住宅建筑電氣節(jié)能設計方法及措施

■ 張 新 Zhang Xin 蔡 紅 Cai Hong

0 引言

建筑電氣工程的節(jié)能存在巨大的潛力，不僅可以緩解電力供應不足確保經濟的健康有序發(fā)展，又能保護環(huán)境，而且經濟效益顯著。按照國家提出的”中國綠色照明工程” 的要求，建筑工程的照明成為節(jié)能不可忽視的重要方面。節(jié)電是在確保照度滿足需求的前提下，高效節(jié)能照明器具，提高電能利用率，達到節(jié)省用電。

1 照明度標準選用

根據現行的“ 民用建筑照明設計標準”(GBJ122-1990) 中規(guī)定為100-150-200Ix，見表1：

住宅建筑照明設計應追求實用，避免追求形式。規(guī)定的照度范圍值必須切實有效才能對節(jié)能有利，室內用途不同的房間照度需求有較大差別，若是對現有房屋進行改造時，根據不同的環(huán)境和用途確定不同的照度，照度過大或過小不僅浪費電能而且對眼睛有害，并給生活帶來不便。在滿足正常照度需要下節(jié)省電力，并考慮:

（1）房間平面尺寸及形狀。一般房間的面積越小，利用系數越低，相反則越大。建筑物的尺寸及形狀對節(jié)能有大的影響。

（2）室內裝飾色彩。室內用白色或淺色飾面，加大光的反射提高光的利用率；當采用漫射型燈具時，工作面上的照度有近1/2由墻、頂棚相互反射提供。若是采用深色裝飾，光線大部分被吸收，照明度大大降低。

（3）充分利用天然光，設計考慮盡量減少白天使用人工照明，而利用天然采光，要求建筑物開窗面積應滿足要求。燈具布置和控制要與窗戶平行，在陰天時也只需開啟室內照明度不足位置的燈具即可。

表1 住宅建筑照明度設計標準值[1]

2 照明方式的確定

室內照明方式選擇應適當，其照明方式分為一般照明，局部照明和混合照明3種方式。當一種光源不能滿足使用需求時，可以采用兩種以上光源混合照明的方式，這樣提高了光照效率又改善了顯色性能。

現在國內照度的標準等級是按照視覺作業(yè)觀察對象的尺寸大小確定。在高照度等級內，同一等級可以使用不同的照明方式，其照度標準也不同；混合照明方式照度標準定為750-1000-1500Ix，混合照明度中的一般照明取照度值的5%～15%，也就是取100-150-200Ix，因為用混合照明比較節(jié)能，即在照度要求很高時不宜采用一般照明方式，而應增加局部照明。為了節(jié)省能源采用單獨一般照明方式時，照度≤300Ix。在許多場所都采取局部照明，其特點是工作面大或是工件尺寸大，要求照度高。如果無法采取局部照明時，可采用一般照明。低掛的方式，節(jié)能也達到使用照度。 最好是一般照明和局部照明相結合，對于大空間，可在上部高處設一般照明墻壁安投光燈或壁燈照明，比單獨設一般照明方式要節(jié)省能量。

3 電線電纜認真選擇

電線和電纜都存在電阻，當電流流動時不可避免地會產生線路損耗，即是產生有功功率的損耗而且照明線路上的損耗約占輸入電能的4% 左右。而影響到照明線路上損耗的主要因素是供電方式和導線的截面積。按照三相線路有功功率損耗由下式表示:

式中: △P—為有功功率損耗，kW;

R—為每相線路電阻，kW;

Ijs—為計算相電流，A。

例在L=10m的BV-3×2.5的銅芯導線上傳輸功率為2kW，cos∮=0.8的電能，其有功損耗值由下步驟算出:

Ijs=P/U× cos∮=2×103/220×0.8=11.36(A)

芯線60℃的2.5mm2銅芯線每千米的交流電阻Ro為8.36Ω。

同樣條件下當采用鋁芯導線，鋁芯線Ro為13.419Ω，

從上述的分析計算可以看出，同等截面銅芯每10m線路損耗約為10W，而鋁芯約是20W。在一項工程中電線電纜的使用量是極其可觀的，尤其是大型現代化工業(yè)設施線路縱橫交錯，其線路上總有功損耗是比較大的，所以各類電氣線路損耗對于節(jié)省電能是一項必須重視的現實問題，因為在使用過程中線路上的電流是不能變化的，要想減少線路損耗就要減少電阻RO但是R=P×L/S即是線路電阻與電阻力P長度L成正比，與截面積S成反比。因此減少線路的電耗應從下面兩點入手:

（1）對導線截面的選擇: 導線截面較大就會減少電阻，也減少了線路損耗，但是也存在面積過大而帶來的費用加大M，因節(jié)省能耗而省的年運行費為m時，則M/m為回收年限，若是回收年限為半年或1年，要加大一級導線截面積。如導線截面應<70m m2，線路長度超過100m，要增加一級導線截面積容易實現上述要求。另外利用季節(jié)性負荷的線路這些用戶不用時，可提供給長期用戶作供電線路使用，以減少線路和電阻[2]。

（2）采用電導率小的材質做導線，尤其是上世紀90年代以前的既有建筑，照明線路用鋁芯導線的最多，截面小，電阻大，電能損耗大，改造時要用銅芯導線較好。同時在設計線路時盡量走直線，彎曲線路要少，減少了導線長度也是減少線路損耗。

4 電光源優(yōu)化選擇

電光源的合理選擇是節(jié)能的基本要求，但光源和節(jié)能關鍵是其發(fā)光效率。在長時間內各種建筑物的照明絕對用的是白熾燈，由電能轉化為光能的轉化率僅為5% 左右。熒光燈的光效是白熾燈的4倍，而緊湊型熒光燈的光效是又比普通熒光燈提高了約20%，顯色指數達到80%以上，且體積小但壽命長達到10000h左右。對光源的選擇上緊湊型熒光燈的產品應該是首先采取的，特別是外形細管型如直徑26mm的熒光燈和緊湊型高效節(jié)能熒光燈，其效果肯定更好，要比普通型直徑38mm 熒光燈還節(jié)省15%。住宅常用照明光源技術參教見表2示[2]：

表2 住宅常用照明光源技術參教表

5 優(yōu)選使用高效節(jié)能燈具

在電光源選擇后應根據照明場所的實際需要再優(yōu)選照明燈具，對于保證正常使用和節(jié)省用電量十分重要。對此在照明線路設計中注重控光效果好，效率高的燈具時注意燈具的配光曲線，燈具的配光曲率對節(jié)能影響較大，若燈具末進行優(yōu)選效率過低時，會使能量受到巨大損失，可高達40% 左右。

建筑照明在過去傳統(tǒng)型常采用電感鎮(zhèn)流器，其缺點是噪聲大，頻閃，功率損耗高，現在隨著綠色照明的提倡和推進，普通型電感鎮(zhèn)流器逐漸退出建筑市場，用節(jié)能型鎮(zhèn)流器取代。市場上有兩種鎮(zhèn)流器，即電子鎮(zhèn)流器和節(jié)能型鎮(zhèn)流器，這兩種鎮(zhèn)流器各有特色。①電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)點是: 功率低，啟動快，功率因數高，但缺點是受到元器件質量的影響，尤其是功率大的開關三極管和電容器質量的影響，可靠性和穩(wěn)定性不是很好，使用壽命不易控制；②節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點: 節(jié)能和功率因數高，可靠性高，壽命長，價格適中，無電磁干擾及諧波污染，其不足之處是因節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器仍存在頻閃和噪音問題，如何防止鎮(zhèn)流器過熱問題還需要解決[3]。各種熒光燈鎮(zhèn)流器的性能見表3：

表3 不同熒光燈鎮(zhèn)流器的性能表

同時還要優(yōu)化選擇電燈控制開關。住宅照明設計的控制方式對照明節(jié)能同樣重要，現在的照明控制方式及各種類型的節(jié)電開關也不少，如單燈控制，多燈控制，雙控開關控制，聲光控延時開關，光電自動控制器，節(jié)電控制器等。在這些控制方式中，首先選擇應用方便，方便了也就是節(jié)省，省事的控制就節(jié)能。

上述主要從幾個方面分析探討了住宅建筑工程中，電氣節(jié)能幾個方面控制方法和措施。只要是設計人員努力從電氣工程的各細節(jié)入手，努力利用現在電氣優(yōu)化利用節(jié)能材料，合理布置線路和利用節(jié)能電氣設備及材料，達到減少支出和資源總量的消耗，為保護環(huán)境和促進社會的持續(xù)發(fā)展作出努力。

[1]戴瑜興等.民用建筑電氣設計數據手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.9.

[2]楊 彤.現代建筑電氣節(jié)能設計 [J].電氣應用，2006(8)68-70.

[3]張 軍.關于建筑電氣節(jié)能設計措施的探討 [J].中國科技信息，2007(6)26-29.