建筑電氣節(jié)能設(shè)計措施分析

張仲衡

摘要：本文介紹了當(dāng)前節(jié)能現(xiàn)狀和設(shè)計基本原則，分別從照明系統(tǒng)、動力設(shè)備系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)闡述了具體的電氣節(jié)能措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：建筑電氣節(jié)能照明系統(tǒng)消耗

0前言

節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，是我國長期的重大方針。當(dāng)前，黨中央提出了建設(shè)“資源節(jié)約型”社會的目標(biāo)，大力推廣“節(jié)能省地”型建筑，在“十一五”規(guī)劃綱要中，首次將建筑節(jié)能工程列入國家十大節(jié)能工程。建筑電氣能耗在建筑能耗中占有相當(dāng)大的比例，因此，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計就顯得尤為重要。節(jié)能措施應(yīng)該貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

1當(dāng)前現(xiàn)狀和節(jié)能設(shè)計基本原則

我國是個能源消費(fèi)大國，能源相對短缺，然而能源浪費(fèi)卻相應(yīng)嚴(yán)重，作為二次能源的電能供需矛盾近年來越來越突出，能源的短缺已嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。節(jié)能問題一直也是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。今年，“兩會”提出的建設(shè)節(jié)約型社會的戰(zhàn)略目標(biāo)，根據(jù)“十一五”規(guī)劃要求，建筑節(jié)能成為國內(nèi)建設(shè)節(jié)約型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容。各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約電能，也就成為民用建筑電氣設(shè)計的焦點(diǎn)。本人認(rèn)為，建筑電氣設(shè)計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅持以下三個原則：

1.1滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

1.2考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)按國情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

1.3節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。

因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

2建筑電氣節(jié)能的措施

2.1照明系統(tǒng)的節(jié)能

照明節(jié)能設(shè)計，就是在保證視覺要求和照明質(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，有以下幾種節(jié)能途徑：

2.1.1選用高效光源。照明設(shè)計規(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。照度標(biāo)準(zhǔn)不可隨意更改，這就需要有效地控制單位面積燈具安裝功率。光源的效率與電力消耗最為密切，，在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般場所應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育場館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。

2.1.2選用高效性能的電氣附件。熒光燈用電感鎮(zhèn)流器一般功率為燈管額定功率的20％，高強(qiáng)度氣體放電燈(HD)的鎮(zhèn)流器功率為額定功率的15％～16％。而電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器相比較。具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)。比電感鎮(zhèn)流器節(jié)電10％以上，其本身功耗也比電感鎮(zhèn)流器降低50％～75％，綜合電輸入功率降低18％～23％，節(jié)電效果顯著。在大面積使用氣體放電燈的場所，宜裝設(shè)補(bǔ)償電容器，補(bǔ)償后功率因數(shù)不應(yīng)低于0190。

2.1.3選擇合理的照明方式。自然采光是綠色環(huán)保的照明方式，也是照明節(jié)能的重要途徑之一，在設(shè)計中電氣設(shè)計人員應(yīng)與建筑設(shè)計人員密切配，綜合考慮利用自然光和室內(nèi)照明的有機(jī)結(jié)合，選擇合理的照度標(biāo)準(zhǔn)值，把握好照明標(biāo)準(zhǔn)的高、中、低三擋的照度值，盡量少用一般照明，可考慮非均勻照明、混光照明以及其他靈活的照明系統(tǒng)，是燈光物盡其用，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.1.4采用合理的控制方式。充分利用天然光的照度變化，決定電氣照明點(diǎn)亮的范圍，實(shí)行一般照明的分區(qū)控制和適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)，改變?nèi)_習(xí)慣，在給定的時間和地點(diǎn)控制照明提供的照度，可有效地節(jié)能；采用各種類型的節(jié)電開關(guān)，如在旅館客房設(shè)置節(jié)能控制型總開關(guān)，對居住建筑有天然采光的樓梯間、走道燈(應(yīng)急照明除外)采用節(jié)能自熄開關(guān)等；公共場所、室外照明，可采用集中控制遙控管理的方式或采用自動控光裝置。

2.1.5積極推廣使用新型光源。發(fā)光二極管(LED)被稱為“綠色光源”，白光LD理論發(fā)光光效可達(dá)2001m／w，目前實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)達(dá)到1001m／w，501m／w，的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場，較同等亮度的白熾等耗電量減少約80％，節(jié)電潛力巨大；隨著LED的迅速發(fā)展，發(fā)光光纖得以廣泛應(yīng)用，與LED光源結(jié)合，發(fā)光光纖現(xiàn)在已經(jīng)在建筑物立面裝飾、室內(nèi)裝飾及水下裝飾中廣泛應(yīng)用；室外照明可選用太陽能燈具。

2.2動力設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能

作為動力源的電動機(jī)，從家用電器到民用建筑內(nèi)部以及各行各業(yè)中均用得比較普遍，其耗電量極大。減少電動機(jī)電能損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)，主要可以從以下幾個方面著手：

