關于建筑工程電氣節(jié)能設計的探討

摘 要：能源浪費嚴重制約著我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，因此基于節(jié)能理念的建筑工程電氣設計的研究有著重要的發(fā)展意義。本文主要針對基于節(jié)能理念的建筑工程的建筑設備、電氣照明、配電系統(tǒng)三個領域的電氣設計進行了簡單分析和探討。

關鍵詞：建筑電氣設計；功率因數(shù)；變壓器

在對建筑工程電氣系統(tǒng)進行設計時，要根據(jù)國家的節(jié)能降耗基本國策，推廣并大力落實國家的節(jié)能降耗方針，在完全達到建筑物的使用功能的基礎上，科學地配置建筑的設備，并對設備運用科學的管理和控制方法，提高能源利用率，降低能源損耗。建筑工程的電氣設計的主要內(nèi)容包括建筑設備、電氣照明、配電系統(tǒng)三個領域的技術方案。

1 建筑設備節(jié)能設計

常用的建筑設備中包含給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯、電動機等。建筑設備中監(jiān)控系統(tǒng)的控制和監(jiān)測功能是建筑設備得以節(jié)能控制的基礎，在對建筑設備進行控制方案制定時，要充分發(fā)揮系統(tǒng)的潛能，提高系統(tǒng)的節(jié)能效果。空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術方案主要是通過監(jiān)測水泵、冷水機組或熱交換器、冷卻塔風機、閥門等相關建筑設備的狀態(tài)、壓差、供回水的溫度及流量。對冷卻塔風機、水泵、冷水機組等建筑設備的運行臺數(shù)及啟停進行控制，在適當?shù)臈l件下，可調(diào)速控制。

在對給排水系統(tǒng)進行節(jié)能控制時，要對生活中給排水系統(tǒng)的水箱或水池的水位、系統(tǒng)壓力及水泵進行監(jiān)測。水泵的啟停順序要根據(jù)壓力及水位時刻變化自動控制主或備用泵的啟停順序。當出現(xiàn)超時間運行、超高低水位、系統(tǒng)故障等情況應及時進行報警。交流電動機的節(jié)能實施是通過控制其轉速、端電壓、功率因數(shù)、轉矩、傳動效率來進行節(jié)能；直流電動機則是通過控制其速度節(jié)能、電壓、輸出轉矩。以下介紹幾種常用的節(jié)能設計方案及適用的地點：在改建、擴建、新建建筑中，要選取高效并節(jié)能的電動機；對于功率要求在200 kW或更大的電動機，要采用高壓電動機；當變壓器或系統(tǒng)的短路容量相對較小的情況下，大容量的交流異步電動機要使用恒頻變壓軟啟動器進行啟動，以促進啟動特性的改善。在電動機進行輕載或空載時，根據(jù)電動機的功率因數(shù)大小，來控制晶閘管的導通角，從而提高功率因數(shù)，以達到節(jié)電降耗的目的；在節(jié)能改造和技術改造的設計方案中，在電動機的繞組接線條件允許的情況下，電動機處于“大馬拉小車”狀態(tài)時，電動機的定子繞組可由“△”改為“Y”形接法。

在節(jié)能改造和技術改造的設計方案中，為提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可將異步電動機進行同步化運行。由于電梯是成套的定型采購設備，電氣專業(yè)只是滿足供電要求，伴隨著建筑物的高度及建筑面積、電梯控制工藝的程序化和智能化、人流量的增加等因素的影響，在控制方式、供電系統(tǒng)等方面都要考慮到節(jié)能設計方案的實施。

2 電氣照明節(jié)能設計

在確保照明質(zhì)量的情況下，照明節(jié)能設計既要滿足節(jié)約照明用電量的原則，又要提升整個照明系統(tǒng)的用電效率。對照明進行設計時，要相關規(guī)范中的照明均勻度、光色、照度標準、統(tǒng)一眩光值、能效指標等相關條款的要求。對于民用建筑的照度標準值，可依據(jù)照明要求的檔次來確定照度標準值。對于建筑裝修照度標準值則可以從節(jié)能方面進行考慮，無需攀比或追求高照度水平。開始照明設計時，首先要確定合適的照明形式。

