摘要：文章從民用建筑中影響節能的幾個主要方面闡述了節能理念和節能措施。

   關鍵詞：變壓器  無功功率補償  照明節能

    0 引言

    近年來，由于國家經濟的高速增長，電力供應也越來越緊張，每年的用電高峰，供電缺口都在增大，而且我國發電所使用的主要能源是不可再生的煤，不僅對環境污染同時也不夠節約能源。所以，各行各業提出了節能的要求，節約二次能源——電能，也就成為民用建筑電氣中重點，筆者認為在民用建筑中可以從以下幾點的應用來貫徹節能措施：

    1 選擇更先進更節能的配電變壓器
    隨著市場經濟的發展和科技的不斷進步，新材料新工藝的廣泛應用，新的低損耗配電變壓器先后開發成功，盡管配電變壓器已是高效率的設備，但由于數量的巨大和空載耗電的固定性，變壓器效率即使有微小的改進也能獲得相當大的能源節約和減少溫室氣體的排放，因此其本身存在巨大的節能潛力.現在在我國應用的較多的主要有油浸式變壓器，干式變壓器，箱式變壓器等。

    1.1 油浸式變壓器：國家從1999年起國家規定淘汰并停止生產S7系列油浸式配電變壓器，2001年在S9基礎上我國又開發出S11系列變壓器，使空載損耗進一步降低。S11型變壓器適應范圍廣，性能水平優于S9，節約能源，與S9變壓器比，它的空載損耗平均降低百分之三十，空載電流平均下降百分之七十，而且噪音水平也下降了，減少了城市的噪音污染。

    1.2 干式變壓器：近年隨著高層及大中型建筑的增多，以前用量較少的干式變壓器因為它的結構簡單，維護方便，安全性能好等優點已得到很大發展。目前SC9型為國內干式新型節能變壓器，損耗比老產品大大降低，比老SC8干式變壓器空載損耗平均降低百分之八十七，負載損耗平均降低百分之十，另外變壓器的噪音水平也明顯降低。

    1.3 箱式變壓器：箱式變壓器即為高低壓預制式變電站，由變壓器制造廠生產。因為占地面積較小而且就近設于負荷中心，可降低線損，也屬于節能變壓器，現在在民用住宅小區中應用非常多。

    綜上所述，目前適合國內需求的節能產品是S9型及S11型配電變壓器，有防火要求的地方，可采用環氧樹脂澆注的干式變壓器，住宅小區多為箱式變壓器。而配電變壓器的節能原理主要體現在減少變壓器的有功功率損耗　　變壓器的有功功率損耗如下式表示：△Pb＝Po＋Pkβ2其中：△Pb——變壓器有功損耗（KW）；Po——變壓器的空載損耗（KW）；Pk——變壓器的有載損耗（KW））；β——變壓器的負載率。Po部分為空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器應選用節能型的，如S9、及SC9等型油浸變壓器或干式變壓器，它們都是采用優質冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗；45°全斜接縫結構，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗。　

　Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，即負載率β的平方成正比。因此，應選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求它的極值，在β＝50％處每千瓦的負載，變壓器的能耗最小。因此，在80年代中期設計的民用建筑，變壓器的負載率絕大部分在50％左右，在實際使用中有一半變壓器沒有投入運行，這種做法有的一直沿襲至今。但是，這僅是為了節能，而沒有考慮經濟價值。舉下例可看出其不可取的程度。

    SC3－2000KVA的變壓器，當β＝50％時相對于β＝85％時可節能為P＝16.01×（0.852－0.52）＝7.56KW，按商場最高用電小時計：每天12小時，365天全營業，則總節約電能：Ｗ＝7.56×12×365＝33113ＫＷ·ｈ。按營業性電價每度0.78元計，則每年節約：33113×0.78＝25828元。按每千瓦的初裝費投資：    2000KVA變壓器應是大型民用建筑，必然雙電源進線，則初裝費每KVA為2240元，每年節能省下的電費只能提供（25828/2240＝11.53）11.53KVA的初裝費。還有988.5KVA的初裝費，加上由于加大變壓器容量而多付的變壓器價格，由于變壓器增加而使出線開關柜、母聯柜增加引起的設備購置費，安裝上述設備使土建面積增加而引起的土建費用，這是筆相當可觀的投資，還沒有計及折舊維護等費用。由此可見，取變壓器負載率為50％是得不償失的。

