電氣設(shè)計中的節(jié)能措施

中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院 宮周鼎

眾所周知，節(jié)能減排是一項重要國策。毋庸質(zhì)疑，建筑工程中的電氣設(shè)計節(jié)能措施是落實節(jié)能國策的重要方面之一。建筑工程的建設(shè)目標(biāo)是眾多使用功能的集成，因此，我們不宜過分強調(diào)某些方面，輕視或者忽視另一些方面。我們應(yīng)當(dāng)注重優(yōu)化設(shè)計，在電氣設(shè)計的節(jié)能規(guī)劃中不斷總結(jié)經(jīng)驗，在統(tǒng)籌兼顧，平衡相關(guān)要素的前提下爭取較大的節(jié)能效果。

1 電氣節(jié)能設(shè)計與工程造價

由于追求效益最大化的市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的普遍作用所致，建筑工程建設(shè)單位現(xiàn)在比以往更加注重性能價格比。在電氣設(shè)計中，業(yè)主不僅看節(jié)能方面，更主要的看節(jié)省一次性投資。

節(jié)能體現(xiàn)在運行費用方面，而工程造價體現(xiàn)在一次投資費用方面。事實上運行費用的節(jié)約與一次投資的節(jié)省往往是相互矛盾的。例如白熾燈比節(jié)能燈造價低卻浪費電能。也有的情況下可以兼顧造價低和效果好，例如在較小型的地下室、車庫的照明方式，是采用普通照明加應(yīng)急照明的并用方式，還是全部采用應(yīng)急照明、只設(shè)一個雙路終端自動切換電源箱,顯然后者較好。由此可引申出：設(shè)計超標(biāo)要具體問題具體分析。國家規(guī)范為最低要求，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不能低于國標(biāo)；所以經(jīng)濟(jì)發(fā)展超前地區(qū)的地方標(biāo)準(zhǔn)往往要求高于國家規(guī)范。

電氣設(shè)備、材料的選擇關(guān)乎節(jié)能，但具體的選擇要看具體情況。例如電纜電線截面的選擇，從節(jié)能的角度看最好選用電阻小的電纜以減少線路的有功損耗，采用較大截面的銅芯線，相對電阻小、節(jié)能。在投資條件允許時電纜的選擇可以根據(jù)線路的計算電流將電纜截面放大一級。這樣可節(jié)省線路的有功損耗，減削電壓損失，提高電能質(zhì)量。據(jù)有關(guān)計算資料，如果將電纜截面放大一級，則每米電纜年損耗要小30kWh左右（按計算電流為200A，年最大負(fù)荷利用小時為4000h計算）。關(guān)于電纜的選型也與價格、節(jié)能有關(guān)（同截面的YJV電纜價格要比VV型電纜的高），需要設(shè)計時注意。

變壓器的選型應(yīng)選用空載損耗和負(fù)載損耗低的新型節(jié)能產(chǎn)品，例如SGB11-R型或SB10型干式變壓器，SGB11-R變壓器的空載損耗比SB9型低。油浸式變壓器比干式變壓器節(jié)能。

變壓器的容量選擇關(guān)乎節(jié)能。單臺變壓器的容量不宜過大。變壓器本身是能量變換輸入裝置，非電動機(jī)一類電器，但因本身容量大、電流大，其發(fā)熱耗電也很可觀。阻抗隨溫升加大，故變壓器不宜過大或過小。過大了不利照明、動力、空調(diào)分開為專用變壓器，且在用電低谷時“大馬拉小車”。過小時臺數(shù)多、易過載、加劇熱損耗。因此老的民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范將小區(qū)單臺變壓器容量標(biāo)準(zhǔn)限定不大于630kVA/臺，新的民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范將標(biāo)準(zhǔn)限量提高到1250kVA。

變壓器的容量越大則空載損耗越大，因此變壓器容量不宜過大。如果變壓器容量選擇過大不僅增加初期投資，而且變壓器長期在空載下運行使空載損耗比重增加。建議有條件時選用單臺變壓器容量不宜超過1000kVA；選用可節(jié)省占地面積及節(jié)省設(shè)備投資的箱式變壓器。在空調(diào)地區(qū)，對于大、中型建筑或較大的住宅小區(qū)內(nèi)，可以選擇設(shè)置空調(diào)專用變壓器，可在非空調(diào)季節(jié)切除空調(diào)變壓器（夏用冬停）。