照明節(jié)能的設計措施包括：在達到并滿足照明標準和質(zhì)量的情況下，首先要根據(jù)不同的場合選擇照明光源，再盡可能地選取高光效的光源；以國家現(xiàn)行的規(guī)范、標準要求為基本出發(fā)點，達到并滿足不同場所的視覺、照明功率密度、照度要求等規(guī)定；在眩光限制得到滿足的情況下，要首先考慮開啟式直接照明燈具和效率高的燈具，通常情況下，對于室內(nèi)的燈具，要求燈具的反射罩具有較高的反射比，同時要求效率不得低于70%；在滿足燈具的美觀要求和最低允許安裝高度的情況下，盡量降低燈具的安裝高度來節(jié)約電能；局部照明設置的合理性。有高度要求的環(huán)境，要設置局部照明，而對于高大空間區(qū)域的照明，要在高處采用一般的照明方式；要選擇節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器，對于公共建筑內(nèi)的熒光燈單燈功率因數(shù)0.9；應采用能效等級高的氣體放電燈，單燈的功率因數(shù)不得低于0.85；對于照明配電系統(tǒng)的設計要降低配電線路中的能量損耗；主照明的電源線路要盡量選用三相供電，以降低電壓損耗，同時要盡量使三相照明負荷趨于平衡，以增加光源的發(fā)光效率；設置具有人體感應、時控、光控等功能的智能照明控制設備。

3 配電系統(tǒng)節(jié)能設計

供配電系統(tǒng)的設計合理性直接關系著系統(tǒng)的電氣設備管理、運行及投資，所以，在確保技術先進、供電可靠、人身安全外，同時要求檢驗其在實際的運行中是否具有合理性和經(jīng)濟性，按保護配合的相關要求綜合選擇導線的截面。系統(tǒng)的電能損耗分為變壓器損耗和線路損耗兩部分。按損耗的變化情況又可以分為固定損耗和可變損耗。固定損耗主要為配電系統(tǒng)、接能電源的損耗、與頻率和電壓有關變壓器的鐵損、互感器線圈上的鐵損、電容器、電纜線路及其他電器上的介質(zhì)損耗，約占10%～20%。可變損耗主要為配電線路上的銅損和變壓器的銅損，是電流通過的變壓器和導體所產(chǎn)生的損耗，與電網(wǎng)電壓、負荷率等相關因素有關，約占總損耗的80%～90%。

配電系統(tǒng)的節(jié)能設計要點：變壓器容量在小于等于50 kVA或者用電設備的設備容量小于等于100 kW，可選取380/220V供電；有特殊要求的或大容量用電設備也可選用10 kV進行供電；負荷中心選用較高的配電電壓。變壓器活變電所設置于負荷中心處，可以降低線路損耗，減少低壓側線路的長度；設置專用變壓器，采用最小損耗的運行方式，根據(jù)季節(jié)性負荷或?qū)Ｓ迷O備設置專用變壓器，如空調(diào)機組和體育場地照明負荷可以最大限度的優(yōu)化變壓器的經(jīng)濟運行方式；采用高效低耗的變壓器，盡量使變壓器的實際負荷與設計的最佳負荷相匹配，減少變壓器的能耗；優(yōu)化線路路徑，使負荷線路盡量短，最大限度的降低低壓線路的線損。在線式靜止逆變應急電源、配電用變壓器等設備在運行過程中自身消耗一些電能，如果選擇不當，在電網(wǎng)中長期運行時累計電能損耗也很大。所以在對在線式靜止逆變應急電源和變壓器進行選擇時要注意：（1）采用電能自耗低的設備；（2）選用經(jīng)過國家相關認證機構認證的節(jié)能型設備；（3）采用符合國家節(jié)能標準的設備。借助無功補償來提高功率因數(shù)，從而降低變壓器的無功功率，這也是配電系統(tǒng)重要的節(jié)能措施之一。供配電設計還要借助正確選用變壓器、電動機的容量及照明燈具啟動器，來降低線路感抗，來提高用電部門的自然功率因數(shù)。在采用提高自然功率因數(shù)措施以后，仍不能滿足電網(wǎng)合理運行要求時，可采用并聯(lián)電容器的方式。如經(jīng)技術經(jīng)濟論證，無功功率補償裝置采用同步電動機是合理的，也可采用此方式。

4 結束語

總之，隨著社會的發(fā)展及科學技術水平的不斷提高，建筑節(jié)能設計的開發(fā)空間也越來越大，但建筑節(jié)能的應用還要受到一些因素的制約，所以需要建筑電氣設計人員進行認真分析和進一步研究，全面的了解和掌握現(xiàn)代的一些新能源、新技術，大膽創(chuàng)新，認真分析所有影響因素之間的復雜制約關系，最終有效地促進建筑電氣節(jié)能設計的更快更好發(fā)展。

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