試析建筑電氣設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能

王健

（蘇州建筑裝飾設(shè)計(jì)研究院有限公司　蘇州　215000）

試析建筑電氣設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能

王健

（蘇州建筑裝飾設(shè)計(jì)研究院有限公司蘇州215000）

隨著中國(guó)改革開(kāi)放的持續(xù)深入、人民生活水平的持續(xù)提升，人們的生活品質(zhì)也愈來(lái)愈高，但與此同時(shí)環(huán)境資源也在越來(lái)越惡化。本文作者對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能實(shí)施了具體的分析，提出了這種辦法存在的缺點(diǎn)并提出了相關(guān)的處理措施。

建筑節(jié)能；節(jié)能設(shè)計(jì)；供配電系統(tǒng)；功率因數(shù)

前言

現(xiàn)在，在中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的經(jīng)過(guò)中，能源問(wèn)題始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，依據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在中國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的經(jīng)過(guò)中，建筑的耗能量占全國(guó)能量消耗的1/3左右，而且現(xiàn)在依然處于一個(gè)不斷上升的狀況，而其中大部分的建筑耗能都是發(fā)生在建筑設(shè)計(jì)方面。這就需要建筑電氣在整個(gè)節(jié)能控制的方法更多的放在建筑物設(shè)計(jì)的前期，項(xiàng)目的前期的節(jié)能控制決定了項(xiàng)目實(shí)際能源消耗的決定性依據(jù)，而建筑電氣節(jié)能有相對(duì)強(qiáng)的技術(shù)性、項(xiàng)目的復(fù)雜性，所以，前期的設(shè)計(jì)過(guò)程顯得尤為重要。

1　建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的實(shí)施背景及重要性

這幾年，人們愈來(lái)愈重視人口、能源、環(huán)境問(wèn)題。能源問(wèn)題更是全球性的重大問(wèn)題，中國(guó)建筑能源消耗高出世界平均水平，變成僅次于美國(guó)的全球第二大能源消耗國(guó)。我國(guó)的資源豐富，但是人均占有資源率較低，所以電氣節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展必然是建筑發(fā)展的重大課題。所以，建筑電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中的建筑節(jié)能非常關(guān)鍵。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)師要求非常高，建筑電氣設(shè)計(jì)師一定要有責(zé)任心、高超的技術(shù)、充足而且可以熟練應(yīng)用自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，建筑電氣設(shè)計(jì)對(duì)建筑的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和技能性，要有統(tǒng)籌的安排。在滿(mǎn)足建筑安全和使用要求的情況下，盡量減少資源的損耗，才可以大幅度讓建筑項(xiàng)目當(dāng)中的能源消耗降低。建筑電氣設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)盡量滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，人們往往對(duì)電氣節(jié)能問(wèn)題考慮的較少，出現(xiàn)很多高能耗的建筑。國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的推廣教育缺失，造成能源浪費(fèi)嚴(yán)重。某些區(qū)域電力供應(yīng)緊張，不得不在用電高峰期進(jìn)行限電的措施。所以，在充分認(rèn)識(shí)建筑應(yīng)用者用電特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一連串有效而且詳細(xì)可行的方案，做到在建筑建造之初就完成建筑節(jié)能的目標(biāo)是中國(guó)的建筑電氣設(shè)計(jì)人員面臨的一大課題。

2　建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)首先要確保不讓作業(yè)的視覺(jué)要求降低、確保照明質(zhì)量，之后盡量讓照明的光損失減少。在國(guó)家最新推行的GB50034-2013中對(duì)各區(qū)域、功能的場(chǎng)所的照度要求有明確的規(guī)定，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不但要采用效率高的燈具還需盡量考慮到自然光的效果，使自然光和普通照明相協(xié)調(diào)，公共完成照明的功能。不一樣建筑對(duì)照明的要求不一樣，建筑照明設(shè)計(jì)要跟結(jié)合業(yè)主需求和相關(guān)節(jié)能及照明規(guī)范的要求完成設(shè)計(jì)。建筑物內(nèi)部裝飾顏色要選擇淺色，墻面要盡量有光澤，運(yùn)用反射原理，做到充足運(yùn)用照明的四周環(huán)境。推行新型和高效率光源燈具的普及和使用，部分燈具應(yīng)該采用就地補(bǔ)償值cosφ>0.9。另一方面，照明的控制也是節(jié)能控制的一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)，采用合理的照明控制方式也能達(dá)到良好的照明節(jié)能效果。

2.2合理的供配電系統(tǒng)

（1）節(jié)能型變壓器具備損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節(jié)能明顯等優(yōu)點(diǎn)，可以得到比較大的能源節(jié)約與讓溫室氣體排放減少。像S11型變壓器和S9型變壓器比較，平均降低30%的空載損耗，平均下降70%的空載電流，平均下降7～10dB的變壓器噪音。所以，使用節(jié)能型變壓器存在著龐大的節(jié)能潛力。

