路导线的长度，提高节能的效率。

3.1.2加大电路导线的横截面积

在必须使用很长导线连接的电线上，并具备热量稳定、电流负荷量也较为稳定、电压减少的前提条件，增加电路导线的横截面积，从而达到节能的效果。

3.1.3 降低导线电阻

应选择电阻数较低的导线来降低导线的电阻，如铜芯导线，从而实现节能的目的。

3.2照明节能设计

3.2.1节能灯具与灯具控制的选择

在建筑照明中，可以从灯具本身出发，考虑选用高效节能灯具型开关或装置，这是一种有效的节电方法。根据不同工作区域的照明要求，可以适当地增加照明开关个数或者节能灯具的数目，例如：对于卧室等场所可以选择采用可调控亮度的开关，对于楼道可以选择声控灯具等。

3.2.2自然光的充分利用

为了让建筑物内得到良好的采光效果，可以充分利用自然光。例如，在条件允许的场所，可以适当地将窗户开大；对于无法打开窗户的场所，应该采用透光强度好的玻璃等。良好的采光条件就间接地减少了电能的利用，从而达到节能的效果。

3.3 电气设备选择

在设计供配电系统时，电气设备选择要科学、合理，提高用电设备的功率因数，改善电网的电能质量，最终实现供配电系统的节能降耗。在企业的无功功率消耗中，一般70% 是异步电动机消耗的，20% 的是变压器消耗的，而线路消耗的无功功率大约只占到10% 左右。因此在设计时，必须科学选择变压器的容量，可以通过同步电动机或采用带空载切除功能的间隙工作设备来提高用电单位的自然功率因素，达到节能的目的。

提高电动机的运行效率与功率因素可以大大降低电动机的能量损耗，载荷较轻的情况下，异步电动机的功率因数一般较低，而满载时功率因素相对较高，因此在设计时一定要正确选择电动机容量，要让电动机的运行尽可能满负荷，这样会使自然功率因数大大提高，并且在设计时要选用高效节能电动机，要在综合考虑负荷特性、启动次数、调速等方面的因素后，科学、合理选择电动机，避免出现“大马拉小车”的现象。

在工业生产中应用异步电动机的地方非常多，异步电动机运行中的经济指标主要是功率因数与效率，并且二者具有一定相关性。异步电动机的功率因数会随着效率的改变而改变。此外在生产工艺条件允许的条件下，综合比较了技术经济因素后发现，若工艺设备可以采用同步电动机，就尽量采用同步电动机，这样可以借助其过励磁超前运行的优势，使系统的感性无功功率得到充分补偿。在供配电系统中，经常用到的一种电能传递设备就是变压器，它的主要作用是变换电能的电压等级，电源给变压器提供了有功功率后，经过变压器的能量转换，最终转换成设备所需要的电压等级。在变压器转换能量的过程中，有功功率的消耗主要为绕组电阻上产生的铜损与特芯上产生的铁损。

3.4人工无功功率补偿

3.4.1补偿方式的平衡性

根据电压线路不同的损耗和电能的流失，要充分保证人工无功功率补偿的平衡性，即高压电容器应向高压部分进行补偿，而低压电容器则向低压部分补偿。

3.4.2电路感性负荷补偿

电路感性负荷人工无功功率的补偿，可选择采用并联电力电容设备实现。但是设计人员应注意的是，无论是采用哪一种类型的人工无功功率的补偿形式，都应该以达到最大节能设计为目的。根据不同的电路电线传输电能的承载量和与其相关的设备条件，还可以选择分散补偿或集中补偿等人工o功功率的补偿形式。

4结束语

综上所述，电能是当今社会使用最广的一项能源，也是耗损较为严重的能源之一。随着电能在企业发展和日常生活中的用途逐渐广泛，人们对电能的需求量也日益增加，随之而来的浪费现象也越来越严重，而电能也越来越紧缺。因此，供配电设计中的节能设计的发展成为缓解能源紧缺和浪费，实现节能环保理念势在必行的一步。优秀的节能设计方案，不仅能降低电网工程在电路传输过程减少电能的损耗，还可以给企业带来更大的经济效益，因此电路节能设计的应用，在一定程度上起到了电能能源节约的积极作用，为我国国民经济可持续发展带来长久利益。

参考文献：

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中图分类号：TM343.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0102-02

三相异步电动机的应用十分广泛，在整个电网中三相异步电动机所消耗电能的比例约占2/3，并且在工业越发达的国家，所占的比例越大。因此三相异步电动机的节能，对全球经济、工业的发展具有十分重要的意义。我国也已GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》作为电机能效强制性标准，从源头开始淘汰落后的电机。三相异步电动机的节能，需要研究者从电机的原理、制造工艺及使用等方面进行深入的探讨研究，从而总结出最经济、简便的方法。

1 三相异步电动机的工作原理

该电动机的工作原理是利用旋转磁场和此种旋转磁场借助于感应作用在转子绕组内所产生的感应电流之间相互作用，以产生电磁转矩来实现拖动作用。相互对称的三相绕组嵌在三相异步电动机定子的铁心上，其中许多导条均匀的嵌在转子的铁心上，利用铜环将导条的两端连接起来，使他们组合成为一个整体。此时如果三相电源和对称的三相绕组正确的连接好后，在电动机的定子和转子两者之间的空间产生了转速同步的旋转磁场。因为装备好的在旋转的磁场进行切割，转子上的导条内部必然会产生感应的电动势，根据物理所学的右手螺旋定则，可以判断出当旋转的磁场以逆时针或者是逆时针的方向进行旋转时，判断好转子上半部装嵌的导体产生感应电动势的方向，导体的下半部感应电动势也随之判定出来了。由于转子上装嵌的导条本身是一个闭合的回路，因而在导条上就会有电流产生。如果此时对导条中的电流和电动势之间的相位差不加以考虑，那么电流的瞬时方向和电动势的瞬时方向就是一样的，转子上的导条处在磁场中，产生感应电流的同时，自身也会受到磁场产生电磁力的作用。所受到的电磁力方向可以运用左手定则来判定。所有装嵌在转子上的导条所受的电磁力是同一个方向的，会形成同一个方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针以转速为n进行旋转。如果把转子和生产的机械进行连接，这样就能够机电能量进行相互的转换。

2 电机节能方面主要存在的问题

虽然我国各电机研究所及制造厂对三相异步电动机不断的进行设计优化和工艺改良，然而受电磁理论、材料、使用环境等影响对电机节能有着很大的制约。

2.1 电机负载率低

使用过程中电机的选型不合适，裕量过大或是生产的工艺发生变化，导致电机实际的工作负荷低于规定额定负荷。装机容量较小的风机却在比规定范围的额定负载还大的电机上运行，最终导致运行的效率很低。我国现阶段的风机平均运行的效率在60%左右。

2.2 电机电源电压不对称或者是电压过低

因为三相的四线制低压供电的系统不平衡的单相负荷，导致三相电压的不对称，从而使电机产生负序转矩，这就大大的增加了电机在运行过程中电能的损耗。另一个原因是电网电压处于长期的偏低环境，致使正常工作过程中电机的电流变大，从而电能的损耗必然增大。而且三相电压不对称度越来越大，电压就会越低，导致的电能损耗就会越大。

2.3 负荷的调节与控制转速的不当

因为风机与水泵两者间所具有的机械特性极其相似，当我们定性的分析了通过风机的调节风门是以何种方式来对风量进行调节，和利用电机的转速调节来对风量调整的比较。结合现实的工况不难发现，在对风机风量和水泵流量的调节，仍然有部分场合利用挡板或者阀门来进行调节，这就导致截流所损耗的功率变大。另外，很多设备仍然还是应用机械调速的方法，电气调速还未能有效的普及。而且因为调速方法的选用和负载性质不同以及对转速的控制的适当程度都会影响到在调速的过程中电能损耗的增大。

2.4 维修管理不善

使用单位不按规定对电机进行维修和保养，并长期处于运行状态，磨损过快使损耗量增大。若管理不善，工作人员离开后长时间不关机，也会导致某些电机处于长时间空转状态，能量损耗必然增加。

3 减少有功损耗以提高电动机效率

异步电动机的损耗由有功损耗和无功损耗组成，所以减少有功损耗，电动机的效率就会得到显著的提高，达到节能的效果。

在电机的设计以及制造和改进方面可以做到以下几点：

①使用较薄及低损耗的硅钢片，降低电机的涡流损耗；加长铁芯或者用较多的硅钢片材料，也可以做到减少磁密最终达到降低损耗的目的。

②利用大截面铜导线，缩短线圈端部长度，提高槽满率，以将导线的电阻和定子电流合理的控制来达到降低定子的铜损。

③采用较大截面的转子导条和转子端环，提高转子导条和端环导电率，以达到将转子的损耗降至较低的程度。

④将风扇的设计进行改善，从而将风扇的效率提高，降低风扇旋转产生的风摩耗。选用优质的低摩擦类轴承，对降低轴承损耗有明显作用。就比如对2极的电机，它很大部分的机械损耗都是风摩耗，因而将风摩耗的减少相当重要。所以在此类型号的电机上可以装上不可逆类型的后倾式的风扇，它可以保持风量处于不变状况下，降低风摩耗降量。

4 电动机就地无功补偿

因为异步电动机是利用感性负载，所以运行时必然消耗了一定程度的无功功率，这就会导致电机功率因数偏低。假如此时我们对电机进行就地补偿电容，就可以大大的减少无功功率的消耗，并且因为补偿后的电容的总电流会减少，就会致使线路有功损耗相应的减低。如果假设补偿前的电机无功为Q1，Q1'表示补偿电容后的无功，那么电容的补偿无功：

式中，cos？渍e表示的是电机在额定负载过程时的功率因数，这可以从产品的目录表下获取；K1=I1/Ie表示的是电机定电流的负载率；I1表示的是在实际运行时电机的定子电流大小。一般经过补偿后得到的功率因数cos？渍1'大小范围一般处于0.92～0.96之间，如若再进行提高，必然使对电容器在资金的投入大，不具有经济性。假如三相异步电动机的电机负载变化频繁，而且有一部分的时间处于空载或者轻载的运行状态时，此时可以采用功率因数的控制器来控制，这样才能使电机一直处于比较高的功率因数下工作运行。

5 结 语

降低三相异步电动机的能耗是研究者的目标，方法主要是对有功和无功损耗进行合理的控制。用减少有功损耗的方法来提高电机的运行效率，可以重点在设计优化和工艺改良方面进行着手。而采用减少无功能耗来提高其功率因数，可以将电机的运行一直处于高功率因数区内，再对电机运行过程中进行就地无功补偿。总之只要结合好电机设计、生产及使用过程中电机存在实际的问题，然后再进行针对性分析和处理，就能探讨出更多、更有效及更经济的方法来提高电动机在运行过程时的效率及功率因数，从而达到节能的目的。

参考文献：

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随着我国经济的飞速发展, 人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源消耗急剧增加。目前，全世界建筑能耗约占能源总消费量的30％，中国占23％，因此，建筑节能成为中国节能战略的必然选择。建筑节能，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率。人类日常生活中的每一个环节都离不开电，建筑内所有设备也都离不开电，可以说建筑供配电系统是建筑的最基本的、应用最广泛的系统，因此建筑供配电系统节能是建筑节能的任务之一。建筑电气设计人员在进行建筑供配电系统设计时，在满足建筑功能及供电安全的同时应该考虑建筑电气节能。建筑电气节能是一项技术性强、影响因子复杂的工程。电力系统运行与国民经济和人民生活密切相关，供电的突然中断会造成很大的损失以致严重的后果。所以，建筑供配电系统设计方案，首先必须保证安全可靠供电和电能的质量，考虑节能应在满足建筑物的功能的前提下，采用先进技术，综合考虑初投资及长期运行的经济效益，最大程度节省无谓消耗的能量，达到真正节能的目的。

1降低供配电系统的传输损耗

电能在传输过程中产生传输损耗，传输损耗主要由供电系统提供。供配电系统的传输损耗主要是线路损耗和变压器损耗；消耗在传输线路阻抗中的损耗称为线路损耗，消耗在电力变压器中的损耗称为变压器损耗。传输损耗使供电效率降低，消耗无谓消耗的能量。降低传输损耗是供配电系统节能的主要措施之一，对供配电系统的经济运行有重要意义。

1、1降低变压器有功损耗

电力变压器的基本结构是将一、二次侧的绕组缠绕在由相互绝缘的硅钢片叠成的铁心上，利用电磁感应原理实现电压等级变换。负载电流在变压器一、二次侧绕组的电阻中产生的损耗称为“铜损”，与负载变化有关；变压器的铁心在交变磁场的作用下产生的损耗，称为“铁损”,其主要取决于变压器外加电压和频率，外加电压和频率不变时，“铁损”基本不变，可以认为与负载变化无关。

考虑变压器的短路损耗的换算关系，变压器在计算负荷下的有功损耗PT可以根据“空载试验”和“短路试验”的结果，采用下式计算：

PT =POT+PCUN（SC/SNT）2

式中POT为变压器的空载损耗，近似为变压器的“铁损”；

PCUN为变压器的空载损耗和短路损耗，近似为变压器的“铜损”；

SC、SNT为变压器的计算负荷和额定容量。

由上述可知，降低变压器损耗可以采用以下两种方法：一是选用节能型变压器，如S9、SL9及SC8型等油浸变压器及干式变压器，减少变压器的铁损；二是在技术经济性合理时，选择合适的变压器容量，减少传输系统的变压级数和变压器数量，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗，降低变压器的铜损。

1、2降低线路损耗

供配电系统的线路损耗指交流电流在传输线路的阻抗中产生的损耗。导线作为供配电系统中功率传输的载体，导线的选择不仅关系到供电系统的安全和经济运行，还影响传输损耗。传输系统的阻抗、电流大小，是影响线路损耗的两个主要因素。因此，可根据工程具体情况采用以下措施降低线路损耗。1、降低传输线路的电阻和电抗。比如可根据用电负荷，选择合理的导线形式和截面，以电缆取代架空线路等，降低传输线路阻抗。2、在传输有功功率不变条件下，降低传输系统的电流，例如提高传输线路电压等级，可有效地降低传输线路电流。3、改善传输系统的功率因数。通过提高传输系统的功率因数，在传输有功功率不变的条件下，降低传输系统的电流，进而减小线路损耗。4、合理设置变配电所、配电箱等分配电能设备，尽量靠近用电负荷中心，以降低供电半径；线路敷设满足施工技术的前提下，尽量走直线，以减少电线长度，减小无谓损耗的能量。供配电系统中常用的导体材料有铜和铝，从自然资源的角度，铜比铝要稀少；从节能的角度，为了减少电能传输时引起的线路损耗，要求减小导线的阻抗，则选用电阻率ρ较小的铜比铝好；从输电的要求，导线的截面越大，则电压损失越小，损耗也越小，但意味着线路的投资和金属材料的消耗越大；从投资经济效益考虑，既要使输电损耗小，又要考虑线路的投资和金属材料的消耗少，这就要求综合考虑供电安全、初投资及长期运行的经济效益，选择具体工程应用中最适合的导线及其截面。

2照明节能设计

2.1、设计要求

节能是社会可持续发展的要求，在照明设计和评价中，要始终贯彻节能要求。照明设计要求根据照明空间的环境特点与使用性质，考虑节能要求，选择高效的光源、灯具等照明设备，并通过对照明设备的合理布局，满足照明空间的使用功能要求，使照明设备与照明环境相适宜，视觉清晰，亮度均匀，让使用者在照明空间内工作或生活感到舒适和轻松。

2.2、照度标准

应照明节能要求，在《建筑照明设计标准》中，规定了各类建筑的照明功率密度值，且大部分照明功率密度值属于强制性标准，必须严格执行。有装饰需要时，照明与室内装修设计应有机结合，在确保照明质量的前提下，应有效控制照明功率密度值。

2.3、照明节能设计要点

2.3.1灯具选择

在满足照明空间的使用功能要求的前提下，选择高效的光源对于照明节能是必然选择。除有装饰要求外，可选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具和采用功率损耗低、性能稳定的灯用附件。例如选用直管型荧光灯，则配节能型镇流器，而当使用电感式镇流器时，其能耗应符合现行国家标准《管形荧光灯镇流器能效限定值和节能评价值》GB17896的规定；选用气体放电光源时，光源应带电容补偿器，令气体放电光源供电线路的功率因数不低于0.9，以减少线路上电能损耗；景观照明采用长寿命高光效光源和高效灯具，并采取点燃后适当降低电压以延长光源寿命的措施；景观照明可设置深夜减光控制方案。总之，选用灯具，应综合考虑最初投资与长期运行的综合经济效益。

2.3.2照明配电回路的控制要求

节能是贯穿供配电设计的主题，照明配电回路系统的控制除满足正常运行的要求外，还要考虑节能运行和管理的要求。根据环境条件、使用特点，可采用以下照明控制方式：充分利用自然光，根据天然光的照度变化控制电气照明的分区；采取分区控制灯光或适当增加照明开关点；用定时开关、调光开关、光电自动控制器等节电开关和智能照明控制系统控制照明配电回路；公共场所照明、室外照明可采用集中遥控节能管理方式或自动光控制装置。比如：公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，可采用集中控制，按建筑的使用条件和天然采光条件采取分区、分组控制措施；居住建筑有天然采光的楼梯间、走道上的照明，除应急照明外，可采用节能自熄开关；旅馆的客房可设置节能控制型总开关；体育馆、影剧院、候车（候机）厅等公共场所的照明可采用集中控制方式，兼具有按需要采取调光或降低照度的控制措施。

3 结 语

建筑供配电系统的节能潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，供配电系统设计方案除应符合各种技术指标、满足功能需求外，还应有切实可行的节能措施，在建筑中合理使用和有效利用能源，节省无谓消耗的能源，实现建筑节能。

参考文献

[1]徐晓宁主编，建筑电气设计基础，华南理工大学出版社，2007.5。

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2通讯协议或连接口不匹配类故障

目前国内规定电能表的RS-485接口的通信协议为2007年使用的《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》。相对于1997版的通信协议，2007版的通信协议增加了扩展功能中所应用的术语和定义，并且规范、统一定义及使用，避免出现歧义。因此2007年以前生产的电能表可能无法与《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》兼容，导致485通信口通信失败。对于此类故障，只需使用合适的电能表通信规约/协议进行通信即可解决。在通过软件设置抄读多功能电能表的参数和数据时，需要使用计算机连接现场通信网络。而多功能电能表与计算机有时会出现无法连接的现象。这是由于计算机通信接口采用RS-232标准，连RS-232/RS-485构成的通信网络时，必须做232与232/485接口之间的电平转换。此类故障在满足通信可靠性的前提下，可采用简单方便的无外接电源的转换器。这类转换器不需要靠初始化RS-232串口取电，无需任何握手信号如RTS、DTR等，从而保证了在RS-232方式下编写的程序无需更改便可在RS-485方式下运行，确保适合现有的操作软件和接口硬件，可应用于主控机之间，点到多点远程多机通信网络，实现多机应答通信。

