摘要：隨著社會和科學技術不斷發展，工業建筑也日益興起，為推動工業生產的發展發揮著重要的作用。現代工業廠房建筑要求舒適、安全、節能、高效。作為二次能源的電能，如何降低損耗、高效利用，如何將節能技術合理運用到工程項目當中，已成為工業廠房建筑電氣設計的焦點。本文首先分析了工業廠房電氣設計的必要性，然后闡述了其節能設計應遵循的原則，最后從變壓器、照明設計、低壓配電設計和電氣設備本身能耗四方面詳細探討了工業廠房電氣節能設計的要點。

　　關鍵詞：工業廠房,電氣節能,變壓器,照明,配電系統

　　一、工業廠房電氣節能設計的必要性

　　(一)改善能源短缺現狀的現實要求

　　想要減輕能源供需不足矛盾，解決能源短缺對我國社會經濟發展帶來的壓力，實現工業生產低成本持續發展，就必須采取有效的節能減排技術措施，改變工業生產現有的能源消耗模式，減少日常生產中對資源的浪費量，有效提高有限能源資源的利用效率，充分發揮能源應用的應用價值。

　　(二)工業企業自身耗能大的特征

　　工業企業作為我國典型的能耗大戶，如何在工業生產中推廣節能減排設計，已成為工業廠房電氣設計工程師研究的重點。在工業廠房的電氣設計過程中，合理規劃設計和采取有效節能減排設計方案，可以在確保工業生產線上所有電氣設備發揮較高性能的基礎上，減少工業廠房生產過程中的用電量，降低單位產品的綜合能耗，有效推動工業領域生產發展的節能減排效果，為工業企業又好又快可持續發展提供重要的技術支撐。

　　二、工業廠房電氣節能設計應遵循的原則

　　(一)滿足工業廠房的建筑需求

　　應滿足建筑物的使用功能，即滿足照明的照度、色溫、顯色指數，滿足空調的舒適性溫度及新風量，也就是舒適衛生;滿足廠區的運輸道路暢通無阻;滿足特殊工藝要求，如電子廠房或太陽能廠房的一些電氣設備的用電，廠房的工藝照明及電力用電等。

　　(二)考慮實際經濟效益

　　節能應考慮實際經濟效益，不能因為節能而過高的消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節能減少的運行費用進行回收。

　　(三)以減少不必要的能量消耗為著眼點

　　節能的著眼點，應是節省無為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是發揮建筑物的功能無關的，再考慮采取相應的措施節能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損，如量大面廣的照明容量，采用先進技術成果使其能量降低。因此，節能措施也應該貫徹實施。

　　三、工業廠房電氣節能設計中的要點

　　(一)變壓器方面的節能設計

　　1、選擇高效節能變壓器，提高資源利用率

　　配電用變壓器是配電系統常用的主要電源設備，又是其自身消耗一定電源的設備，通電運行后長期在電網上運行，一般只在檢修時才退出電網。選擇不當其本身耗電量的累積值將很大，因此要選擇空載、負載損耗相對小的節能變壓器。例如S7系列與S9相比，鐵損高出11%，銅損高出28%;新型非晶合金變壓器比S9還要節能，10kV非晶合金變壓器比S9的空載損耗低75%～80%。

　　變壓器一般使用壽命長達幾十年，用高效節能型變壓器替代高能耗電變壓器，不但可提高能源轉換效率，而且在壽命期節電效果相當可觀。同時，還可帶來少建電廠的良好的環保效益，少向大氣排放溫室氣體，減少對環境的直接污染。

　　2、合理計算，選擇變壓器的容量

　　變壓器額定容量應能滿足全部用電負荷的需要，但不應使變壓器長期處于過負載狀態下運行，理論上，變壓器的經常性負載應為變壓器額定容量的60%，這時運行效率最高。變壓器“大馬拉小車”不僅使變壓器的容量沒有充分利用，而且降低了變壓器的運行效率(增加了損耗)，這對變壓器的運行和投資來說都是一種浪費。因此，變壓器容量不能按照變壓器的最佳負荷率來選擇，而應略高于變壓器的最佳負荷率，一般設75%～85% 較為合理。

　　3、合理選擇無功補償策略

　　在對工業廠房電氣設計時，對配電系統選擇合理無功補償策略，可以有效提高配電系統功率因數，降低系統線損，達到節能降耗的目的。隨著工業企業生產速度和規模水平的進一步擴大，大功率高壓電氣設備、照明燈具在工業廠房中得到廣泛采用，配電系統三相不平衡度大大增大。由于“單相分補”投資較大，通常要比“三相共補”增加投資約20%～30%。因此，工業廠房電氣節能設計過程中，要根據廠房三相用電實際情況，并從技術經濟等方面進行綜合考慮，合理設計“單相分補”或“單相、三相相互結合共補”無功補償方式。目前，“單相、三相相互結合共補”與諧波治理一體化無功補償裝置，在工業企業中應用節能效果和經濟效益較為優越，是節能設計中廣泛推廣使用的一種無功補償模式。

