民用建筑中電氣節(jié)能設(shè)計常見問題及優(yōu)化措施

韓寶勇

摘要：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，我國城市化進程快速穩(wěn)定發(fā)展。在城市化建設(shè)過程中，建設(shè)節(jié)能環(huán)保的綠色建筑成為建設(shè)工作的重要部分，也是國家大力倡導(dǎo)的方向。隨著建筑內(nèi)電器設(shè)備的不斷增加，電能消耗在建筑總能耗中的占比越來越大。但是，目前許多建筑中電氣系統(tǒng)設(shè)置不夠合理，普遍存在單位面積計算負荷偏大、設(shè)備選型不節(jié)能、運行管理節(jié)能措施缺少等，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)運行效率低、電氣能耗過高、節(jié)能效果不明顯等。本文主要針對建筑中電氣節(jié)能問題與優(yōu)化策略來展開討論，首先分析了建筑電氣節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題，然后針對問題提出相應(yīng)的解決對策，希望能夠為建筑電氣設(shè)計工作帶來幫助。

關(guān)鍵詞：建筑電氣系統(tǒng);節(jié)能;照明燈具;

前言

隨著人們對家用電器需求量的日益增大，建筑中盲目用電現(xiàn)象突出。在項目建設(shè)方提出要求時，電氣設(shè)計師們通常是依靠自身的設(shè)計經(jīng)驗，盡可能的滿足廣大用戶的需求，卻忽視了建筑節(jié)能的問題，這也加劇了建筑電力消耗過大的嚴重性。如何建設(shè)安全可靠、經(jīng)濟合理、綠色環(huán)保、高效節(jié)能的電氣系統(tǒng)成為每個電氣設(shè)計師必須要解決的問題。筆者先后從事建筑電氣設(shè)計、建筑節(jié)能評估工作，在工作過程中遇到較多的電氣系統(tǒng)的節(jié)能問題，經(jīng)過分析，結(jié)合已投入使用項目回訪情況，本文主要從供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等三個方面闡述建筑電氣設(shè)計中容易存在的節(jié)能問題及改善措施。

1供配電系統(tǒng)節(jié)能

1.1供配電系統(tǒng)是建筑電氣設(shè)計的核心，系統(tǒng)設(shè)計的合理與否直接影響到建筑用電的安全和可靠。現(xiàn)代建筑大量電器設(shè)備的使用也對供配電系統(tǒng)節(jié)能提出了更高的要求。

1.2 常見問題及分析

變配電房位置偏離用電負荷中心。此問題在商業(yè)地產(chǎn)項目中較多出現(xiàn)，因項目建設(shè)方過多追求有價值的商業(yè)使用空間，設(shè)備用房一般要求設(shè)置于建筑邊緣、邊角位置，有時低壓供電半徑雖滿足規(guī)范要求，但從用電負荷分布情況分析配電房偏離負荷較大或較集中側(cè)，不合理。負荷計算系數(shù)取值不合理，需要系數(shù)或同時系數(shù)取值偏高，導(dǎo)致變壓器實際運行時負載率偏低，出現(xiàn)大馬拉小車情況;經(jīng)筆者分析此問題出現(xiàn)的主要原因是在進行變壓器的負荷計算時沿用了計算配電系統(tǒng)開關(guān)及電纜選型時的需要系數(shù)，且未根據(jù)系統(tǒng)實際運行工況計取合理的同時系數(shù)，導(dǎo)致計算負荷大于實際運行時負荷，導(dǎo)致變壓器運行在較低負載率范圍內(nèi)，既不經(jīng)濟又不合理。低壓集中無功補償后功率因數(shù)未考慮變壓器損耗影響，導(dǎo)致高壓側(cè)實際功率因素低于0.9;對于有較多單相負荷建筑未設(shè)置分相補償。

1.3 供配電系統(tǒng)節(jié)能措施

變配電房位置應(yīng)盡量設(shè)置于負荷中心側(cè)。在變配電房選址階段應(yīng)對項目的用電負荷分布情況進行計算、分析，對于用電負荷較大的建筑應(yīng)盡量降低變壓器供電半徑，并結(jié)合項目實際情況對線路損耗較大的出線回路按照經(jīng)濟電流密度原則選擇電纜截面。

變壓器負荷計算時相關(guān)系數(shù)取值應(yīng)合理，每一級的負荷計算都應(yīng)計取相應(yīng)的同時系數(shù)，需要系數(shù)的取值與開關(guān)、電纜選型時需要系數(shù)的取值應(yīng)區(qū)別開來，避免計算負荷偏大。變壓器負載率兼顧節(jié)能與經(jīng)濟合理，宜按60%-85%選取。

對于設(shè)置低壓集中無功補償?shù)慕ㄖ?，?yīng)計入變壓器損耗的影響，補償后高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9。且根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電力管理規(guī)定》的要求，對10KV供電的電力用戶在用電高峰時變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)按不宜低于0.95考慮。對于有大量照明負荷等單相負荷建筑，應(yīng)根據(jù)單相負荷計算情況設(shè)置部分比例的分相補償，無法準(zhǔn)確計算時可按30%計算。