變壓器負(fù)荷率的確定也與節(jié)能有關(guān)。一般合理的負(fù)荷率為0.75～0.85。變壓器的運行效率與變壓器的負(fù)荷率有很大關(guān)系，當(dāng)變壓器長期空載運行時，空載損耗比重增加，功率因數(shù)低于0.5，造成電力系統(tǒng)的電能損耗增加；當(dāng)變壓器負(fù)荷率大于85%時，則變壓器的壽命將縮短，效率降低，建議變壓器長期工作負(fù)荷率不宜大于85%。

供電電壓等級應(yīng)根據(jù)用電容量、供電距離、初投資及年運行費用（包括變壓器損耗和供電線路損耗）等各種因素綜合比較后確定，如果輸送功率為100kW以下，輸送距離為600m以下，建議選擇380/220V供電；如果輸送功率為200～2000kW，輸送距離為6～20km，建議選用10kV電壓供電。

多層住宅的垂直配電干線宜采用三相配電系統(tǒng)，而且三相應(yīng)盡量做到三相平衡以減少電網(wǎng)的中性線電流及變壓器的損耗。

對于大型住宅小區(qū)（建筑面積＞10萬m2），應(yīng)根據(jù)總體規(guī)劃的總圖布置，將變電站或箱式變壓器設(shè)置在負(fù)荷中心，盡量減少供電距離，節(jié)省電纜數(shù)量及節(jié)省電能損耗及電壓降，從而節(jié)省工程投資。在室內(nèi)，供電半徑大小宜控制在干線200m、支線50m以內(nèi)，太遠(yuǎn)了電壓降加大，電阻變大,電能消耗顯著增加。

另外，建筑物中的風(fēng)機(jī)、水泵的電動機(jī)容量選擇時裕量不要留得太大，特別是互為備用的電動機(jī)。

2 電氣節(jié)能設(shè)計與照明質(zhì)量

在照明設(shè)計中貫徹節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行國家、地方的節(jié)能規(guī)定，按“照度標(biāo)準(zhǔn)、功率密度標(biāo)準(zhǔn)”設(shè)計，是設(shè)計人員應(yīng)盡的義務(wù)。

照度值滿足照度標(biāo)準(zhǔn)，照明功率密度值滿足節(jié)能要求。這兩個方面需要同時兼顧，不應(yīng)單純?yōu)榱斯?jié)能降低照明質(zhì)量。

首先，照明是電氣節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容，必須給予充分的重視。主要的節(jié)能措施就是貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50034-2004《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》以及地方節(jié)能規(guī)定。對于標(biāo)準(zhǔn)中列舉的場所，照明平面圖上或說明中不僅要標(biāo)出照度值，還要標(biāo)出照明功率密度值的實際計算值以及其它需要控制的節(jié)能指標(biāo)，不列出是錯誤的，不利于各種節(jié)能核查。特別是需要二次照明設(shè)計的裝修區(qū)域，雖然其施工圖設(shè)計由裝修設(shè)計者完成，但是在土建設(shè)計單位的施工圖上電氣設(shè)計應(yīng)當(dāng)對裝修區(qū)域列出所要求的照度值和照明功率密度值。

其次照明質(zhì)量即標(biāo)準(zhǔn)要求的各種場所的照度值要予以保證。為此，采用新型高效節(jié)能燈就成為必要的手段?；巨k法就是在燈具和光源選擇方面，不用或嚴(yán)格限用白熾燈，多采用節(jié)能燈、氣體放電燈、太陽能燈、高效熒光燈等高效光源。設(shè)計中一般用細(xì)管型T8、T5型熒光燈，可以滿足功率密度要求。顯色要求高的地方可以采用顯色性好的三基色燈管。同時多用電子式鎮(zhèn)流器，鎮(zhèn)流器的功率消耗滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。地下室、機(jī)房、走廊等容易忽略的地方也要符合功率密度要求。

在控制方式上，照明控制要注意一室多燈多開關(guān)，不應(yīng)多燈、多路一個開關(guān)；燈多時多路控制；多層住宅樓梯燈采用聲控自熄方式；高層住宅樓梯燈及電梯廳，用雙控開關(guān)，或用自熄聲控開關(guān)并增加強制點亮措施以滿足消防要求。住宅的公共部位，除電梯廳外，也應(yīng)采用節(jié)能自熄燈具。

