淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

王 芳

中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計(jì)一院，河南洛陽 471039

淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

王 芳

中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計(jì)一院，河南洛陽 471039

節(jié)能問題是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，節(jié)約電能是每位電氣設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真考慮的問題。

建筑電氣；節(jié)能設(shè)計(jì)；方法

隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，建筑業(yè)也迅速興起，導(dǎo)致建筑能耗迅猛遞增，二次能源電能在整個(gè)建筑能耗當(dāng)中占有比例非常高，因此建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價(jià)，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

1）適用性

既滿足在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，又為建筑設(shè)備運(yùn)行提供必需的動(dòng)力，按照用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量的供電可靠性等方面的要求，來優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能的合理利用。

2）實(shí)際性

要充分考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，合理選用節(jié)能設(shè)備及材料，使由節(jié)能設(shè)備及材料導(dǎo)致節(jié)能增加的投資在較短的時(shí)間內(nèi)，通過節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用回收。

3）節(jié)能性

應(yīng)考慮采取實(shí)際措施減少或消除與發(fā)揮建筑功能無關(guān)的消耗，比如電氣設(shè)備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能損耗等。

下面就建筑電氣設(shè)計(jì)中的幾種節(jié)能措施談?wù)勔恍┛捶ā?/p>

1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、以及用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，以適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負(fù)荷變化時(shí)能夠靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。

2 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

首先在選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器，變壓器最經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)荷率一般在75%～85%，因此在變壓器設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用低能耗及銅線材的新型高效節(jié)能變壓器，選擇其臺(tái)數(shù)和容量時(shí)，盡可能使變壓器負(fù)荷率設(shè)計(jì)在75%～85%，同時(shí)在滿足容量及負(fù)荷率的情況下，應(yīng)盡量減少變壓器的臺(tái)數(shù)，選擇大容量變壓器，以減少變壓器損耗。另外，在空調(diào)負(fù)荷較大時(shí)可采用單獨(dú)一臺(tái)變壓器作專用空調(diào)變壓器，在空調(diào)不使用的季節(jié)時(shí)可停運(yùn)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 減少線路損耗

由于配電線路有電阻，有電流通過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗，其公式為：

式中：ΔΡ-三相輸電線路的功率損耗（KW）；I-線電流（A）；R-線路相電阻（Ω）

其中“R”線路電阻在通過電流不變時(shí)，線路長度越長則電阻值越大。如果在一個(gè)工程中由于線路上下縱橫交錯(cuò)，一般工程線路總的不下萬米，大工程更是不計(jì)其數(shù)，造成電能損耗是相當(dāng)可觀的，所以減少線路能耗必須引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=ρL/S，即與導(dǎo)線電阻率ρ、導(dǎo)線長度L成正比，與導(dǎo)線截面S成反比。要減少電阻值應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

1）盡量選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之；

2）盡可能減少導(dǎo)線長度，在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑；

3）增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長的線路，在滿足載流量，熱穩(wěn)定，保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時(shí)加大一級(jí)線截面。這樣增加的線路費(fèi)用，由于節(jié)約能耗而減少了年運(yùn)行費(fèi)用，綜合考慮節(jié)能經(jīng)濟(jì)時(shí)還是合算的。

4 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)提高了可以減少線路無功功率的損耗，從而達(dá)到節(jié)能目的。前面提到的輸電線路損耗Δ P中包含了線路傳輸有功功率時(shí)引起的線損和線路傳輸無功功率時(shí)引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等都具有電感性，會(huì)產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無形中又增加了線路的功率損耗。這部分損耗是可以避免的，具體方法有：

1）減少用電設(shè)備無功損耗，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計(jì)中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備如同步電動(dòng)機(jī)等，電感性用電設(shè)備可選用有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備（如配有電容補(bǔ)償?shù)臒晒鉄簦┑取?/p>

2）用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設(shè)備的滯后無功電流從而達(dá)到提高功率因數(shù)同時(shí)又減少整體無功電流。在具體工程設(shè)計(jì)中有采用分散就地補(bǔ)償和高低壓柜集中補(bǔ)償?shù)确绞剑筛鶕?jù)具體情況具體分析。

5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

減少電動(dòng)機(jī)能損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)選用高效率的電動(dòng)機(jī)，但是在具體工程中電動(dòng)機(jī)通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的，由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)的，所以節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中。除了就地電容器補(bǔ)償以減少線路損耗外，主要是減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行，因?yàn)樵谳p載運(yùn)行下電動(dòng)機(jī)效率是極低的，切實(shí)可行的辦法是采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)使其在負(fù)載率變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使得與負(fù)載變化相適應(yīng)以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

6 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能，通常的節(jié)能措施有以下幾種：

1）充分利用自然光，這是照明節(jié)能的重要途徑之一，在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與建筑專業(yè)配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合，從而大大節(jié)約了人工照明電能。

2）照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了各種場所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等等。照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低的，也不應(yīng)隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般房間（場所）應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈（如T5、T8管）及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育館場的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

3）推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等，公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補(bǔ)償?shù)臒艟撸o湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。

4）改進(jìn)燈具控制方式，采用各種節(jié)能型開關(guān)或裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)。比如臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關(guān)，高級(jí)客房采用節(jié)電鑰匙開關(guān)，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關(guān)。

7 計(jì)量及運(yùn)行管理的節(jié)能

1）建議變電所低壓配電出線回路均設(shè)電能相關(guān)參數(shù)的顯示裝置,對(duì)所有干線的主要出線回路包括冷熱源、生活水泵等均設(shè)置計(jì)量裝置。各樓層建議按物管要求或按樓層、按系統(tǒng)設(shè)置計(jì)量裝置,方便內(nèi)部考核計(jì)費(fèi)或管理。

2）建議變電所采用智能化電能管理系統(tǒng),對(duì)全部的電力運(yùn)行情況進(jìn)行全方位、全過程的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量的監(jiān)視、分析、達(dá)到節(jié)能管理目的。

3）建議選擇合適的建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng),對(duì)建筑設(shè)備、電氣照明及其他用電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)檢測,以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行,達(dá)到集中管理、程序控制和節(jié)約能源的目的。

電氣節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程,建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設(shè)備使用時(shí)間以及提高設(shè)備使用效率，這是節(jié)能設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn),明確了這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，我們才能因地制宜地設(shè)計(jì)合適的節(jié)能方案。同時(shí)建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)精心考慮，反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案，拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo)，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施，從而達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。

[1]GB50189-2005.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]李宏毅，金磊.建筑工程電氣節(jié)能[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]GB50034-2004.建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京；中國建筑工業(yè)出版社，2004.

TU2

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1674-6708（2010）30-0205-02