2.2.1采用高效率電動機(jī)。采取各種切實(shí)可行的措施，減少電動機(jī)的個部分損耗(主要為空載損耗及負(fù)載損耗)、提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。

2.2.2根據(jù)負(fù)荷特性合理地選擇電動機(jī)。首先要了解負(fù)荷的特性，然后根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境及負(fù)載特點(diǎn)選用合適的電動機(jī)，避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象出現(xiàn)，以提高電動機(jī)運(yùn)行的效率和功率因數(shù)。

2.2.3輕載電動機(jī)采取降壓運(yùn)行，對經(jīng)常處于輕負(fù)荷運(yùn)行的電動機(jī)，應(yīng)采用三角一星切換裝置。當(dāng)負(fù)荷系數(shù)低于013時，將三角形接法的電動機(jī)改為星形接法，可以達(dá)到良好的節(jié)電效果。對于經(jīng)常輕載(負(fù)載率小于014)的生產(chǎn)機(jī)械，也可采用具有啟動功能的輕載節(jié)電器，以達(dá)到“輕載降壓運(yùn)行節(jié)點(diǎn)”的目的。

2.2.4根據(jù)負(fù)載情況對電動機(jī)采取就地補(bǔ)償。對距離供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的大、中容量連續(xù)運(yùn)行工作機(jī)制的電動機(jī)，應(yīng)采取電動機(jī)的無功功率就地補(bǔ)償裝置。單對單臺電動機(jī)補(bǔ)償容量不宜過大，以免產(chǎn)生自勵磁過電壓。

2.2.5改進(jìn)控制方式，提高運(yùn)行效率。對需要根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)的設(shè)備采用調(diào)速電機(jī)，是節(jié)電的有效方法。交流電動機(jī)調(diào)速分為變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三種方式，節(jié)電效果以變頻調(diào)速最為明顯。在水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、電梯等機(jī)械上應(yīng)用變頻器不但可以節(jié)約大量電能，還可以提高控制質(zhì)量及產(chǎn)品數(shù)量，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段。

2.3供配電系統(tǒng)的節(jié)能

供配電系統(tǒng)的節(jié)能包含盡可能地減少在輸送、轉(zhuǎn)換、運(yùn)行過程中的損耗及使用中的節(jié)能。

2.3.1減少變壓器的功率損耗。變壓器的有功功率損耗按下式表

示：△P=P0+B 2PK式中：△P為變壓器用工損耗，kW；PO為變壓器的空載損耗，kW；PK為變壓器的有載損耗，kW；B為變壓器的負(fù)載率。①降低空載損耗。P0作為變壓器的空載損耗，又稱為鐵損，他是由鐵心的渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料和鐵芯制造工藝等有關(guān)，而與負(fù)荷大小無關(guān)，所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的油浸變壓器或干式變壓器，它們均采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片，由于“取向”處理時硅鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗，45°全斜接縫結(jié)構(gòu)使接縫密合性好以減少漏磁損耗。②降低負(fù)載損耗。PK為變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱為變壓器線損，其值取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，因此需要考慮選用阻值較小的繞組，如選用銅芯變壓器等。③選擇適宜的負(fù)載率。根據(jù)公式β=s／Sn，sn為變壓器額定容量，S為變壓器運(yùn)行中的實(shí)際容量，β2PK用微分求其極值時，是在β=50％時每千瓦的負(fù)荷，此時變壓器的能耗最小，但在β=50％負(fù)載率時僅減少變壓器的線損，并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的。綜合多方面因素，同時考慮變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔?，變壓器最?jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率一般在75％～85％之間。④優(yōu)化變壓器的運(yùn)行方式。對負(fù)荷進(jìn)行合理分配，選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)，同一變電站的變壓器盡量并聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的臺數(shù)。另外，還需考慮控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的高次諧波，降低高次諧波值，減少變壓器、電動機(jī)、線路等的損耗，降低變壓器的運(yùn)行環(huán)境溫度，平衡三相負(fù)荷，合理選擇變壓器的接線方式等因素。

2.3.2降低線路損耗。當(dāng)電網(wǎng)輸送電能時，在網(wǎng)絡(luò)中就產(chǎn)生功率損耗，其與線路參數(shù)和負(fù)荷大小密切相關(guān)。提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)的無功功率及導(dǎo)線中的電阻等，均能降低電網(wǎng)中的線損。具體途徑如下：①合理選擇線路路徑：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增大導(dǎo)線截面，充分利用季節(jié)性負(fù)荷線路；④提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對超前無功的需求，安裝無功補(bǔ)償裝置，容量大且平穩(wěn)的負(fù)荷實(shí)行就地補(bǔ)償方式，容量較小或斷續(xù)的負(fù)荷宜采用變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式。

3結(jié)束語

建筑電氣的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計中精心考慮各種可行的技術(shù)措施。同時，在選用節(jié)能的新設(shè)備時，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。