民用建筑電氣節(jié)能技術(shù)初探

【摘 要】近年來(lái)，隨經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源問(wèn)題被提到越來(lái)越重要的地位。節(jié)能關(guān)系到技術(shù)進(jìn)步和緩解能需矛盾，是支持經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要一環(huán)。因此，降低民用建筑電氣能源的消耗是大勢(shì)所趨。電氣節(jié)能技術(shù)在民用建筑工程中的合理利用將大大降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；電氣；節(jié)能技術(shù)

一、民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的原則

（1）合理性。應(yīng)滿(mǎn)足民用建筑物的使用功能，如滿(mǎn)足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿(mǎn)足特殊工藝要求。（2）節(jié)能性。節(jié)能措施應(yīng)從實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，不能因?yàn)楣?jié)能而不切合實(shí)際的進(jìn)行經(jīng)濟(jì)投資，并增加運(yùn)行費(fèi)用。而應(yīng)該讓部分增加的投資，能在幾年甚至更短的時(shí)間內(nèi)從通過(guò)使用節(jié)能技術(shù)而使之減少的運(yùn)行費(fèi)用中回收。（3）實(shí)際性。節(jié)能技術(shù)的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無(wú)為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮民用建筑物的功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如量大面廣的照明容量，采用先進(jìn)技術(shù)成果使其能耗降低。因此，節(jié)能技術(shù)也應(yīng)該貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

二、民用建筑電氣節(jié)能的方法

1．照明部分的節(jié)能。（1）充分利用天然光源。照明節(jié)能工程中的一個(gè)較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對(duì)能源和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，建筑物中如何充分利用天然光源來(lái)節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實(shí)施工程中，應(yīng)當(dāng)充分加以利用，制定建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn)，確定采光方式，將采光和照明有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。（2）選擇合理的光源。選擇合理的光源，最基本的原則就是應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)所選擇不同的光源。例如一般的房間應(yīng)當(dāng)選用熒光燈；但是在顯色性要求較高的場(chǎng)所應(yīng)當(dāng)采用稀土節(jié)能熒光燈、三基色熒光燈、小功率高顯色型鈉燈等光源；室外場(chǎng)所的照明則應(yīng)當(dāng)選用高壓鈉燈等使用時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)的氣體光源。白色發(fā)光二級(jí)管被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價(jià)值的新光源，其能耗僅為自熾燈的l/8，熒光燈的l/2，壽命長(zhǎng)達(dá)lO萬(wàn)個(gè)小時(shí)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)無(wú)汞化，回收容易，應(yīng)用白色的發(fā)光二極管對(duì)于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源具有重要意義。（3）選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置。選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置也是一種可行的節(jié)電能的方法。根據(jù)照明使用的要求分別采用各種節(jié)能型開(kāi)關(guān)，如病房、臥房可采用調(diào)光開(kāi)關(guān)；室外場(chǎng)所和公共場(chǎng)所得照明則可采用光電、聲控開(kāi)關(guān)；走道、走廊等場(chǎng)所可采用節(jié)能聲控開(kāi)關(guān)；使用者需要時(shí)才開(kāi)啟照明。

2．降低線(xiàn)路的能量損耗。由于線(xiàn)路上存在電阻，有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。其公式如下：△P=3I2R×10-3（kW），式中：I—相電流（A）；R—線(xiàn)路電阻。在一個(gè)工程中，線(xiàn)路較長(zhǎng)且左右縱橫交錯(cuò)，所以線(xiàn)路的總有功損耗是相當(dāng)可觀的，減少線(xiàn)路的能耗必須引起設(shè)計(jì)者足夠的重視。線(xiàn)路的電流是不能改變的，要減少線(xiàn)路損耗，只有減少線(xiàn)路電阻。線(xiàn)路電阻R=p×L/S，即與線(xiàn)路電阻電導(dǎo)P成正比，與線(xiàn)路的長(zhǎng)度L成正比，與線(xiàn)路的截面s成反比。因此，減少線(xiàn)路的能量損耗應(yīng)從以下幾方面入手：一是應(yīng)選用電導(dǎo)率P較小的材質(zhì)做導(dǎo)線(xiàn)，銅芯最佳。二是減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。線(xiàn)路盡可能走直線(xiàn)，少走彎路，以減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度；低壓線(xiàn)路應(yīng)盡量不走或少走回頭線(xiàn)路，以減少來(lái)回線(xiàn)路上的電能損失；變壓器應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以減少供電距離過(guò)遠(yuǎn)帶來(lái)的電能損耗。三是增大導(dǎo)線(xiàn)截面。在選擇電纜截面時(shí)，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大一級(jí)，從技術(shù)角度看，增大電纜截面后，線(xiàn)路壓降減小，從而提高了供電質(zhì)量，而且截面積增大也為系統(tǒng)進(jìn)一步增容創(chuàng)造了有利的條件。但是，當(dāng)負(fù)荷電流較?。↖IS<5A）時(shí)，通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)：沒(méi)有必要再增大截面，因?yàn)樨?fù)荷電流較小，所以產(chǎn)生的線(xiàn)路損耗也較小，增大截面而多投資的部分，需要5年以上才能回收，故此時(shí)只需要按發(fā)熱條件選擇即可。在電氣設(shè)計(jì)中，貫徹執(zhí)行上述三條措施可以減少線(xiàn)路的損耗，達(dá)到線(xiàn)路節(jié)能的目的。