    事實上50％負載率僅減少了變壓器的線損，并沒有減少變壓器的鐵損，因此也不是最節能的措施。計及初裝費、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項運行費用，又要使變壓器在使用期內預留適當的容量，變壓器的負載率應在75％～85％為宜。這樣也可以做到物盡其用，因為變壓器絕緣的使用年限滿負荷計為20年，20年后可能有更好的變壓器問世，這樣就可以有機會更換新的設備，才能使該建筑總趨技術領先地位。為減小變壓器損耗，當容量大而需要選用多臺變壓器時，在合理分配負荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺數，選用大容量的變壓器。例如需要裝機容量為2000KVA，可選2臺1000KVA，不選4臺500KVA。因為選用前者可節能：△P＝4×（1.6＋4.44）－2×（2.45＋7.45）＝4.36ＫＷ（全按β＝100％計，同等條件，SC3變壓器）。

    2 減少線路上的能量損耗
    在一個工程中，線路左右上下縱橫交錯，小工程線路全長不下萬米，大工程更是不計其數，所以線路上的總有功損耗是相當可觀的，減少線路上的能耗必須引起重視。　由于線路上存在電阻，有電流流過時，就會產生有功功率損耗。其公式△P＝３IΦ２R×10－3ＫＷ）　　式中：IΦ——相電流（A）　　R——線路電阻（Ω）。

    線路上的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減小線路電阻。線路電阻Ｒ＝P×L/s，即線路電阻與電導P成正比，與線路截面S成反比，與線路長度Ｌ成正比，因此減少線路的損耗應從以下幾方面入手。

①應選用電導率較小的材質做導線。

②減小導線長度。

③增大導線截面。

    3 采用合適的無功補償裝置，提高功率因素

    3.1 目前，民用建筑設計中，絕大部分采用變壓器低壓側集中補償，這種做法僅減少了區域變電站至用戶處的高壓線路上的無功傳輸，提高了用戶處的功率因數，可以不受或少受供電局局的罰款。而對用戶，無功仍由變壓器低壓母線經傳輸線路輸送到各用戶點，低壓線路上的無功傳輸并沒有減少，那么無功補償也就達不到節能的目的。　在民用建筑中應改變電容器集中安裝的做法，對容量超過10KW的風機、水泵、傳送帶等電動機端設置就地補償裝置，空調主機及冷凍泵等常在其附近設專用變配電所，可以集中補償，但若供電距離超過20m時也最好采用就地補償。這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達到節能目的.

  3.2 提高設備的自然功率因數，以減少對超前無功的需求，可采用功率因數較高的同步電動機；熒光燈可采用高次諧波系數低于１５％的電子鎮流器；采用電感鎮流器的氣體放電燈，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數提高到0.85～0.95，這就可減少系統高、低壓線路傳輸的超前無功功率。 由于感抗產生的是滯后的無功，可采用電容器補償，因為電容器產生的是超前的無功，兩者可以相互抵消，即Q＝QL－QC，因此無功補償，可以提高功率因數，因而也減小了無功的需求減少自然無功、無功補償及補償裝置的安裝地點，就可以實現合理的選擇無功補償方式而達到節能的目的。

    4 照明節能
    據統計，我國照明用電量已占總用量的10%～12%。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節電已成為節能的重要方面。2004年12月1日國家正式實施《建筑照明設計標準》（GB50034-2004）該標準不僅有“照明節能”，同時整個標準都貫穿了綠色照明的宗旨和理念。該標準要求了設計著運用科學合理的設計方法，正確選用優質和高效的照明器材，以及合理的配電系統，控制方式獲得更好的節能效果。

    選擇優質的電光源科學的選用電光源是照明節電的首要工作：節能的電光源發光效率要高，使得每瓦電（W）發出更多光通量（Lm）。白熾燈泡發光效率一般為7～20Lm/W，其壽命一般為1000h，特殊的為2000h；單端的緊湊型熒光燈（俗稱節能燈）其光通量一般為50Lm/W，采用一只9W壽命3000～5000h的節能燈完全可以替代40W的白熾燈泡；雙端直管熒光燈T12型的光通量為55 Lm/W，壽命為3000～5000h，而現在的T5型則達到90～110 Lm/W，壽命可達8000～10000h.所以T12，T10甚至T8型的熒光燈都應該淘汰，不但可以節約大約50%的電能，還會改善燈光的顯色性。除以上光源外，還有高強氣體放電燈，如高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、無極燈、發光二極管和半導體照明燈等，科學技術的發展，電光源也層出不窮。