學(xué)校建筑電氣節(jié)能的探討

楊彩霞

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西太原 030013)

0 引言

建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅持以下三個原則:1)滿足建筑物的功能要求;2)考慮實際經(jīng)濟(jì)效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用，而是應(yīng)該讓增加的部分投資能在短期內(nèi)進(jìn)行回收;3)節(jié)省無謂消耗的能量。同時在選用節(jié)能的新設(shè)備上，對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，才能真正達(dá)到節(jié)能的目的。

筆者設(shè)計過某市的一所學(xué)校項目，總建筑面積67 000 m2，包括1棟綜合樓、3棟學(xué)生宿舍、3棟教學(xué)樓、1棟食堂還有老師的1棟住宅樓。其中綜合樓建筑面積12 000 m2，地上11層，地下1層，屬二類高層;住宅樓為26層，為一類高層，其余各棟均為多層建筑。本文以此工程為例，分幾個方面論述一下電氣設(shè)計中的節(jié)能措施。這些措施得到施工圖圖紙審查部門和甲方的認(rèn)可，并且工程已經(jīng)投入使用，運行良好。

1 照明設(shè)計

2004年12月1日開始實施的GB 50034-2004建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對照明節(jié)能提出了嚴(yán)格的要求，其中第6.1.2～6.1.7條均為強(qiáng)制性條文，需按照功率密度值嚴(yán)格執(zhí)行。由于按照功率密度值進(jìn)行計算時，沒有考慮到現(xiàn)在燈具產(chǎn)品均為節(jié)能產(chǎn)品，燈具的光通量較高。

2 電氣設(shè)備的選擇

2.1 照明光源的選擇

根據(jù)光源的光效、色溫、顯色指數(shù)、壽命和價格選擇高效節(jié)能型光源?，F(xiàn)在通常使用的T5，T8熒光燈管比以往的普通熒光燈管在單位功率上的光通量要大很多，這能夠有效的節(jié)能。

細(xì)管徑熒光燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和節(jié)能燈均為高效光源，應(yīng)積極推廣應(yīng)用。教室采用三基色熒光粉的直管熒光燈均勻布置，不宜采用格柵類燈具。如教室空間較高，可采用懸掛式燈具，如有吊頂，一般采用嵌入式或吸頂式節(jié)能燈具。對黑板應(yīng)設(shè)專用的燈具照明，同時避免產(chǎn)生眩光，在室外路燈設(shè)計中，水底燈、埋地?zé)?、臺階燈等均使用LED光源。對于氣體放電燈等功率因數(shù)較低的光源，進(jìn)行就地補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于 0.9。

2.2 燈具鎮(zhèn)流器的選擇

自鎮(zhèn)流熒光燈配電子鎮(zhèn)流器，直管型熒光燈配電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器;還得考慮諧波的影響，選用氣體放電燈時要選用大于25 W的放電燈。

2.3 負(fù)荷計算及變壓器的選擇

2.3.1 負(fù)荷計算

1)變壓器的臺數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)學(xué)校的供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合考慮。選取容量和電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使變壓器設(shè)計的負(fù)荷率在80%左右。因本工程有一、二級負(fù)荷，宜設(shè)兩臺變壓器，當(dāng)斷開一臺時，其作主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。2)根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)和工作的情況合理分配變壓器所帶負(fù)荷的回路。如:中央空調(diào)的負(fù)荷、應(yīng)急照明、動力負(fù)荷應(yīng)分開設(shè)置在不同的變壓器，有利于保證變壓器的運行負(fù)荷率。要選用合適的計算方法，對于照明負(fù)荷，可采用需要系數(shù)法計算，如學(xué)校的實訓(xùn)車間，設(shè)備臺數(shù)較多可采用利用系數(shù)法。3)負(fù)荷回路需要系數(shù)的選取:需要系數(shù)的選取對于經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)和比較熱的地區(qū)一般按照設(shè)計手冊規(guī)定的值進(jìn)行選取，其他地區(qū)可以按略低于規(guī)定的值進(jìn)行選取。本工程宿舍部分用電均為單相入戶，由于學(xué)校的宿舍和單身公寓不同，學(xué)生晚間在教學(xué)樓上自習(xí)的比較多，因此需要系數(shù)可以比單身公寓取的小一些，可取為0.5。投入使用至今沒有出現(xiàn)過不良狀況。4)變壓器同時系數(shù)的選取:本工程在設(shè)計過程中將教學(xué)樓和宿舍樓的用電負(fù)荷盡量均勻的設(shè)置在同一變壓器內(nèi)，由于一個學(xué)生不會同時出現(xiàn)在宿舍和教學(xué)樓內(nèi)，這樣計算變壓器時的同期系數(shù)可以選擇的小一些，本工程的同時系數(shù)取值一般為0.75 ～0.8。