2照明系統(tǒng)節(jié)能

2.1 照明系統(tǒng)是每座建筑用能的重要組成部分，合理的照明系統(tǒng)設(shè)計不僅能給工作、生活帶來良好舒適的光環(huán)境，且能減少能源不必要的浪費。

2.2 常見問題及分析

照明功率密度（LPD）值超標(biāo)，較多出現(xiàn)在建筑裝修設(shè)計階段，根據(jù)目前國內(nèi)建筑裝修燈光設(shè)計的現(xiàn)狀，裝飾專業(yè)對LPD值概念模糊，忽視了照明節(jié)能問題。照明光源及整流器的能效不符合相關(guān)能效標(biāo)準(zhǔn)評價值要求，諧波含量不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GBl7625.1-2003《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》的規(guī)定。筆者遇到的很多設(shè)計文件中，光源的能效部分，只簡單說明要求光源光效不小于 80lm/W，其實隨著節(jié)能光源技術(shù)的發(fā)展，目前大部分發(fā)光二極管光源的光效已達到100lm/W以上，在設(shè)計文件中也應(yīng)該根據(jù)項目實際情況，相應(yīng)提高光源能效標(biāo)準(zhǔn)要求，以約束建設(shè)單位采購更節(jié)能的照明燈具。

2.3 照明系統(tǒng)節(jié)能措施

各主要場所照度按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，所有房間LPD值均按目標(biāo)值執(zhí)行;不應(yīng)人為的提高場所的照度值，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)照度值得±10%范圍內(nèi)進行設(shè)計;對于一般場所應(yīng)盡量選擇直接照明燈具，對于有裝修照明要求的場所應(yīng)盡減少小功率點光源的使用比例及避免大面積采用間接照明方式。

光源及燈具的選擇，按工程的環(huán)境特點和使用要求，以高光效和節(jié)能的原則選用照明燈具和光源，除特殊場所外，不應(yīng)采用白熾燈。汽車庫、衛(wèi)生間、走道、樓梯間等場所優(yōu)先選用LED光源，辦公、商業(yè)等場所宜選用LED光源，以有效降低LPD值，達到節(jié)能目的。

照明燈具按建筑使用條件和天然采光狀況分區(qū)、分組布置;根據(jù)具體情況采取分區(qū)、分組、集中、分散、手動、自動等控制的設(shè)計;樓梯間宜采用人體紅外感應(yīng)節(jié)能開關(guān);公共區(qū)域照明在照明采用分區(qū)、分組、定時控制措施，有條件時宜采用智能照明控制，建筑設(shè)置有BA系統(tǒng)的，應(yīng)接入BA系統(tǒng)控制，通過合理的控制方式減少不必要照明的開啟時間，達到節(jié)能目的。室外照明宜采用分區(qū)、分組集中控制，設(shè)深夜減光控制，根據(jù)使用情況設(shè)置一般、節(jié)日、重大慶典等不同開燈方案。

3 動力系統(tǒng)節(jié)能

3.1 空調(diào)、風(fēng)機、水泵、電梯等動力設(shè)備約占建筑電能消耗50%以上，是建筑內(nèi)最大的電能消耗設(shè)備，動力設(shè)備的設(shè)計選型合理，對建筑節(jié)能會產(chǎn)生立竿見影的效果。

3.2常見問題及分析

水泵、風(fēng)機、電梯等動力設(shè)備配置的低壓交流電動機能效等級較低，導(dǎo)致設(shè)備運行功耗較大，不節(jié)能。未根據(jù)各專業(yè)動力設(shè)備的工藝要求選擇電動機的啟、停方式，未根據(jù)電動機的類型、容量和工況選擇合適的調(diào)速方式。

3.3 動力系統(tǒng)節(jié)能措施

設(shè)計過程中與建筑、給排水、暖通專業(yè)設(shè)計師溝通協(xié)商，各電梯、水泵、風(fēng)機的電動機選用高效節(jié)能型電動機，能效滿足《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》GB18613-2012規(guī)定的節(jié)能評價值的要求。

電梯應(yīng)具備節(jié)能運行功能，選用配備高效電機及先進控制技術(shù)的電梯;當(dāng)兩臺及以上電梯成組設(shè)置時，應(yīng)配置具有節(jié)能運行模式及群控功能的控制系統(tǒng)。

4、結(jié)論

安全可靠、綠色環(huán)保、高效節(jié)能的綠色建筑是建筑領(lǐng)域未來發(fā)展的方向，而不斷對建筑電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計則是保證工作順利開展的關(guān)鍵。從建筑工程設(shè)計與建造來看，電氣節(jié)能屬于是整個體系中非常關(guān)鍵的內(nèi)容與環(huán)節(jié)，而根據(jù)現(xiàn)代建筑電氣能耗過高等問題來看，電氣節(jié)能系統(tǒng)整體的運行效率并不是很高，且節(jié)能效果也不是很理想。所以，為了改變這些問題，設(shè)計人員就必須要結(jié)合現(xiàn)代建筑電氣的實際運用問題來提出相應(yīng)的解決對策，這樣才能提升電氣節(jié)能系統(tǒng)的環(huán)保效益與經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司.《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》第四版.

[2] 方劍.建筑電氣設(shè)計節(jié)能技術(shù)分析[J].科技與生活，2016，14（24）：131-133.