簡要分析民用建筑電氣設(shè)計上的節(jié)能

鄭中麗

摘要：節(jié)能的重點在于建筑物在發(fā)揮其最大功效的同時節(jié)省掉不必要的能耗，那么在設(shè)計中就需要找出哪些因素是不必要存在的，建筑物的電氣設(shè)計遵循同樣的原則，本文筆者就根據(jù)多年的工作實踐經(jīng)驗簡要分析了建筑電氣設(shè)計方面的相關(guān)問題，并且圍繞負(fù)荷計算和電壓器的選擇、線路損耗、功率因數(shù)等方面分析，詳細闡述了民用建筑電氣設(shè)計的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計；線路損耗；負(fù)荷計算

人民生活水平的提高，就意味著對能源的需求上升，各方面的能源資源勘查力度不斷加強，但是能源總量畢竟是有限的，雖然我國的資源總量豐富，但是人口也眾多，能源的利用率相對就低，如何構(gòu)建一個穩(wěn)定、經(jīng)濟、安全的能源供應(yīng)體系是我們面臨的重大挑戰(zhàn)，目前我國已成為世界上第三大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費國，如果當(dāng)前不采取一系列的節(jié)能措施，在不久的將來我們將面臨能源危機。為了實現(xiàn)“資源節(jié)約型”的社會目標(biāo)，各地大力推廣“節(jié)能省地”型建筑。在建筑設(shè)計方面，既要做到節(jié)約能源，同時又不降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就要求在保證使用的前提下，提高能源利用率和綜合效益。文章主要是從民用建筑電氣設(shè)計方面談一些節(jié)能的措施。

一、合理的負(fù)荷計算

只有合理計算負(fù)荷，才能為選擇配電變壓器、導(dǎo)體及電器提供可靠的依據(jù)，才能準(zhǔn)確的計算電壓損失和功率損耗。目前，我國的設(shè)計部門負(fù)荷計算方法主要有以下三種：單位面積法、需要系數(shù)法、單位指標(biāo)法。為了盡量準(zhǔn)確的計算出與實際相符的變壓器用電負(fù)荷，需要選擇合理的負(fù)荷計算方法，一般來說，在方案階段一般采用單位指標(biāo)法；需要系數(shù)法則用于初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段；有時候為了計算簡便和準(zhǔn)確，還可以幾種方法相結(jié)合。

二、變壓器的選擇

變壓器的有功損耗按下式計算：ΔP=Po+β2PK 式中ΔP—變壓器的有功損耗，kW；Po—變壓器的空載損耗，kW；PK—變壓器的短路損耗，k W；β—變壓器的負(fù)載率。

（1）Po 是有鐵芯的渦流損耗及漏磁耗損組成，要想降低有功損耗，就應(yīng)選用節(jié)能型變壓器，因為節(jié)能型變壓器具有良好的制作工藝，采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片，由于其特殊取向，使硅鋼片的磁疇方向一致，降低了變壓器電阻，從而增大通過電流。如油浸變壓器或干式變壓器。

（2）要從降低PK 來降低有功損耗，在選擇變壓器時，就應(yīng)綜合考慮變壓器損耗和變壓器短路電流的平衡關(guān)系，選用短路阻抗合適的變壓器，如銅芯變壓器。

（3）負(fù)載率為變壓器額定容量和變壓器運行中實際容量的比值，變壓器在運行中，外界負(fù)荷經(jīng)常變化，由微分法求極值可知，當(dāng)負(fù)載率為50%～60%時，變壓器的損耗最小，效率最高，綜合初裝費及運行費用，變壓器的負(fù)載率取值為75%～85%時，是最經(jīng)濟節(jié)能的。

（4）變壓器容量的選擇。變電器的經(jīng)濟容量隨最大負(fù)荷利用時間和功率因數(shù)而變化，電壓器容量選擇過程中必須滿足全部用電設(shè)備的總用量要求，同時還應(yīng)考慮經(jīng)濟因素，避免長期處于過負(fù)荷狀態(tài)下運行，使變壓器長期運行的效益最大化。一般變壓器的經(jīng)濟負(fù)荷系數(shù)為0.5～0.7，對于長期未達到經(jīng)濟負(fù)荷系數(shù)的變壓器，應(yīng)該更換較小容量的變壓器，但對一、二級負(fù)荷情況有所不同，當(dāng)1 臺停止運行時另1 臺要能負(fù)擔(dān)全部一、二級負(fù)荷的供電。首先要考慮發(fā)展的，再考慮更換大容量的變壓器，當(dāng)變壓器容量超過100kVA 再考慮增加變壓器。

三、照明節(jié)能設(shè)計

（1）充分利用自然光。自然光是綠色能源，我們應(yīng)該好好加以利用，目前利用天然光的方式有：導(dǎo)光管法、光- 熱- 電-光轉(zhuǎn)換法、棱鏡多次反射法、平面反向鏡反射法、光電效應(yīng)法。建筑設(shè)計在靠近室外的部分建筑面積，門窗尺寸應(yīng)該盡量的增加，玻璃門窗透光率也比較好，讓更多的自然光照射到房間里面。