3编程或设计过程失误类故障

由于485总线是半双工通讯方式，无法同时进行收与发，发送状态与接收状态之间的转换需要一定的延时，因此《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》规定帧间有延时，主要是给发送方一个状态转换的时间，保证接收方能完整接收返回的数据。而一些生产年份较早的多功能电能表对此考虑不够。往往表现在：①电能表从接收状态切换至发送状态。在接收到主站的请求命令帧后，未进行延时，就立刻发送应答帧，而此时主站还处于发送状态，等主站切换到接收状态时，电能表前面的数据帧已发送完，导致主站接收到的应答帧不完整，通信失败。②电能表从发送状态切换至接收状态。电能表RS-485图1多功能电能表与计算机通信接口的连接图由发送状态转为接收状态也需要延时，而有的主站在设置收发流程时，未按照接收完数据帧后需要延时的要求，马山又开始发送下一个命令帧，而此时电能表还没有切换回接收状态，通信失败。电能表485总线是一种数字异步通信方式。异步通信的收发不同步的通信特性，使接收方不能准确判断哪一个字节是一帧数据通信的开始，因此《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》中规定68H代表一帧数据的开始，称帧起始符。有些主站在设置收发流程时未能贴近实际情况，轻率的以接收到的第一个字符作为帧起始标志数据，而不是68H为起始数据标识；若电表在68H之前发了几个命令控制字符，则接收到的数据将会同步出错。而且当总线上持续有干扰信号存在，正确数据帧会和前面若干字节的杂乱数据混在一起被接收方接收，因为无法同步处理修正，通讯也会失败。建议主站和电能表设置收发流程时严格遵守以68H作为帧起始符，在开始接收数据前都要判定是否为帧起始符，若不是则弃掉该字节，按要求继续判断，直到收到68H才开始接收数据。奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法。通过在编码中增加一位校验位来使编码中的1的个数为奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验）。在485通信时，接收双方会先定下奇偶校验方式进行数据检错，如果数据帧为错误信息，则剔除并等待对方方重发。有的主站和电能表设置收发流程时，依据多长时间内收不到新的一个字节数据来判断一帧已收完。这个方法考虑不够周详，没有根据所收数据帧的长度和结束符“16H”及时地将数据接收任务结束，如果遇到以下情况，会导致通信失败。因为RS-485芯片的接收灵敏度为200mV，即（V+）~（V-）≥200mV。当UA-UB≥200mV时，输出逻辑“0”为高电平；当UA-UB≤-200mV时，输出逻辑“1”为低电平；当-200mV＜UA-UB＜200mV时，输出不确定。如果总线上所有的RS-485芯片均处于接收状态时，UA-UB=0，总线处于高阻状态，既不是高电平也不是低电平，芯片输出状态不确定，可能输出“1”，也可能输出“0”。电能表在发送完应答帧后，通常会马上从发送切换到接收状态。当主站的RS-485芯片收完最后一个字节的停止位后，将继续保持为“0”，即电能表一段时间内收不到新的字节数据，此时，电能表视为数据接收任务结束（见图3接收波形）。而有的主站RS-485芯片则可能从“0”跳变保持为“1”（见图3接收跳变波形），电能表则认为又收到一个字节00H，这样接收方可能因此判定一个字节校验位出错，从而将之前接收正确的一帧丢掉，造成通信失败。解决此类故障，建议通信双方在编程或设计时严格遵守《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》执行，确保主站与电能表数据传输准确和完整。

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中图分类号： TE08 文献标识码： A

Abstract: In the ship power plant and electrical equipment, energy saving is very important. Through the use of effective energy conservation method, can greatly reduce the energy consumption. This article will analyze the Marine electrical equipment and energy saving.

Keywords: ship. Electric; Energy saving; methods

一、前言

当前，我国船舶事业快速发展，船舶供电技术已经取得了很大的进步。但是用电设备的节能方面却处于起步阶段，需要加大研究力度。

二、电气设备要节能，首先应满足其运行技术条件。

电气设备运行技术条件是指规定的运行条件，由于船舶电气设备的工作环境比一般陆地条件恶劣得多，船舶电气设备，除设计、制造、安装必须符合船用环境条件外，还必须保证其在规定的条件下运行。

例如，一台发电机要发出足够的功率，需要有一定的端电压和输出足够大的电流。端电压受到发电机绝缘强度的限制，电流受到发电机允许温升的限制。电流过大或电压过高，都可能使发电机损坏或使用寿命降低。其他电气设备也是如此，需在其规定的条件下运行，包括电压限制，电流限制，功率限制，频率限制，温升限制或特定的接线方式等，都是规定的运行条件。

这些规定的运行条件大致可以分为以下三类：

1、额定值

额定值或额定技术条件，主要是指在规定的条件下，保证电气设备正常运行的额定电压、额定电流、额定功率、额定频率等。有些额定值是靠外部条件满足，例如用电设备的额定电压是电网提供的。如果不在额定电压之下工作，电气设备就不可能正常运行，也就不能安全用电。有些额定值是在规定的条件下设备本身内部产生的，例如额定电流，就是在规定的温升条件下允许用电设备通过的最大电流值。为了保证船舶电站和电气设备的正常运行，在电气管理中，必须保证各电气设备在额定值或额定技术条件下工作。

2、工作制

电气设备的工作制，即电气设备运行时间的连续性，这取决于电气设备的工作温升。

电气设备主要有三种工作制：长期连续工作制．即设备长期连续运行，适用于负载比较稳定的设备；短时工作制，即设备工作时间短而停歇时间相当长，适用于工作时间远小于停歇时间的设备；断续周期(反复短时)工作制，即工作与停歇周期性循环，设备温升低于额定温升，适用于短时间工作与长时间停歇周期性循环的设备。不同工作制的电气设备，结构不同，发热和温升也不同。例如同样功率的电动机，由于工作制不同，其导线的截面积、铁心结构、散热体、绝缘材料都不同，就其导线而言，长期工作制的导线粗，而短时工作制的导线细。

与此同时还有考虑到绝缘材料的耐热等级。

三、节能需改变拖动方案。

近年来在航运界、造船厂和电工产品的供应者之间已经对如何改变拖动方案展开了讨论。下述措施是一些很有成效的方法,因此有必要详细研究其中的关系。

1、变机械传动为电气传动

运行时间较长的船舶辅机传动一般采用机械传动,我们应探讨辅机变机械传动为电气传动的优点。这是因为电气传动在长时间运行条件下效率较高,从而可以达到节能的目的。以油船上的货油泵为例,在汽轮机船上通常是由辅汽轮机传动的，而当用一台调频异步电动机代替辅汽轮机进行传动时,其效率可有显著的改善，也就能达到节能的目的。

2、变恒转速电气传动为可调转速传动

在通常的船舶中,大量的泵是由一些恒定转速的电动机传动的。泵的流量,例如冷却水泵的流量是通过调节节流阀和旁通阀加以改变的。若泵的输送量通过传动电动机的转速来调节时,则这种型式的泵系统的总效率即可得到提高，这样不仅其经济性可以得到改善,还可节省管道和阀件。这种传动可由经过整流器供电的直流电动机进行，多年来这项技术已在很多船舶上得到了很好证明。

四、优化节能方案。

1、认真贯彻执行国家有关节能政策

船舶电气设备的节能设计、安装都必须严格遵循国家的相关法律法规，如《国家产业结构调整指导目录》、《国家淘汰落后生产能力、工艺和产品目录》，《十二五”节能环保产业发展规划》等相关规定。同时必须参考国家、重庆市专业管理、从业机关的相关推荐目录。

2、选用节能效果最佳的产品及补偿方案

一是应当尽量选用最新的节能设备，以前那些技术不成熟、能耗又高的电气设备以及落后淘汰的设备应坚决不再使用。二是在规划设备的节能和补偿方案时，应该全面考虑电气设备的节能性能和节能代价，一定要将节能和产品的综合性能结合起来，争取选择性能优、性价比最好的产品。

五、船舶电气的正确操作可有效节能。

船舶电气设备操作的要求是：一、按操作规程，正确启动、停止设备；二、监视设备运行情况，及时发现并调整任何偏离的参数，一旦发现故障先兆应及时采取阻断故障发展的措施；三、需及时正确处置设备故障，最大限度减少其伤损。为达到这样的要求，使用和管理人员必须具有高度责任心，并具备相应的技术能力，具体表现为：

1、掌握资料，熟悉设备

提高船员电气知识水平，是正确使用电气设备的基础。船上电气设备的操作人员，要认真阅读说明书和有关技术资料，从理论上懂得电气设备各元件的结构、工作原理、线路连接方法等。船上电气设备的管理人员，要了解电气操作人员的操作能力，及时提出培训要求，并提供培训(包括提供教材和资料)。

