淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計

王 芳

中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計一院，河南洛陽 471039

淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計

王 芳

中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計一院，河南洛陽 471039

節(jié)能問題是我國發(fā)展國民經(jīng)濟的一項長遠戰(zhàn)略方針，節(jié)約電能是每位電氣設(shè)計人員必須認真考慮的問題。

建筑電氣；節(jié)能設(shè)計；方法

隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，建筑業(yè)也迅速興起，導(dǎo)致建筑能耗迅猛遞增，二次能源電能在整個建筑能耗當中占有比例非常高，因此建筑電氣節(jié)能設(shè)計尤為重要。電氣節(jié)能設(shè)計既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能，電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

1）適用性

既滿足在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，又為建筑設(shè)備運行提供必需的動力，按照用電設(shè)備對于負荷容量、電能質(zhì)量的供電可靠性等方面的要求，來優(yōu)化供配電設(shè)計，促進電能的合理利用。

2）實際性

要充分考慮實際經(jīng)濟效益，合理選用節(jié)能設(shè)備及材料，使由節(jié)能設(shè)備及材料導(dǎo)致節(jié)能增加的投資在較短的時間內(nèi)，通過節(jié)能減少下來的運行費用回收。

3）節(jié)能性

應(yīng)考慮采取實際措施減少或消除與發(fā)揮建筑功能無關(guān)的消耗，比如電氣設(shè)備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能損耗等。

下面就建筑電氣設(shè)計中的幾種節(jié)能措施談?wù)勔恍┛捶ā?/p>

1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

根據(jù)負荷容量、供電距離及分布、以及用電設(shè)備特點等因素合理設(shè)計供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負荷中心，以縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，以適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現(xiàn)經(jīng)濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

2 變壓器的節(jié)能設(shè)計

首先在選擇變壓器時應(yīng)選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器，變壓器最經(jīng)濟節(jié)能運行的負荷率一般在75%～85%，因此在變壓器設(shè)計中應(yīng)盡量采用低能耗及銅線材的新型高效節(jié)能變壓器，選擇其臺數(shù)和容量時，盡可能使變壓器負荷率設(shè)計在75%～85%，同時在滿足容量及負荷率的情況下，應(yīng)盡量減少變壓器的臺數(shù)，選擇大容量變壓器，以減少變壓器損耗。另外，在空調(diào)負荷較大時可采用單獨一臺變壓器作專用空調(diào)變壓器，在空調(diào)不使用的季節(jié)時可停運，以達到節(jié)能降耗的目的。

3 減少線路損耗

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：

式中：ΔΡ-三相輸電線路的功率損耗（KW）；I-線電流（A）；R-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。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯，一般工程線路總的不下萬米，大工程更是不計其數(shù)，造成電能損耗是相當可觀的，所以減少線路能耗必須引起設(shè)計人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=ρL/S，即與導(dǎo)線電阻率ρ、導(dǎo)線長度L成正比，與導(dǎo)線截面S成反比。要減少電阻值應(yīng)從以下幾個方面考慮：

1）盡量選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之；

2）盡可能減少導(dǎo)線長度，在設(shè)計中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑；

3）增大導(dǎo)線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量，熱穩(wěn)定，保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮節(jié)能經(jīng)濟時還是合算的。

4 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)提高了可以減少線路無功功率的損耗，從而達到節(jié)能目的。前面提到的輸電線路損耗Δ P中包含了線路傳輸有功功率時引起的線損和線路傳輸無功功率時引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如電動機、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。這部分損耗是可以避免的，具體方法有：

1）減少用電設(shè)備無功損耗，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備如同步電動機等，電感性用電設(shè)備可選用有補償電容器的用電設(shè)備（如配有電容補償?shù)臒晒鉄簦┑取?/p>

2）用靜電電容器進行無功補償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設(shè)備的滯后無功電流從而達到提高功率因數(shù)同時又減少整體無功電流。在具體工程設(shè)計中有采用分散就地補償和高低壓柜集中補償?shù)确绞?，可根?jù)具體情況具體分析。

5 電動機節(jié)能設(shè)計

減少電動機能損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數(shù)。在工程設(shè)計中應(yīng)選用高效率的電動機，但是在具體工程中電動機通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的，由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)的，所以節(jié)能措施只能貫徹在運行過程中。除了就地電容器補償以減少線路損耗外，主要是減少電動機輕載和空載運行，因為在輕載運行下電動機效率是極低的，切實可行的辦法是采用變頻調(diào)速控制電動機使其在負載率變化時自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使得與負載變化相適應(yīng)以提高電動機輕載時的效率從而達到節(jié)約電能的目的。

6 照明的節(jié)能設(shè)計

照明節(jié)能設(shè)計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)計中電氣設(shè)計人員應(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)人工照明有機地結(jié)合，從而大大節(jié)約了人工照明電能。

2）照明設(shè)計規(guī)范規(guī)定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等等。照度標準是不可隨意降低的，也不應(yīng)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償?shù)臒艟撸o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)照明使用特點可采取分區(qū)控制燈光或適當增加照明開關(guān)點。比如臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關(guān)，高級客房采用節(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)。

7 計量及運行管理的節(jié)能

1）建議變電所低壓配電出線回路均設(shè)電能相關(guān)參數(shù)的顯示裝置,對所有干線的主要出線回路包括冷熱源、生活水泵等均設(shè)置計量裝置。各樓層建議按物管要求或按樓層、按系統(tǒng)設(shè)置計量裝置,方便內(nèi)部考核計費或管理。

2）建議變電所采用智能化電能管理系統(tǒng),對全部的電力運行情況進行全方位、全過程的實時電能質(zhì)量的監(jiān)視、分析、達到節(jié)能管理目的。

3）建議選擇合適的建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng),對建筑設(shè)備、電氣照明及其他用電設(shè)備進行自動控制、實時檢測,以實現(xiàn)最優(yōu)化運行,達到集中管理、程序控制和節(jié)約能源的目的。

電氣節(jié)能是一個系統(tǒng)工程,建筑電氣節(jié)能設(shè)計充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設(shè)備使用時間以及提高設(shè)備使用效率，這是節(jié)能設(shè)計的出發(fā)點,明確了這個出發(fā)點，我們才能因地制宜地設(shè)計合適的節(jié)能方案。同時建筑電氣的節(jié)能設(shè)計潛力很大，廣大電氣設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)精心考慮，反復(fù)比較設(shè)計方案，拿出一套符合各種技術(shù)指標，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實可行的節(jié)能措施，從而達到真正節(jié)約電能的目的。

[1]GB50189-2005.公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]李宏毅，金磊.建筑工程電氣節(jié)能[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]GB50034-2004.建筑照明設(shè)計規(guī)范[M].北京；中國建筑工業(yè)出版社，2004.

TU2

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1674-6708（2010）30-0205-02