（2）變配電室部位要盡可能深入或靠近負(fù)荷中心，低壓配電間要靠近電氣豎井，適當(dāng)分布供電網(wǎng)絡(luò)，讓低壓供電半徑掌控在200m以?xún)?nèi)，減少線路成本和電壓損失，提升供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）依據(jù)負(fù)荷狀況適當(dāng)選取變壓器容量、臺(tái)數(shù)，變壓器負(fù)載率要為0.7～0.85，其接線要可以適應(yīng)在負(fù)荷變化時(shí)依經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活切換變壓器，讓變壓器在最好狀態(tài)下運(yùn)行。力求配電體系三相平衡，對(duì)照明負(fù)荷、分體空調(diào)、熱水器、插座等單項(xiàng)負(fù)荷的配電不但在圖面上配平，而是要從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用狀況來(lái)推斷運(yùn)行時(shí)是不是真正可以達(dá)到三相平衡。

（4）適當(dāng)選取供電線路的截面，在滿(mǎn)足允許載流量、運(yùn)行電壓損失等各類(lèi)技術(shù)指標(biāo)前提下盡量讓線路阻抗減少，把電能損耗降低。

2.3變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計(jì)算：

ΔP=P0+β2Pk

式中：ΔP-變壓器的有功損耗（kW）；P0-變壓器的空載損耗（kW）；Pk-變壓器的短路損耗（kW）；β-變壓器的負(fù)載率。

（1）P0作為變壓器的空載損耗又稱(chēng)鐵損，它是由鐵芯渦流損耗和漏磁損耗構(gòu)成，其值和鐵芯材料與制造工藝相關(guān)，和負(fù)荷大小沒(méi)有關(guān)，因此在選用變壓器時(shí)最好選取節(jié)能型變壓器如S9，SL9，SC8等。它們使用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，因?yàn)椤叭∠颉苯鉀Q，讓矽鋼片的磁疇方向接近相同，讓鐵芯渦流損耗減少，45°全斜度接縫構(gòu)造讓接縫密合性好，把漏磁損耗減少了。

（2）Pk是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱(chēng)變壓器線損，它決定于變壓器繞組的電阻和流過(guò)繞組電流的大小，并和負(fù)荷率平方成正比。所以在選取變壓器時(shí)要選用阻值相對(duì)小的繞組，像銅芯變壓器。β2Pk用微分求它極值時(shí)，是在β=50%時(shí)每千瓦的負(fù)荷，這時(shí)最小的是變壓器的能耗，但在β=50%負(fù)載率時(shí)只讓變壓器的線損減少，并沒(méi)有讓變壓器的鐵損減少，所以也不是最節(jié)能的。綜合初裝費(fèi)，變壓器、高低壓柜、土建投資和運(yùn)行費(fèi)用，又要讓變壓器在應(yīng)用期內(nèi)預(yù)留合理的余量，變壓器最經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率通常在75～85%之間。

（3）在選取變壓器容量與臺(tái)數(shù)時(shí)，要依據(jù)負(fù)荷狀況，綜合思考投資與年運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)負(fù)荷適當(dāng)分配，選用容量和電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，讓其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

2.4提升供配電體系的功率因數(shù)

依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的有很多的用電設(shè)備都是，像配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，能量的轉(zhuǎn)換與傳遞是它們需要憑借建設(shè)交變磁場(chǎng)才可以實(shí)施的。無(wú)功功率指的是為建設(shè)交變磁場(chǎng)與感應(yīng)磁通而需要的電功率，在三角形功率中，稱(chēng)為功率因數(shù)cosφ的是有功功率P和視在功率S的比值，其估算公式為：cosφ=P/S=P/（P2+ Q2）1/2，在運(yùn)行的電網(wǎng)中，響應(yīng)了電源輸出的視在功率被有效運(yùn)用的程度的是功率因數(shù)，配電體系功率因數(shù)怎樣盡可能接近于1，讓電路中的無(wú)功功率能夠降到最小，有功功率是視在功率把大部分用來(lái)供給，從而提升電能輸送的功率。讓配電體系的電能損耗降低，是配電體系節(jié)能的途徑之一。能夠讓線路無(wú)功功率的損耗減少是因?yàn)楣β室驍?shù)提升了，這樣來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。前面提到的輸電線路損耗ΔP中包括了線路輸送有功功率時(shí)而引發(fā)的線損與線路傳輸無(wú)功功率時(shí)引發(fā)的線損。輸送有功功率是為了滿(mǎn)足建筑物作用所需要的，是改變不了的。

3　結(jié)語(yǔ)

為了應(yīng)對(duì)中國(guó)的能源供應(yīng)不可以不斷滿(mǎn)足中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，中國(guó)已把節(jié)能減排作為關(guān)鍵的大事而列入對(duì)各級(jí)政府的考核需求。建筑的建造和應(yīng)用經(jīng)過(guò)能源消耗巨大，所以建筑更要重視節(jié)能設(shè)計(jì)，建筑電氣設(shè)計(jì)更要受到關(guān)注，并且也具備比較巨大的節(jié)能潛力。經(jīng)過(guò)更適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，更高效的節(jié)能設(shè)備，施展設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性，建筑電氣節(jié)能將做的愈來(lái)愈好，這將極大地推動(dòng)中國(guó)建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。

[1]陳宏飛.建筑設(shè)計(jì)管理[J].建筑電氣設(shè)計(jì)中建筑節(jié)能探析，2011（2）：70～ 71.

[2]翁薈黎.關(guān)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2011，05：27～29.

TU85

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1673-0038（2015）41-0071-02

2015-9-17