2、严格遵守操作规程

船舶电气设备分布于全船各处，有的由轮机部操作使用，有的由甲板部操作使用，生活服务设备则是全体船员都可以操作使用。因此，所有相关人员都要严格执行电气设备的操作规程。电气设备应标明关键性操作，应制订正确的操作规程，包括临界操作的即时现场监督和特殊操作之后的及时检查，都是防止误操作的有效手段。

除了启动和停止，电气设备的操作还包括监视它的运行情况。一方面监测参数，与正常数值对比，从而判断设备状态是否正常；另一方面通过看(外形变态)、摸(温度和振动)、听(声音的变化)、闻(散发的气味)等，及时发现电气设备运行是否正常。只有把正确的操作规程落实为每个操作者和监督者的职责，才能保证电气设备不发生误操作，这是减少电气设备责任事故的重要手段。

3、加强监督检查

建立计量器具信息管理系统，确保计量数据准确性。为提高计量管理水平，增强计量技术基础，促进计量管理在节能降耗方面发挥更多积极作用。如目前的新型航道工作船艇都按要求安装有计算机远传监控系统，可以很好的采集和监测各系统和设备的运行数据，为更好的节能降耗提供了科学的依据。

六、船舶电气设备的节能需加强维护。

船舶电气设备的完好，是安全运行和节能的基础，而做好经常性的维护保养工作，是保证电气设备可靠运行的重要措施，也是电气管理人员的日常重要工作。如果电气设备运行状态不好，又怎能保证船舶安全运行和节能呢？

我们对电气设备的日常维护主要有以下几种方式。

1、定期维护(计划检修)

计划检修是以预防为主，根据零件磨损和使用寿命的规律，确定各电气设备的维护保养周期、内容和要求，并据此有计划地检修，以预防设备过早地磨损和突然损坏，保持良好的技术状态，以达到节能降耗的功效；也可以及时发现设备缺陷和隐患，采取技术措施，避免设备事故，延长设备整体使用寿命。

2、视情维修

视情维修以状态监测为基础，可以不失时机地及时维修，避免维修资源的浪费。电气设备的状态监测比较方便，只需简单的电气仪表就能监测电气设备的参数，如电压、电流、功率、频率、波形等，及时发现电气设备运行不正常的隐患。随着新技术的发展，离线状态监测、在线状态监测、连续状态监测等先进的监测手段应用日益广泛，电气设备的视情维修也必将成为主要方式。

3、大修或换新

如果对特殊的故障找不到合适的预防检修、视情维修和状态监测措施,下一个选择就是大修或换新。大修或换新是指在一个特定的工龄期限之前,大修一组件或更新一部件。它必须是技术可行的。适用于可造成较大经济性后果的故障,或者实施大修或换新费用比排除故障费用要低得多时。

4、预定报废

预定报废工作是三种预防工作中经济效益最低的一种,适用于低值和非重要设备。因为降低安全寿命极限可以防止临界故障的发生,从而降低有较大经济性后果的功能故障的频度。

5、三种预防性工作的组合

对于少数具有安全性和环境性后果的故障模式,若无法找到一种本身能把故障风险降低到一个可接受的低水平上的预防工作,而且对设备进行适当的改进也无济于事,可以把几种预防工作组合起来使用(通常是两种不同类别的工作组合)。

结束语

总之，通过有效的方法实现电气设备的节能对于促进船舶事业的深化发展具有积极的促进作用。随着研究的不断深入，电气设备节能技术也将取得更大的发展。

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中图分类号：TB495文献标识码： A 文章编号：

1、给水系统节能设计

1.1 充分利用市政给水管网压力供水

随着城市建设规模的扩大，以及市政给水管网的改建、扩建，城市供水管网的不断变化，供水管网各地段的压力也不尽相同，只用掌握准确的市政水资源资料，充分利用市政管网的压力，才能设计出合理节能的给水系统。

根据现行的《民用建筑节水设计标准》规定，在设有市政或小区给水、中水供水管网的建筑，生活给水系统应充分利用城镇供水管网的水压直接供水。

由于市政给水管网的压力在0.3MPa左右，供水压力只能供到五层楼左右，在高层建筑给排水设计中，市政供水压力不能满足建筑物的需要时，采用二次加压供水来满足最高层建筑用水点的压力，无负压变频供水设备的应用能很好地解决高层建筑供水压力的要求。

无负压供水设备是以市政管网为水源，充分利用了市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压供水方式，节能效果好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水设备的发展与延伸。在市政管网压力的基础上直接叠压供水，节约能源，并且还具有全封闭、无污染、占地量小、安装快捷、运行可靠、维护方便等诸多优点。

而传统的供水方式离不开蓄水池，蓄水池中的水一般由自来水管网供给，这样，原来有压力的水进入水池后变成了零，然后从零开始加压，造成大量的电力能源浪费。

1.2选用节水型产品

1.2.1选用优质管材

给排水节能设计需要全方位综合考虑各种因素，水在输送过程中，也可以采取一定的措施进行节能节水，如采用优质管材及阀门。由于镀锌钢管容易生锈，会造成水质污染，而且经过一段时间闲置后，再次使用时会有锈水流出，如果流入到干净的水中，可能导致整个容器里的水的水质不合格，造成水资源的浪费。

此外，接口处如果锈蚀也会不同程度地出现漏水渗水现象，如果采用新型管材如铝塑复合管、钢塑复合管、PP-R管、PE管、不锈钢管、铜管等，就能够很大程度上杜绝漏水渗水等浪费问题。

可见选用新型管材可以减少输送水过程中的能源的消耗，从而达到节能的目的。

在高层建筑排水中，普通内外壁光滑的硬聚氯乙烯排水管，在排水过程中产生较高的噪声，而内壁具有螺旋筋结构的硬PVC管，在排水过程中可显著降低噪声，其原理是，流体在此种结构的管内流动时，减少了对管内壁的冲击，且能使夹杂于流体中的空气顺畅排出。其优点是具有耐腐蚀、流体阻力小、噪音小、美观等优点，其内壁表面上具有多条凸起的导流螺旋纹，形成多个流体通道，除增强了环钢性能和抗弯曲及抗冲击性能外，还使高层建筑排水通气力提高10倍以上，排水噪音降到38分贝以下。

在建筑室外排水系统中，能够采用聚乙烯塑钢缠绕排水管，与传统的排水排污管道如混凝土管等在诸多方面有优势。其作为一种新型钢塑复合重力自流管道产品，由钢塑复合的异型带材经螺旋缠绕焊接制成，其内壁光滑平整，具有高强度。该种管材具有耐腐蚀、密封性好、质量轻、安装简便、寿命长、可再生利用等优点。其采用不锈钢箍连接与电热熔带连接两种连接方式，简单可靠，达到零泄漏

1.2.2使用节水型卫生器具和配水器具

卫生器具及配水器具位于用水点末端，一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用，选用节水节能型卫生器具就显得格外重要。

