建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能方法初探

唐繼軍

（惠來縣建筑設(shè)計(jì)室，廣東 惠來 515200）

1 前言

最近幾年國(guó)家提倡加大力量建設(shè)節(jié)約型社會(huì),相關(guān)行業(yè)主管部門也接連出臺(tái)了不少關(guān)于節(jié)約能源的系列政策和文件。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，已成為每位公民的責(zé)任和義務(wù)，也是全世界所關(guān)注的重要課題。電氣節(jié)能為建筑節(jié)能的組成部分，近年來由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展.對(duì)電力需求快速增長(zhǎng)，由于發(fā)電裝機(jī)容量和電網(wǎng)供電能力不足，全國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的拉閘限電現(xiàn)象。由于我國(guó)節(jié)能的潛力巨大，因此把電能節(jié)約與電能開發(fā)并舉，并把電能節(jié)約放在首位。由此可見電氣節(jié)能的重要性，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)已成為電氣設(shè)計(jì)重要內(nèi)容。國(guó)家針對(duì)建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能審查已屬于強(qiáng)制審查環(huán)節(jié)。

2 合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)

根據(jù)用電負(fù)荷容量及其分布、用電設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷等級(jí)，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，使供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中的損耗減至最低。實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。設(shè)計(jì)應(yīng)從下面幾個(gè)方面考慮。

2.1 供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單可靠。同一電壓等級(jí)供電系統(tǒng)變配電級(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)，盡量減少變電級(jí)數(shù)過多產(chǎn)生的電能損耗。

2.2 合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。民用建筑用電設(shè)備電壓等級(jí)大部分為220／380V，但一些大型或特大型的民用建筑的空調(diào)主機(jī)為了達(dá)到節(jié)能目的，經(jīng)方案比較可以選擇10(6)kV的制冷設(shè)備。

2.3 變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心，低壓配電間應(yīng)靠近電氣豎井，合理分布供電網(wǎng)絡(luò)，使低壓供電半徑控制在200m以內(nèi)，供電線路的電壓損失已滿足規(guī)范的允許值，減少線路電壓損失，提高供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)，變壓器負(fù)載率宜為0.7-0.85.其接線應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷變化。按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活投切變壓器.使變壓器在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而減少損耗。

2.5 合理選擇電纜、導(dǎo)線截面。在滿足允許載流量、運(yùn)行電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)的前提下，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面，并應(yīng)從降低電能損耗、減少投資和節(jié)約有色金屬等方面綜合衡量。

2.6 合理提高供配電系統(tǒng)的功率因素。在用電設(shè)備選型及調(diào)速控制方案一定的情況下.若自然功率因素達(dá)不到接入電網(wǎng)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償.提高功率因素可以減少線路及變壓器損耗。

3 選用節(jié)能型變壓器

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，全國(guó)電網(wǎng)上每年運(yùn)行的35kv和10kv及以下配電變壓器總電能損耗約占當(dāng)年總發(fā)電量的2%-3%。因節(jié)能變壓器具有損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，故節(jié)能變壓器的使用尤為重要。采用節(jié)能變壓器，能節(jié)約能源和減少溫室氣體的排放，因此采用節(jié)能變壓器有巨大的節(jié)能潛力。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選高效低損的節(jié)能變壓器。如油浸式變壓器已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的S10系列、S11系列，S11型變壓器與S9型變壓器相比，空載損耗平均降低30%，空載電流平均下降70%，變壓器噪音水平下降7-10dB。

4 合理選用電動(dòng)機(jī)

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)都是與暖通、給排水水工種的設(shè)備配套的，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了上述的應(yīng)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)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因?yàn)樵谶@種情況下，電機(jī)的效率是很低的。對(duì)功率較大的電動(dòng)機(jī)可以采用變頻調(diào)速器，可提高電機(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)能方式是采用軟啟動(dòng)器，它啟動(dòng)平穩(wěn)，從啟動(dòng)到運(yùn)行，其電流變化不超過3倍，可保證電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在所要求的范圍內(nèi)，同樣達(dá)到節(jié)能的目的。

5 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

5.1 照明設(shè)計(jì)應(yīng)選擇高效光源

照明光源應(yīng)選擇發(fā)光效率高、顯色性好、使用壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)可靠方便快捷、性能價(jià)格比高的高效光源。按不同的工作場(chǎng)所，選擇相適應(yīng)的高效光源，可以降低電能消耗，節(jié)約能源。根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)，建議按以下幾個(gè)方面選擇光源:

