民用建筑電氣節(jié)能技術(shù)初探

【摘 要】近年來，隨經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源問題被提到越來越重要的地位。節(jié)能關(guān)系到技術(shù)進(jìn)步和緩解能需矛盾，是支持經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要一環(huán)。因此，降低民用建筑電氣能源的消耗是大勢所趨。電氣節(jié)能技術(shù)在民用建筑工程中的合理利用將大大降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；電氣；節(jié)能技術(shù)

一、民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)堅持的原則

（1）合理性。應(yīng)滿足民用建筑物的使用功能，如滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足特殊工藝要求。（2）節(jié)能性。節(jié)能措施應(yīng)從實際經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，不能因為節(jié)能而不切合實際的進(jìn)行經(jīng)濟(jì)投資，并增加運行費用。而應(yīng)該讓部分增加的投資，能在幾年甚至更短的時間內(nèi)從通過使用節(jié)能技術(shù)而使之減少的運行費用中回收。（3）實際性。節(jié)能技術(shù)的著眼點，應(yīng)是節(jié)省無為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮民用建筑物的功能無關(guān)的，再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如量大面廣的照明容量，采用先進(jìn)技術(shù)成果使其能耗降低。因此，節(jié)能技術(shù)也應(yīng)該貫徹實用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

二、民用建筑電氣節(jié)能的方法

1．照明部分的節(jié)能。（1）充分利用天然光源。照明節(jié)能工程中的一個較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對能源和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，建筑物中如何充分利用天然光源來節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實施工程中，應(yīng)當(dāng)充分加以利用，制定建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn)，確定采光方式，將采光和照明有機(jī)地結(jié)合起來。（2）選擇合理的光源。選擇合理的光源，最基本的原則就是應(yīng)根據(jù)不同的場所選擇不同的光源。例如一般的房間應(yīng)當(dāng)選用熒光燈；但是在顯色性要求較高的場所應(yīng)當(dāng)采用稀土節(jié)能熒光燈、三基色熒光燈、小功率高顯色型鈉燈等光源；室外場所的照明則應(yīng)當(dāng)選用高壓鈉燈等使用時問較長的氣體光源。白色發(fā)光二級管被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價值的新光源，其能耗僅為自熾燈的l/8，熒光燈的l/2，壽命長達(dá)lO萬個小時，同時還可實現(xiàn)無汞化，回收容易，應(yīng)用白色的發(fā)光二極管對于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源具有重要意義。（3）選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置。選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置也是一種可行的節(jié)電能的方法。根據(jù)照明使用的要求分別采用各種節(jié)能型開關(guān)，如病房、臥房可采用調(diào)光開關(guān)；室外場所和公共場所得照明則可采用光電、聲控開關(guān)；走道、走廊等場所可采用節(jié)能聲控開關(guān)；使用者需要時才開啟照明。

2．降低線路的能量損耗。由于線路上存在電阻，有電流流過時，就會產(chǎn)生有功功率損耗。其公式如下：△P=3I2R×10-3（kW），式中：I—相電流（A）；R—線路電阻。在一個工程中，線路較長且左右縱橫交錯，所以線路的總有功損耗是相當(dāng)可觀的，減少線路的能耗必須引起設(shè)計者足夠的重視。線路的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減少線路電阻。線路電阻R=p×L/S，即與線路電阻電導(dǎo)P成正比，與線路的長度L成正比，與線路的截面s成反比。因此，減少線路的能量損耗應(yīng)從以下幾方面入手：一是應(yīng)選用電導(dǎo)率P較小的材質(zhì)做導(dǎo)線，銅芯最佳。二是減少導(dǎo)線長度。線路盡可能走直線，少走彎路，以減少導(dǎo)線長度；低壓線路應(yīng)盡量不走或少走回頭線路，以減少來回線路上的電能損失；變壓器應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以減少供電距離過遠(yuǎn)帶來的電能損耗。三是增大導(dǎo)線截面。在選擇電纜截面時，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大一級，從技術(shù)角度看，增大電纜截面后，線路壓降減小，從而提高了供電質(zhì)量，而且截面積增大也為系統(tǒng)進(jìn)一步增容創(chuàng)造了有利的條件。但是，當(dāng)負(fù)荷電流較小（IIS<5A）時，通過計算可以發(fā)現(xiàn)：沒有必要再增大截面，因為負(fù)荷電流較小，所以產(chǎn)生的線路損耗也較小，增大截面而多投資的部分，需要5年以上才能回收，故此時只需要按發(fā)熱條件選擇即可。在電氣設(shè)計中，貫徹執(zhí)行上述三條措施可以減少線路的損耗，達(dá)到線路節(jié)能的目的。

3．減少變壓器的有功功率損耗。變壓器有功損耗的公式：△Pb=Po+Pkβ2，式中：△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(fù)載率。（1）Po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的固定不變的部分，它的大小隨著硅鋼片的性能及鐵芯的制造工藝而定。所以設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能型的變壓器，如S11-R、SLI1-R及SGB11-R等油浸式變壓器及干式變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片，由于“取向”處理，使硅鋼片的磁疇方接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗；45°全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗。（2）Pk是功率傳輸?shù)膿p耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組的電流的大小，即與負(fù)載率B的平方成正比。因此應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求的極值，是在β=50％處每千瓦的負(fù)載，變壓器的能耗最小，因此在80年代初中期，設(shè)計人員設(shè)計大型民用建筑，變壓器的負(fù)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，這種做法有的設(shè)計人員一直沿襲至今。但這僅是為了節(jié)能，而沒有考慮經(jīng)濟(jì)價值。（3）為減少變壓器的損耗，當(dāng)容量較大而需要選多臺變壓器時，在合理分配負(fù)荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺數(shù)，選用大容量的變壓器。在變壓器的選擇中，只要掌握上述原則，既節(jié)約了能源，又滿足了經(jīng)濟(jì)合理的原則。

4．電動機(jī)在運行過程中的節(jié)能。建筑電氣設(shè)計中，電動機(jī)與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備是配套的，由設(shè)備制造廠家統(tǒng)一供應(yīng)，因此其節(jié)能措施只能貫徹在整個運行過程中，除了上述就地補償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運行，因為這種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速裝置，使其在負(fù)載下降時，采用變頻的方式，使得調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的變化相適應(yīng)，提高電機(jī)在空載時的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)然這種變頻調(diào)速裝置的價格稍稍偏高，但從長遠(yuǎn)運行可節(jié)約費用來看還是值得推廣的。

5．采用節(jié)能產(chǎn)品。購買和使用達(dá)到或者超出國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)、冰箱、照明器具、風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能產(chǎn)品。例如變頻空調(diào)，變頻空調(diào)是根據(jù)房間空調(diào)負(fù)荷的變化對制冷機(jī)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)來實現(xiàn)節(jié)能目的的技術(shù)。目前，我國房間空調(diào)器的季節(jié)能效比為2.5～3左右，而變頻空調(diào)器和戶式空調(diào)的季節(jié)能效比可達(dá)到4～4.5；比如節(jié)能冰箱，他的關(guān)鍵技術(shù)是冰箱的保溫隔熱技術(shù)和制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)。目前，節(jié)能冰箱的日耗電量已經(jīng)降到了0.5度以下，比常規(guī)冰箱下降了2倍以上。

另外，一些其他節(jié)能方法：（1）提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。一是變壓器無功功率損耗很多，應(yīng)考慮在一次側(cè)裝設(shè)靜電電容器進(jìn)行無功補償；二是目前的建筑設(shè)計絕大部分采用二次集中補償；（2）減少照明系統(tǒng)光能損失。其一，要電氣設(shè)計要與建筑設(shè)計配合。其二，要合理選擇照明器具；（3）建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用。新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進(jìn)的控制方式對傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制。所有這些措施都可以達(dá)到節(jié)能的目的，有效地降低建筑電氣的能耗。

目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為了一項基本國策，尤其是在綠色建筑的設(shè)計理念的倡導(dǎo)下，電氣節(jié)能更成為了建筑節(jié)能的一個非常關(guān)鍵的因素。因此，民用建筑的電氣設(shè)計必需在符合設(shè)計規(guī)范的前提，針對性地采用節(jié)能措施，合理取舍，才能保證節(jié)能效果的經(jīng)濟(jì)合理，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。

參 考 文 獻(xiàn)

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