北京建筑工程学院曾在该校两栋楼做过实测，其结果如下：普通水嘴半开和全开时最大流量分别为：0.42L／s和0.72L／s，对应的实测动压值为0.24MPa和0.5MPa，静压值均为0.37MPa。节水水嘴半开和全开时最大流量为0.29L／s和0.46L／s，对应的实测动压值为0.17MPa和0.22MPa，静压值为0.3MPa，按照水嘴的额定流量q=0.15L／s为标准比较，节水水嘴在半开、全开时其流量分别为额定流量的2倍和3倍。可见卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着整个建筑节水的效果。所以在选择水型卫生器具和配水器具时，除了要考虑价格因素和使用对象外，还要考虑其节水性能的优劣。

大力推广使用节水型卫生器具和配水器材是建筑节水的一个重要方面。

1.3消防用水水质保证措施及消防给水系统检测及控制

建筑内的消防水池体积一般都很大，而利用率低，大多数消防水池长期不清洗致使各种微生物滋生繁衍，腐蚀和堵塞消防管道从而影响系统的可靠性。所以为保证水池中的水质符合卫生标准，传统的做法是定期更换贮水池中的全部存水，由于消防水池贮水量大，定期换水会造成的水源的浪费。

推广采用自洁灭菌仪对消防用水进行循环处理，通过自动控制主机的低压电场作用和微电化学反应，破坏水中及水箱、水池内壁的细菌、藻类微生物细胞，达到消毒、杀菌、灭藻的效果，减少水质污染从而达到节水的目的。

消防水池的进水设置两支进水管，分别设有电磁阀和浮球阀遥相连，来有效控制进水安全和控保证有效控制水位。及时传输信号，防止因进水阀门未及时关闭或进水管阀门损坏时使水池中的水长时间溢流而造成用水浪费。

2、雨水回收利用

随着社会的发展，提倡建设绿色生大型小区成为住宅的新方向，小区建设雨水收集系统，收集后的雨水 与水景循环一同进入雨水处理系统。

雨水收集系统根据雨水源不同，可粗略分为两类。

一、屋顶雨水。屋顶雨水相对干净，杂质、泥沙及其他污染物少，可通过弃流和简单过滤后，直接排入蓄水系统，进行处理后使用。

二、地面雨水。地面的雨水杂质多，污染物源复杂。在弃流和粗略过滤后，还必须进行沉淀才能排入蓄水系统。

雨水利用分为间接利用与直接利用两类。

间接利用Ⅰ：采用透水路面；室外绿地低于道路100mm，屋面雨水排至散水地面后流入； 间接利用Ⅱ：屋面雨水排至室外雨水检查井，再经室外渗管渗入地下补充地下水源。

直接利用：屋面雨水经弃流初期雨水后，收集到雨水蓄水池，经机械过滤等处理达到中水水质标准后，进入中水贮水池，用于中水系统供水或用于消防、小区绿化、冲洗汽车、厕所冲洗等，从而替代出等量的自来水，这样相当于增加了城市的供水量。

3、太阳能热水系统应用

太阳能热水系统是利用“温度效应”原理，将太阳辐射能转变为热能，并将热量传递给工作介质从而获得热水的供热水系统。太阳能热水系统由太阳能集热器、贮热水箱、泵、循环管道、辅助热源、控制系统和相关附件组成。

利用太阳能制备生活热水，既节约能源又保护环境，热水系统分为分散式与集中式两种热水系统。

分散集热太阳能热水系统是目前常见的太阳能热水系统。较适宜用在独立式小住宅，低层联排住宅中，也可用在多层公寓住宅中。系统特点是太阳集热器分散分户布置，贮水箱、相关管道，辅助热源的设施都按需要分户设置，即每户有独立的小型太阳能热水系统。

集中集热、集中贮水、分户计量方式太阳能热水系统较适宜用在公共建筑或多层公寓中设置，如屋面、墙面上，有集中的大容积的贮水装置；供热终端则有计量装置(如公寓住宅供热到户，每户装有计量表指示热水的用量)。由于各终端用水时间不尽相同，则总体用热水量在各时间段可趋于自然平衡，太阳集热器的热高效率可充分发挥出来。

太阳能热水系统与常规热水系统最大的不同点是其热源——太阳能的不稳定性。常规能源的发热量是固定的，但太阳辐照量会随地区、季节、当天的天气状况——阴、晴、雨、雪发生变化，因此，在一个要求稳定供应热水的民用建筑太阳能热水系统中，必须配置常规能源辅助加热装置，以保证在不利气候条件下用户的热水需求；也就是说，与常规生活热水系统相比，太阳能热水系统的初投准则会较高，因为系统的热源有两个——太阳能集热系统和常规能源辅助加热装置。

虽然太阳能热水系统的初投资较高，但由于在工作运行时使用了无偿的太阳能，节约了常规能源，所以，安装了太阳能热水系统的用户实际上可以通过因节能而减少的运行费用而获得收益回报，并用以初偿增加的初投资。

海南属于资源较富区，年均日照天数225天，适宜大力发展太阳能热水系统。根据《海南省太阳能热水系统建筑应用管理办法》规定单位集体宿舍、医院病房、酒店、宾馆、公共浴池等公共建筑和十二层及以下住宅，应当统一配建太阳能热水系统。可见太阳能作为一种可再生资源在建筑中的应用逐渐成为建筑节能的主要发展方向。

4、建筑给排水的环保措施

现代城市建筑的污水处理排放过程一般是经过收集、化粪池初步处理、城市污水处理厂深化处理再排放到江河。由于城市污水处理厂的处理能量不足，或者污水管网的渗漏，很容易对环境造成污染，因此建筑设计时考虑将污水进行深化处理后再排放，减轻污染，减少污水处理厂的负担就很有必要。现在运用较多、取代化粪池、对污水进行深化处理而又不耗能的处理设备是污水处理装置是无动力微型污水处理装置。无动力微型污水处理装置它是通过在厌氧池投放微生物，污水通过重力流通过微生物的处理，再经过氧化处理、消毒处理后达到直接排放的污水处理设备。它有以下特点：1.无需电能。2.无气味。3.处理后的污水达到直接排放标准。对于大型社区，建议污水处理考虑采用生态污水处理系统。它是通过人工建造沼泽地，利用生态系统将生活污水净化。

5、结束语

综上所述通过对建筑给排水中采用多项节能、节水环保措施分析，希望有关设计人员在建筑给排水设计中，要把环境保护的方针政策，贯穿于设计中的每个细节。建筑给排水的绝大部分新材料，新设备，新工艺都与环保的要求密切相关，只有充分利用这些新技术实现建筑给排水的环保设计，才能做到节能减排。希望大家积极关注有关节能环保的相关举措，为更多的绿色建筑的开发建设贡献自己的一份力量。