5.1.1 燈具安裝高度較低的場(chǎng)所選用熒光燈。熒光燈包括直管熒光燈和緊湊型熒光燈。它們都具有光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性較好等優(yōu)點(diǎn).但前者比后者光效更高、壽命更長(zhǎng)、光通維持效率高、性價(jià)比更優(yōu)。因此，除有裝飾性要求的場(chǎng)所外，一般情況下，都應(yīng)選用直管熒光燈，并推薦采用T5細(xì)管。

5.1.2 燈具安裝高度較高的場(chǎng)所宜用金鹵燈，也可用中顯色高壓鈉燈。對(duì)于顯色性要求高的場(chǎng)所，可以采用用陶瓷金鹵燈；對(duì)于沒有顯色性要求的工業(yè)場(chǎng)所，可以用光效更高、壽命更長(zhǎng)的高壓鈉燈。

5.1.3 安裝高度高且不易維護(hù)的場(chǎng)所，如高大廳堂等，宜選用高頻無極熒光燈。其重要特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)(達(dá)5～6萬小時(shí))。同時(shí)，光效高(60-701m／W)。顯色性好(Ra達(dá) 80)，起點(diǎn)快捷、可靠。

5.1.4 不應(yīng)選用熒光高壓汞燈。金鹵燈是在汞燈的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其高效比汞燈約提高60%(400W為例)，顯色指數(shù)高，壽命更長(zhǎng)。

5.1.5 限制熱輻射光源(普通照明用白熾燈、鹵鎢燈)的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是顯色性好、起點(diǎn)快速、便于調(diào)光。但由于其光效低、壽命不長(zhǎng)，所以最好限制使用。除要求調(diào)光、開關(guān)頻繁和短暫工作以及特殊裝飾要求等情況外。不應(yīng)使用。

5.2 照明節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)提倡綠色照明

綠色照明并不只是照明節(jié)能，更有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，在保護(hù)身心健康的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的。為此，在照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)最大程度地滿足建筑的功能，一項(xiàng)照明工程不能只注重光的物理特性，不僅要考慮照度水平、燈具布置，還需考慮視覺環(huán)境及照明效果。所以，照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物不同場(chǎng)所、部位對(duì)照明照度、色溫、顯色指數(shù)的不同要求。

同時(shí)，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)密切配合,充分合理地利用自然光,使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)結(jié)合,利用最少的能源保證照度水平,從而達(dá)到節(jié)約人工照明的電能。

6 合理利用太陽能

目前住宅熱水系統(tǒng)雖然已不少設(shè)計(jì)采用了太陽能設(shè)備,但本人認(rèn)為在大型住宅小區(qū)以及公共建筑的室外照明系統(tǒng)應(yīng)該可以設(shè)計(jì)采用太陽能蓄電的照明設(shè)備。

目前這類產(chǎn)品以太陽能LD燈具為主,其產(chǎn)品的工作E原理是:白天太陽光照射到太陽能組件上,使太陽能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓,把光能轉(zhuǎn)換為電能,再傳送給智能控制器,經(jīng)過智能控制器的過充保護(hù),將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存;到了夜晚太陽能組件因接收不到光能,其輸出的直流電壓降到接近為零時(shí),智能控制器自動(dòng)開啟控制裝置,向LED提供電能,促使LED發(fā)光源發(fā)出足夠的亮度用于照明;到天亮?xí)r,太陽能組件又接收到光能產(chǎn)生電壓時(shí),智能控制器又自動(dòng)轉(zhuǎn)換到充電模式工作。隨著太陽能蓄電的照明設(shè)備的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,這種產(chǎn)品的制造成本將會(huì)越來越低,本人相信在不久的將來太陽能蓄電的照明設(shè)備應(yīng)該會(huì)在室外照明領(lǐng)域得到普及應(yīng)用。

7 結(jié)束語

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)已成為電氣設(shè)計(jì)的重中之重，在設(shè)計(jì)中精心考慮，進(jìn)行方案比較，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計(jì)。在為人類提供健康、舒適、安全的居住、工作和生活空間的同時(shí),又能行之有效地節(jié)約能源,這是每一個(gè)設(shè)計(jì)人員都必須認(rèn)真對(duì)待的問題。

[1]楊航超.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及照明節(jié)能設(shè)計(jì)的探討[J]，燈與照明.2006.2.

[2]尹忠東。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的電氣節(jié)能技術(shù)[J]，電氣時(shí)代，2006.1.

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