（2）合理選用光源、燈具及附件。燈具的選擇據(jù)懸掛高度而定，一般在懸掛較高的場所，選用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈，懸掛較低的場所照明采用熒光燈。在選擇光源時，應(yīng)盡量減少白熾燈的數(shù)量，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比較高燈具。附件選擇時應(yīng)盡量低能耗的光源用電附件。

（3）改善照明器的控制方式。采用智能照明控制系統(tǒng)能通過系統(tǒng)控制不同工作場合的照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效地減少燈具的工作時間，節(jié)省不必要的能源開支，延長燈具的壽命，這是照明控制系統(tǒng)節(jié)能的最大優(yōu)勢。民用建筑應(yīng)采用各種節(jié)能型開關(guān)或裝置，同一場所光需求不同的區(qū)域可采取分區(qū)安裝亮度不同的燈具。

四、減小線路損耗

由于配電線路有電阻，有電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗，其公式為：△P=3I2R？10-3 式中：△P—三相輸電線路的功率損耗，kWI—線電流，AR—線路相電阻，Ω 其中“R”線路電阻在通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大。電網(wǎng)輸送電能時，應(yīng)在電網(wǎng)中就會產(chǎn)生功率損耗，功率損耗與線路長短、線組大小及電流量有關(guān)。降低電網(wǎng)中的線路損耗有以下途徑：①合理選擇線路路徑，減小導(dǎo)線長度。②合理確定電氣功能用房的位置，變壓器盡量接近負(fù)荷中心，以減少供電半徑。③在選擇導(dǎo)線時應(yīng)該根據(jù)用途而定，高壓輸電線路一般用鋁，家用電線一般用銅。④導(dǎo)線截面的選擇，除了滿足載流量的要求，還應(yīng)適量大一些，以滿足未來經(jīng)濟發(fā)展需要。⑤利用某些季節(jié)性的負(fù)荷線路，將某一階所需的負(fù)荷集中在一起，再使同樣大的干線截面?zhèn)鬏旊娏鳎瑴p小了線路數(shù)量，從而減小線損。

五、提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)的大小，是隨負(fù)荷的性質(zhì)和有功功率在視在功率中的比例決定的。要滿足民用建筑的功能要求，傳輸?shù)碾娔芸偭烤筒蛔兊模磦鬏斢泄β适枪潭ǖ模敲匆惨岣吖β实囊驍?shù)，只能從其他方面著手，在供配電系統(tǒng)中我們認(rèn)識到某些用電設(shè)備會產(chǎn)生滯后的無功電流，它無形中增加了線路的功率損耗，這部分損耗是可以通過以下方法降低：①注意提高設(shè)備自然功率因數(shù)。在民用建筑中，已采用的自然功率因數(shù)高的的設(shè)備有：有補償電容器的電感性用電設(shè)備，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數(shù)提高了0.185～0.195。②采用電容器就地補償方式，將無功電流限制在需要的范圍內(nèi)，消除感抗引起無在功需求。就地補償方式有高壓電容補償、低壓電容補償、集中補償和單獨就地補償。例如居住小區(qū)采用在變電所低壓側(cè)集中補償?shù)姆椒ā?/p>

六、積極推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑電氣專業(yè)也涌現(xiàn)出一些新的技術(shù)和新的產(chǎn)品，在電氣設(shè)計中設(shè)計者應(yīng)根據(jù)所需的設(shè)備功能要求，進行經(jīng)濟技術(shù)的比較，積極推廣新產(chǎn)品，新技術(shù)，發(fā)揮新產(chǎn)品新技術(shù)的節(jié)能作用。為了達到節(jié)能和環(huán)保的目的，目前工程中已采用了許多電氣新技術(shù)、新產(chǎn)品，如新型變壓器、EPS 應(yīng)急系統(tǒng)、LED 光源、太陽能光源，礦物絕緣電纜。相信將隨著技術(shù)的進步，成本的降低，新技術(shù)、新產(chǎn)品必然會得到更廣泛的應(yīng)用。

七、結(jié)語

建筑電氣在節(jié)能設(shè)計中潛力是很大，國家也提出節(jié)能環(huán)保的要求也令電氣設(shè)備行業(yè)中的節(jié)能降耗產(chǎn)品面臨巨大的發(fā)展機遇如非晶合金變壓器行業(yè)、GIS 高壓開關(guān)行業(yè)和電力電子節(jié)能市場。在技術(shù)指標(biāo)滿足功能需求的前提下，電氣設(shè)計中應(yīng)及時的將節(jié)能技術(shù)和措施應(yīng)用到建筑電氣照明設(shè)計中。目前在民用建筑電氣的設(shè)計中，很多節(jié)能措施和節(jié)能的產(chǎn)品已被應(yīng)用，當(dāng)然節(jié)能是一個永久的話題，還需不斷努力的創(chuàng)新，只有這樣才能真正的實現(xiàn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的社會目標(biāo)。

參考文獻

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