3．減少變壓器的有功功率損耗。變壓器有功損耗的公式：△Pb=Po+Pkβ2，式中：△Pb—變壓器有功損耗（kW）；Po—變壓器的空載損耗（kW）；Pk—變壓器的有載損耗（kw）；β—變壓器的負(fù)載率。（1）Po為空載損耗又稱(chēng)鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成的固定不變的部分，它的大小隨著硅鋼片的性能及鐵芯的制造工藝而定。所以設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能型的變壓器，如S11-R、SLI1-R及SGB11-R等油浸式變壓器及干式變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片，由于“取向”處理，使硅鋼片的磁疇方接近一致，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）Pk是功率傳輸?shù)膿p耗，即變壓器的線(xiàn)損，決定于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組的電流的大小，即與負(fù)載率B的平方成正比。因此應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求的極值，是在β=50％處每千瓦的負(fù)載，變壓器的能耗最小，因此在80年代初中期，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)大型民用建筑，變壓器的負(fù)載率絕大部分在50％左右，在實(shí)際使用中有一半變壓器沒(méi)有投入運(yùn)行，這種做法有的設(shè)計(jì)人員一直沿襲至今。但這僅是為了節(jié)能，而沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（3）為減少變壓器的損耗，當(dāng)容量較大而需要選多臺(tái)變壓器時(shí)，在合理分配負(fù)荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù)，選用大容量的變壓器。在變壓器的選擇中，只要掌握上述原則，既節(jié)約了能源，又滿(mǎn)足了經(jīng)濟(jì)合理的原則。

4．電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能。建筑電氣設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備是配套的，由設(shè)備制造廠家統(tǒng)一供應(yīng)，因此其節(jié)能措施只能貫徹在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，除了上述就地補(bǔ)償電容器以減少線(xiàn)路由于輸送超前無(wú)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)檫@種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速裝置，使其在負(fù)載下降時(shí)，采用變頻的方式，使得調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的變化相適應(yīng)，提高電機(jī)在空載時(shí)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)然這種變頻調(diào)速裝置的價(jià)格稍稍偏高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行可節(jié)約費(fèi)用來(lái)看還是值得推廣的。

5．采用節(jié)能產(chǎn)品。購(gòu)買(mǎi)和使用達(dá)到或者超出國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)、冰箱、照明器具、風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能產(chǎn)品。例如變頻空調(diào)，變頻空調(diào)是根據(jù)房間空調(diào)負(fù)荷的變化對(duì)制冷機(jī)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的技術(shù)。目前，我國(guó)房間空調(diào)器的季節(jié)能效比為2.5～3左右，而變頻空調(diào)器和戶(hù)式空調(diào)的季節(jié)能效比可達(dá)到4～4.5；比如節(jié)能冰箱，他的關(guān)鍵技術(shù)是冰箱的保溫隔熱技術(shù)和制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)。目前，節(jié)能冰箱的日耗電量已經(jīng)降到了0.5度以下，比常規(guī)冰箱下降了2倍以上。

另外，一些其他節(jié)能方法：（1）提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。一是變壓器無(wú)功功率損耗很多，應(yīng)考慮在一次側(cè)裝設(shè)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償；二是目前的建筑設(shè)計(jì)絕大部分采用二次集中補(bǔ)償；（2）減少照明系統(tǒng)光能損失。其一，要電氣設(shè)計(jì)要與建筑設(shè)計(jì)配合。其二，要合理選擇照明器具；（3）建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用。新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進(jìn)的控制方式對(duì)傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制。所有這些措施都可以達(dá)到節(jié)能的目的，有效地降低建筑電氣的能耗。

目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為了一項(xiàng)基本國(guó)策，尤其是在綠色建筑的設(shè)計(jì)理念的倡導(dǎo)下，電氣節(jié)能更成為了建筑節(jié)能的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。因此，民用建筑的電氣設(shè)計(jì)必需在符合設(shè)計(jì)規(guī)范的前提，針對(duì)性地采用節(jié)能措施，合理取舍，才能保證節(jié)能效果的經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。

參 考 文 獻(xiàn)

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