参考文献

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0 概述

钢铁企业是高能耗产业，年耗电量占全国总用电量的8%左右，居各行业前位，因而钢铁企业的节能有着十分重要的意义。做为钢铁设计单位的专业人员，应充分了解、掌握钢铁各生产工艺段的工况、过程、特点，选用最优化的设计方案，同时应严格贯彻执行国家节能环保、减排等产业政策，为企业及社会带来明显效益。

本文仅对钢铁企业电气设计过程中常用的节能措施进行一般性阐述，未做深入的理论计算，目的是为了提高电气设计人员的节能意识及业务水平，并运用在工程实践之中。

1 电气主要节能措施

1.1 电力变压器的节能

电力变压器既是重要的变电设备，也是主要的耗电设备，在电力系统中数量庞大，占有重要地位，合理地选择各类变压器的数量、型号、容量、负载率及运行方式等，对于电气节能有着十分重要的意义。

1.1.1 变压器选型

油浸式变压器选用S11系列及以上，干式变压器选用S10系列及以上的节能、环保、低损耗、低噪音型新型变压器，该类变压器铁芯一般均采用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片。

同容量S11系列变压器空载损耗比S9系列降低30%，年综合电量损耗降低35%以上，节电效果明显，采用S11系列变压器替代S9系列同容量变压器，设备投资增加15%～20%，一般3年左右通过节省的电能费用可平衡增加的设备成本，而变压器工作年限一般为25～30年，因而其运行3年后节电量为净节电量。企业用量庞大的为低压配电变压器，如一台10/0.4kV 1250kVA的低压配电变压器，采用S11系列比采用S9系列年节省电能约5000kWh，合人民币3150元（按工业用电平均0.63元/ kWh计算），在其正常工作寿命期内共节省电能约125000 kWh，折合人民币78750元。一个中型冶金企业此类配电变压器数量一般为几十台，节电效益明显。

1.1.2 变压器负载率

变压器在低负载率状态下不仅造成设备自身投资增大，而且运行功率因数低，造成较大的有功及无功损耗，因而当变压器负载率低于30%时应及时更换为小容量。变压器的经济运行点为负载率75%左右，设计、选型时应予以考虑。变压器并非在电气工作寿命完全终结时才予以更换，对于电气寿命仅剩余2～3年时，应经技术经济比较后确定是利旧还是更换为新型节能变压器。少数钢铁企业还有铝芯变压器运行，年代久远，从节能及用电安全角度考虑，应予以及时更换。

1.1.3 变压器工作环境

变压器工作环境温度对变压器出力、绝缘、安全运行及寿命有着较大的影响。变压器长期运行在98℃时，使用寿命为20年，当长期运行在在104℃时，使用寿命为仅为10年。油浸式变压器只有其上层油温不超过85℃，才能保证其正常的使用寿命。

部分钢铁企业总降变电所要求夏季时在主变压器室内设置移动风机对主变进行散热冷却，因而在主变压器室设计时，应考虑在满足主变压器安装、进出线便利等条件下，尽可能将主变压器室布置于空气畅通，少阳光直射的位置。

当低压干式配电变压器与低压配电柜贴临布置于低压配电室内时，由于变压器均配有IP40等级防护外壳，造成其散热不畅，故在设计此类配电房时可考虑在室内配置空调以降低变压器温升，此举虽增加了部分空调设备投资及其耗电量，但却降低了变压器工作温度，从而降低了变压器阻抗，减少电能损耗、降低变压器绝缘老化速度，延长了变压器使用寿命。

1.1.4 变压器出线线路

变压器与配电装置应尽可能靠近布置，以减少出线线路压降及节省电力电缆或铜排等耗材长度，降低电气投资。

1.2 软起动器的节能

1.2.1 电气软起动的特点

较大容量的电动机直接起动时起动电流大，功率因数低，无功需求高，会造成电网电压波动甚至使母线电压下降到影响其它用电设备的正常运行及电机自身的起动。采用电气软起动设备，可降低起动电压及起动电流从而使大容量电动机得以平稳起动，并且维持系统供电电压的稳定。在此过程中，软起动器仅起变压作用，不能进行变频调节。

为减小对电网的冲击，可根据负载特性选用软起动器功能中的限流型、电压斜坡型、重载型中一种做为起动方式， 软起动设备一般做仅为电动机起动时所用，在其起动完毕后做为旁路运行，但在电动机设备负载率低时，软起动器输出较低电压，减小输出电流，从而减少电机的功率损耗，起到节能作用。

1.2.2 电气软起动器节能的一般要求

软起动器的节能是有条件的，当电动机负载率小于35%时，节电率可达20%～50%，当负载率在35%至50%之间，节电率显著减小，仅10%～15%，当负载率大于50%时，节电率几乎为零甚至为负值。如一台50kW的电机采用软起动控制，负载率在35%时，年节电量约3000度，节省电费合人民币1900元， 4年左右收回软起动装置投资成本。但选择容量偏大、负载率低的软起动器本身也是一种浪费，所以利用电气软起动器节能不是值得推荐的方式。钢铁企业利用软起动器做为节能设备适用的负荷数量较少，一般为配套的机械、加工车间内冲床、剪床等。

1.3 变频器节电技术

1.3.1 钢铁企业适用于变频调速的主要负载

变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换成其它频率、电压电源的电力装置，是目前最先进的异步电机调速装置，能实现电动机的软起、软停、无极调速、特殊增、减速功能，具有显著的节能效果。

钢铁企业适用于变频器控制的主要为风机及水泵类负载如高炉出铁场风机、高炉冲渣泵、电站锅炉送、引风机、锅炉给水泵、转炉一次除尘风机等，该类负荷一般为高压负荷，电动机容量大，电气特性为：流量与转速成正比关系，电气转矩与转速为正比平方关系，轴输出功率与转速为正比立方关系。变频器通过改变自身的输出频率、电压，从而改变风机、水泵等负荷电气转矩及轴输出功率，在低负载率时变频器降低其输出频率、电压从而降低输出功率，达到节能的目的。如当变频器输出频率为40Hz时，其输出功率只有额定功率的51.2%，具有非常明显的节能作用（但做为变速调节作用的如轧机系统用变频器其节能效果有限）。

1.3.2 变频器节电效果

采用变频控制的风机、水泵类负载一般节电率均在25%～30%左右。如一台9000kW高炉电动鼓风机采用变频控制后，其平均功率为5000kW左右，年节电量约2400万度，折合人民币约1600万元，而一台9000kW合资品牌变频器设备投资约550万元左右。一台中等容量如10kV 400kW除尘风机采用变频控制，年节省电能约60万度，折合人民币40万元，该变频器设备投资24万元。变频设备在一年左右就能回收成本，余下年份为净节电量，数量巨大，效益十分可观。

1.4 无功补偿及滤波节电技术

无功补偿及滤波技术是电力节能的一项重要措施，在各工业行业生产中应用十分广泛，采用该技术，既可节省大量有功损耗，又可改善电能质量，节能效果十分明显。

1.4.1 高压滤波补偿技术

在6～35kV供电母线装设电容器、电抗器元件，构成高次谐波的低阻抗通道，滤除谐波的同时，补偿无功，有效地滤除电网中的高次谐波，减小电网元件的附加谐波损耗，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗从而实现节能。在负荷平稳的用电场合可以实现供电母线月平均功率因数≥0.92。根据负荷大小和性质，确定装置的容量，一套装置投资一般在60～150万元。因其结构简单，维护方便，投资相对较低，可在负荷平稳的用电场合加以应用。