合理的選擇需要系數(shù)及同時系數(shù)能夠有效地減小變壓器的設(shè)計容量，從根本上達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3.2 變壓器的選擇

在整個供電系統(tǒng)中，配電變壓器所占比重最大，因此選擇低損耗的變壓器對電力系統(tǒng)節(jié)能具有非常重要的意義。在設(shè)計中，要正確選擇變壓器的負(fù)載率，以便合理選擇變壓器容量。用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。近年來逐漸推廣的S10，S11系列油浸變壓器比S9系列更為節(jié)能，新型干式變壓器SC9系列以及非晶合金變壓器等產(chǎn)品也都顯示了低損耗的節(jié)能潛力。

2.4 電纜的選擇

在建筑電氣材料中用量最大的應(yīng)該是電纜和電線了，如何能夠節(jié)省電纜和電線的使用量，也是節(jié)省能源的主要方面。

電纜截面選擇的方法主要有兩種，按照持續(xù)允許電流選擇和按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。當(dāng)年最大負(fù)荷使用小時數(shù)相同的情況下，按后者選擇的電纜通常比按前者選擇的電纜截面大，這樣不利于節(jié)約金屬的使用量。選取截面時應(yīng)參照樣本上電纜載流量的值，再按照經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜截面，同時應(yīng)考慮電壓降(直接查表則可)，最后進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗，使最后選取的截面既經(jīng)濟(jì)又合理，達(dá)到節(jié)能的目的與設(shè)計的合理。

2.5 電動機(jī)的選擇

減少電動機(jī)損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。但是在具體工程中電動機(jī)通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的，因此電氣設(shè)計節(jié)能措施主要在運行過程中。除了就地電容器補(bǔ)償減少線路損耗外，還應(yīng)減少電動機(jī)低效率的輕載和空載運行。主要的措施是采用變頻調(diào)速控制電動機(jī)使其適應(yīng)負(fù)載的變化，以提高電動機(jī)輕載時的效率從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。如對于空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)泵采用變頻控制后空調(diào)系統(tǒng)的運行費可節(jié)約30%～40%。

3 照明控制方式的設(shè)計

1)充分利用天然光，并根據(jù)天然光的照度變化，決定電氣照明點亮的范圍。根據(jù)照明使用的特點，采取分區(qū)控制或適當(dāng)增加照明開關(guān)點。如:一般辦公室和教室的燈具布置是按照平行于窗戶方向布置和控制燈具的，而書庫則是按照與書柜的水平方向布置并控制燈具的。

2)公共走道燈具及應(yīng)急照明燈均可采用聲光控開關(guān)。本工程的綜合樓為二類高層建筑，走道照明均采用節(jié)能自熄開關(guān)，并對電梯廳和樓梯間的燈具采取了應(yīng)急時能強(qiáng)制點亮的控制措施。對于住宅公共部分也應(yīng)采用節(jié)能自熄開關(guān)。由于住宅公共部分是無人值守的，所以燈具在人來時點亮，人去時熄滅。對于高層住宅電梯前室，由于其對于保證人員疏散的重要意義，所以此處只能采用蹺板開關(guān)。

3)校區(qū)的室外環(huán)境電氣設(shè)計，根據(jù)不同的時間和不同的氣氛，設(shè)置了多種燈光場景，如:平時、節(jié)假日、重大節(jié)日等，開啟燈具的數(shù)量是不同的。平時則按后半夜和前半夜兩個時段開燈，每天進(jìn)入后半夜時可關(guān)掉景觀照明，僅維持主要功能照明即可。

4)對于大型的停車場、辦公樓、會議室和觀眾廳等場所還可以通過設(shè)置樓宇自動控制系統(tