建筑電氣節(jié)能應(yīng)用探討

汪卡林

摘要：我國是個(gè)能源消費(fèi)大國, 能源相對(duì)短缺, 然而能源浪費(fèi)卻相當(dāng)嚴(yán)重。節(jié)能問題一直是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針, 建筑節(jié)能對(duì)于促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理的利用,緩解我國能源資源供應(yīng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾,加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的高速發(fā)展,有著舉足輕重的作用;同時(shí)也是保障國家能源安全、保護(hù)環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量、貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措。筆者著重從供配電系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)和動(dòng)力設(shè)備控制系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)建筑電氣節(jié)能途徑進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：建筑電氣節(jié)能 供配電系統(tǒng) 電氣照明系統(tǒng) 動(dòng)力設(shè)備

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價(jià)，也不能盲目增加投資、為“節(jié)能”而節(jié)能，為此我們從以下三方面探討電氣節(jié)能。

1.供配電系統(tǒng)的節(jié)能

根據(jù)負(fù)荷容量, 供電距離及分布, 用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng), 做到系統(tǒng)盡量簡單可靠, 操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心, 以縮短配電半徑減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù), 以適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負(fù)荷變化時(shí)能夠靈活投切變壓器, 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。

在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等都具有電感性，會(huì)產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無形中又增加了線路的功率損耗。這部分損耗可以采取提高系統(tǒng)的功率因數(shù)的措施,減少供用電設(shè)備無功消耗，提高自然功率因數(shù)。

其主要措施有：①正確設(shè)計(jì)和選用變流裝置，對(duì)直流設(shè)備的供電和勵(lì)磁，應(yīng)采用硅整流或晶閘管整流裝置，取代變流機(jī)組、汞弧整流器等直流電源設(shè)備。②限制電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)中對(duì)空載率大于50%的電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)，可安裝空載斷電裝置；對(duì)大、中型連續(xù)運(yùn)行的膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，可采用空載自?？刂蒲b置；對(duì)大型非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的異步籠型風(fēng)機(jī)、泵類電動(dòng)機(jī)，宜采用電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量的自動(dòng)控制方式，以節(jié)省電能。③條件允許時(shí)，采用功率因數(shù)較高的等容量同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)濟(jì)合算的前提下，也可采用異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。④熒光燈選用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器；氣體放電燈的電感鎮(zhèn)流器，單燈安裝電容器就地補(bǔ)償?shù)?，都可使自然功率因?shù)提高到0.85～0.95。

對(duì)于供電線路應(yīng)從以下幾方面考慮減少線路損耗：

⑴ 選用電導(dǎo)率p 較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳，但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負(fù)荷較大的一類、二類建筑中采用銅導(dǎo)線，在三類或負(fù)荷較小的建筑中可采用鋁芯導(dǎo)線。

⑵增大線纜截面S：

①對(duì)于比較長的線路，在滿足載流量、動(dòng)熱穩(wěn)定、保護(hù)配合、電壓損失等條件下，可根據(jù)情況再加大一級(jí)線纜截面。假定加大線纜截面所增加的費(fèi)用為M，由于節(jié)約能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)用為m，則M/m 為回收年限，若回收年限為幾個(gè)月或一、二年，則應(yīng)加大一級(jí)導(dǎo)線截面。一般來說，當(dāng)線纜截面小于70mm2，線路長度超過100m 時(shí)，增加一級(jí)線纜截面可達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能效果。

②合理調(diào)劑季節(jié)性負(fù)荷、充分利用供電線路。如將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管與一般照明、電開水等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷，集中在一起，采用同一干線供電，既可便于用一個(gè)火警命令切除非消防用電，又可在春、秋兩季空調(diào)不用時(shí)，以同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的負(fù)荷電流，從而減

小了線路損耗。

⑶減小導(dǎo)線長度L。主要措施有：

①變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短線路供電距離，減少線路損失。低壓線路的供電半徑一般不超過2000m，當(dāng)建筑物每層面積不少于10000m2 時(shí)，至少要設(shè)兩個(gè)變配電所，以減少干線的長度。

②在高層建筑中，低壓配電室應(yīng)靠近強(qiáng)電豎井，而且由低壓配電室提供給每個(gè)豎井的干線，不應(yīng)產(chǎn)生“支線沿著干線倒送電能”的現(xiàn)象，盡可能減少回頭輸送電能的支線。

③線路盡可能走直線，少走彎路，以減少導(dǎo)線長度；其次，低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少來回線路上的電能損失。

2.電器照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下, 力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失, 從而最大限度的利用光能, 通常的節(jié)能措施有以下幾種:

(1)充分利用自然光, 這是照明節(jié)能的重要途徑之一, 在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與建筑專業(yè)配合, 做到充分合理地利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合, 從而大大節(jié)約了人工照明電能。

(2)照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了各種場所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等等。照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低的, 也不宜隨便提高, 要有效地控制單位面積燈具安裝功率, 在滿足照明質(zhì)量的前提下, 一般房間( 場所)應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈(如T5、T8 管)及緊湊型熒光燈, 高大車間、廠房及體育館場的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

(3) 推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件, 如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等, 公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補(bǔ)償?shù)臒艟? 緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器, 氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。

(4)改進(jìn)燈具控制方式, 采用各種節(jié)能型開關(guān)或裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關(guān), 高級(jí)客房采用節(jié)電鑰匙開關(guān), 公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān), 走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關(guān)。

3.動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能

在建筑電氣中常用的電動(dòng)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵和電梯等都是由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)的,因此, 其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中。除了上述的采用就地補(bǔ)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)減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因?yàn)? 在這種情況下, 電動(dòng)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)速器, 當(dāng)負(fù)載下降時(shí), 通過變頻的方式, 自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速, 使其與負(fù)載的變化相適應(yīng)。采用這種方式, 可提高電動(dòng)機(jī)在輕載時(shí)的效率, 達(dá)到節(jié)能的目的。但是, 這種設(shè)備的價(jià)格仍偏高, 因此在應(yīng)用中受到一定的限制。另一種節(jié)能方式是采用軟起動(dòng)器, 軟起動(dòng)器設(shè)備是按起動(dòng)時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角, 以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié), 因此起動(dòng)平穩(wěn), 起動(dòng)完畢即全壓投人運(yùn)行。此設(shè)備也可采用測速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋, 利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角, 以達(dá)到速度隨負(fù)載的變化而變化。它可用在電動(dòng)機(jī)容量較大又需要頻繁起動(dòng)的設(shè)備, 以及附近用電設(shè)備對(duì)電壓的穩(wěn)定要求較高的場合。因?yàn)樗鼜钠饎?dòng)到運(yùn)行, 其電流變化不超過倍, 可保證電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在所要求的范圍內(nèi)。但它是采用可控硅調(diào)壓, 正弦波未導(dǎo)通部分的電能全部消耗在可控硅,不會(huì)返回電網(wǎng)。因此, 它要求散熱、通風(fēng)措施完善。其價(jià)格比變頻器便宜,在大容量的風(fēng)機(jī)、水泵用電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備中可以應(yīng)用。

4.結(jié)束語

綜上所述，建筑電氣的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮各種可行的技術(shù)措施。同時(shí)，在選用節(jié)能的新設(shè)備時(shí)，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再合理選定節(jié)能設(shè)備，以真正達(dá)到有效節(jié)能的目的?！?/p>