1.4.2 低压滤波补偿技术

主要是在配电变压器或整流变压器二次侧0.4～1kV电压母线装设电容器、电抗器元件，实现低压侧就地滤波补偿功能。采用接触器投切或晶闸管过零投切方式，在负载处就地解决谐波滤波和无功补偿问题，大大降低谐波和无功通过变压器造成的损耗，适合在负荷容量较小的场合，单套安装容量100～1000kVAR，投资在4～30万元。

1.4.3 高压动态无功补偿（SVC）技术

利用晶闸管串联、相控技术，快速调节相控电抗器的感性无功功率的大小，使动补系统实时跟踪负载无功的变化，实现供电母线的无功自动补偿。减少供电系统向用电负荷提供无功功率。响应时间≤10ms。在负荷冲击较大、对电能质量要求较高的场合（如电弧炉、精炼炉、直流传动和交交变频传动轧机等），应用动补系统可有效抑制电压波动和闪变，滤除谐波，使电能质量指标满足国家标准，供电母线月平均功率因数≥0.95，且无功不倒送。根据安装容量的大小和电压等级的不同，投资约150～1000万元。经过测算，节能所带来的经济效益可在一至二年内收回投资。

1.4.4 低压动态无功补偿（SVC）技术

是对高压动态无功补偿系统的小型化和简单化。在0.4～1kV电压等级的配电变压器或整流变压器二次侧，通过对无功功率的无级调节，实现连续自动地补偿无功。在低压负载端进行电能质量的治理，减小配电变压器或整流变压器的谐波损耗和无功损耗，延长使用寿命，同时稳定系统电压，增加电机的出力。在小容量的应用中可发挥其简单可靠的优势。单套投资在20～50万元。

1.4.5 高压无功发生器（SVG）技术

运用瞬时无功功率理论，应用全控型电力电子器件，使电压源逆变器输出电压的相位和幅度可控，从而输出感性或容性的无功功率。是SVC技术的升级。响应时间≤5ms。应用于电压波动较大，安装面积较小的场合，与滤波补偿装置配合使用可有效抑制电压波动和闪变，滤除谐波，供电母线月平均功率因数≥0.95，且无功不倒送。减小由供电系统输送无功功率造成的损耗，同时也降低了谐波损耗。投资约200～1200万元。

1.4.6 低压无功发生器（SVG）技术

在0.4～1kV电压等级的配电变压器或整流变压器二次侧应用SVG技术，就地补偿无功。可与其它电气柜布置在同一配电室内，就近治理电压波动和谐波等问题，对单台变压器负荷的效果尤为明显。单套投资在30～60万元。

1.5 低压接触器节电技术

低压交流接触器在电气系统中应用广泛，数量十分庞大，是除低压断路器外应用的最多的低压电气元件，但其有噪声大、电耗大、铁芯温度高等诸多缺点。

永磁式接触器是稀土永磁应用技术与智能型微电子技术有机结合，较普通产品节电99.9%以上，产品运行无噪音，工作时既不受网电压波动的干扰，也不会对周围电子设备造成影响。临界吸合释放动作一次完成。无振颤现象，触头接通分断速度比电磁式交流接触器提高3-5倍。同时还具有对外无漏磁，线圈工作时无温升等诸多优点。是传统交流接触器的较好替代产品。

一台传统的低压115A交流接触器年耗电量约661kWh，而同样载流量的节能型永磁接触器年耗电量仅2.3kWh，节电658.7 kWh，一台传统的低压400A交流接触器年耗电量约1649.7kWh，而同样载流量的节能型永磁接触器年耗电量仅2.3kWh，节电1647.4 kWh。

1.6 照明节电技术

钢铁企业照明系统耗电量占钢铁企业总用电量比例不大，但仍有一定数量规模，照明节电符合国家节能减排产业政策，也是国家节能措施审查的主要内容之一。

1.6.1 工业厂房照明用电量占企业全部照明用电量的比例最大，传统的金属卤化物灯具等采用电感式镇流器能耗高，新型节能型工矿灯具均采用节能型电感镇流器，荧光灯具采用节能型电子镇流器，使得镇流器节电率达灯具额定功率的10%～12%，同时延长灯具使用寿命及降低了环境温度。

1.6.2 LED灯具为半导体节能型新型光源，是一种廉价的发光二极管材料，能耗极低，其照明效率为传统钨丝灯泡的12倍，荧光灯的3倍，其持续点燃时间为10万小时，且无频闪。可应用于钢铁企业办公楼、辅助间等层高不高场所及民用、市政及家庭场所，但由于光通量有限，在工业厂房内暂未推广应用。

1.6.3 钢铁企业道路照明可逐步推广采用太阳能光伏照明灯具，最大限度利用光能，节省电能，太阳能灯具一般5年左右收回投资成本，但光伏产业面临着投入成本高、环境污染问题。

1.6.4 照明设计应充分利用自然光，大面积照明区域采用分区照明控制方式，满足国家照明标准。

1.7 节能型电机应用技术

节能型电机的选用在钢铁企业自身及设计单位均未得到足够的重视及推广，这与Y系列电机在钢铁企业的广泛使用现状及企业业主、设计单位对国家、地方相关政策的不清晰、不了解有较大关系，国家、地方均已出台须采用新型节能电机的规定。Y系列电机已被国家明文规定为淘汰型电机，生产厂家不允许再生产，销售商不得再销售，现有运行的Y系列电机须逐步淘汰。

新型节能电机如YX、HJN、XYT系列比现在广泛使用的Y系列电机效率约提高2%～5%，对一台长期运行的电机，年节电量可观。

如一台 90kW异步电动机采用节能型，其效率比Y系列提高3%，按年工作6500h计，节电达17000kW，合人民币11000元，一年之内可收回两种电机差价成本。

新建工程项目应选用节能型电机而不再采用Y系列电机，这在总承包工程中更应引起重视，以免引起总包方与甲方间由于验收问题产生纠纷。

1.8 其它电气节能措施

电气节能的措施是多样的，上述各项措施不能一一概全，还有其它电气节能措施如电力电缆合理布局敷设、节能桥架应用、电能的分时、分地计量等，在工程设计中应选择性选用，使电气设计真正达到安全、经济、节能、环保要求。

2 电气节电技术应用应注意的问题

虽然电气节能技术值得大力推广，但也不能为节能而节能，企业应根据自身的特点、资金状况、现时运行工况、所在区域实情等条件，尽可能选择符合自身情形的节能措施同时必须考虑如下几个前提：

1）不能影响产品的质量、产量；

2）不能造成环境的破坏，或恶化；

3）选用节能设备额外增加的投资应在短期内收回，一般期限不超过3～4。

【参考文献】