　　(二)電氣照明方面的節能設計

　　1、采用高效節能的光源

　　采用高效光源和使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等，公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器。

　　2、節能型鎮流器的選用

　　推廣使用低損耗、性能優的光源電子附件，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應配用節能型電感鎮流器;因氣體放電光源功率因數低，應采用單燈電容補償的方式，將功率因數提高到0.9以上。

　　3、合理的照明控制方式

　　在照明設計中，除了采用高效節能的光源和照明燈具外，還要在照明控制方面合理控制。如廠區內應在必要情況下實行照明分區或采用多開關控制，每個開關控制4～6只燈管;對于戶外路燈照明可分多路控制，設置全夜燈和半夜燈，以節約用電。公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關。走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用人體紅外感應節能自熄開關。辦公區域靠窗戶的燈具可以利用照度感應器來調節其開關。

　　4、選擇配光合理的照明設施

　　在對工業廠房照明設備進行設計時，應該結合生產環境對光照的需求，合理的確定光源的照明強度，避免了過分追求照明條件而產生的資源浪費,達到了照明節能的效果。燈具的照明效率是評價燈具性能的重要指標,而燈具的配光曲線、反射面的材質、外形以及加工精度都對燈具的效率有著直接的影響。在選擇工業廠房的照明燈具時,首先應該保證燈具的配光曲線在深照和廣照之間取得良好的平衡。其次，應當根據燈具使用方法和使用環境的不同,選用安裝方便、維護簡單的燈具，降低建筑的照明能耗。

　　5、加大對照明設備的維護，減少損耗

　　照明設備在運行一段時間之后，便會產生照度值下降的現象，而定期的對照明設備進行清潔，并按照正常的程序對光源進行更換，使照明設備維持一個良好的運行狀態，對于提高照明設備的透光率、保證廠房的照明度有著重要的作用，可以有效的節約廠房對電能的消耗。

　　(三)低壓配電系統的節能設計

　　1、合理選擇電纜經濟截面

　　根據現行的供配電設計手冊，對于低壓電纜配電線路截面的選擇大多認為由于輸送容量小、線路不長，如按經濟電流密度選擇導線截面，往往造成截面偏大。所以，低壓電纜線路是按發熱(溫升)條件選擇導體截面。按電壓損失校驗所選截面，往往忽略了經濟電流密度對低壓線路截面選擇的重要性。新出版的《建筑節能設計統一技術措施》中指出:供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩定的前提下，年最大負荷運行時間Tmax<4000h,可按導體載流量選擇導線截面;4000h≤Tmax <7000h，宜按經濟電流密度選擇導線截面;Tmax≥7000 h，應按經濟電流密度選擇導線截面。

　　2、合理的供電方式

　　大多數照明電壓為220伏，采用的供電方式包括單相二線制、兩相二線制和三相四線制接線方式，不同的供電方式其線損也不一樣。三相四線制方式供電比其他方式損耗要小得多，因此照明系統應優先采用三相四線制方式供電，盡可能使照明回路三相負荷平衡，以減少線路和變壓器的損耗。

　　(四)減少電氣設備本身的能耗

　　在廠房電氣的使用過程中，用電設備老化，絕緣強度以及電氣性能降低可能

　　會產生漏電現象，也會帶來損耗的增加。老型號電氣設備在工作時的鐵損耗、銅損耗、渦流損耗以及噪聲等指標相比較而言都更大，而且能量轉換的效率也比較低，還會產生額外的電能消耗。

　　在這方面，在電氣設計時的基本解決方案是盡可能的采用新型的節能的低耗高效的電氣設備，變壓器、電動機、電焊機等重要換能設備要安裝在通風良好的地方，注意散熱和冷卻，電加熱的設備設施加強保溫措施。

　　結語

　　綜上，雖然工業廠房是重要的耗能建筑，但其節能潛力也同樣巨大。在對工業廠房進行設計時，應采取合理的電氣節能技術措施對工業廠房電氣設計進行優化，可以取得有效節能降耗效果，不僅能給企業帶來巨大經濟效益，同時還可以實現有效資源的高效利用。對促進我國經濟增長方式的轉變、實現人與自然地可持續發展、創建社會主義和諧社會有著重要的意義。

　　參考文獻

　　[1]范叢明.大型工業廠房照明設計的節能措施探討[J].環球市場信息導報，2012.16.

　　[2]曲國峰.淺談基于綠色建筑理念的生產廠房節能設計[J].中國科技縱橫，2011.8.

　　[3]丁治國.關于建筑電氣設計中節能措施的探討[J].科技信息，2007.19.

　　[4]陳學陽.建筑節能設計統一技術措施[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.