3 電氣節(jié)能設(shè)計與智能化

在社會整體現(xiàn)代化的進(jìn)程中，人們越來越追求工作、生活環(huán)境的舒適、高效、便捷、安全、優(yōu)美和綠色節(jié)能。智能建筑工程就是現(xiàn)代實現(xiàn)這個目標(biāo)的高新技術(shù)手段。隨著建筑業(yè)本身技術(shù)發(fā)展，人們對建筑提出了包括智能化、信息化等更高要求?，F(xiàn)在，“智能建筑”早成為現(xiàn)代建筑的標(biāo)志，成為房地產(chǎn)開發(fā)商宣傳的亮點，同時，這也是電氣設(shè)計節(jié)能的主要途徑。

建筑智能化系統(tǒng)一般包括樓宇自控系統(tǒng)、綜合布線與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、火災(zāi)報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等子系統(tǒng)。子系統(tǒng)的多少由建筑使用性質(zhì)、投資規(guī)模等因素決定。建筑智能化系統(tǒng)除了通過節(jié)省投資（與傳統(tǒng)建筑各系統(tǒng)獨立建設(shè)方法相比）、提高建筑的運行管理效率（與傳統(tǒng)的管理方法相比）實現(xiàn)間接節(jié)能外，直接的節(jié)能主要方式就是使用建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BMS）。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，在室內(nèi)人工環(huán)境條件類似的前提下，與傳統(tǒng)建筑相比，采用節(jié)能措施后可節(jié)能20%左右，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。

BMS是智能建筑的支柱之一。其主要任務(wù)是對建筑物內(nèi)的主要機(jī)電設(shè)備實行全面的監(jiān)控，內(nèi)容包括給排水、空調(diào)通風(fēng)、采暖供熱、動力照明、電梯等設(shè)備。主要手段是精確調(diào)節(jié)、集中管理、自動控制。

通過對機(jī)電設(shè)備尤其是對耗能主力——空調(diào)和照明的自動控制（定時、定照度、制訂調(diào)整節(jié)能策略軟件等），在不影響環(huán)境舒適程度如照度、溫度、濕度等前提下，實現(xiàn)盡可能高的節(jié)能效果。

4 電氣節(jié)能設(shè)計與夜景、節(jié)日照明

“讓城市在夜間亮起來！”一度成為不少旅游城市的口號。加之政治的需要，大量的節(jié)日照明、標(biāo)志造型、泛光立面照明、水邊照明、廣場照明、雕塑照明、臨街建筑輪廓線照明以及五光十色的商業(yè)霓虹燈涌現(xiàn)在街頭，消耗著大量的電能。顯然，電氣節(jié)能設(shè)計與夜景、節(jié)日要素是矛盾的。要想兼顧兩方面，一是加強管理，采用天亮天黑照度自控亮滅、定時自控亮滅的控制方式；二是LED燈大量應(yīng)用。LED堪稱新一代光源，其光效、耗能等指標(biāo)優(yōu)越于其他光源。視覺效果好，耗電少。

5 電氣節(jié)能設(shè)計與物業(yè)管理

物業(yè)管理是實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要因素，是技術(shù)手段所不能替代的。如今一些智能建筑不能很好發(fā)揮作用，究其原因，就是管理水平、人員素質(zhì)不能適應(yīng)智能建筑的管理要求（人數(shù)相比大減，素質(zhì)要求提高）。

物業(yè)管理涉及供電、消防、保安、郵電、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等方面的管理和收費。首先需要處理好樓宇自控系統(tǒng)與消防的關(guān)系，例如，對于照明箱，兩者都要控制。樓宇自控系統(tǒng)為了自控節(jié)能；消防系統(tǒng)為了強制切除非應(yīng)急照明、強制接通點亮應(yīng)急疏散照明。

其次是計量。動力與照明應(yīng)分開計量裝表計費。出租類寫字樓宜分層分商戶裝表；一個大單位宜分部門、科室裝表，耗能指標(biāo)落實到基層，不要吃大鍋飯，有獎有罰才能有效利用設(shè)備節(jié)能潛力。

在變配電室的低壓配電系統(tǒng)中的低壓母線線路下應(yīng)該設(shè)置無功補償柜，并使其功率因數(shù)大于0.9，以減少系統(tǒng)和線路的無謂電能損耗。

為了節(jié)電，城市居民在住宅內(nèi)一般都采用節(jié)能燈或熒光燈。宜要求居民所安裝的燈具內(nèi)設(shè)置電容補償，使其功率因數(shù)大于0.9，以減少線路的無功損耗。

6 結(jié)語

綜上所述，電氣節(jié)能設(shè)計是一項涉及多方面的工作，應(yīng)當(dāng)細(xì)致周到，準(zhǔn)確可靠的落實各項節(jié)能措施。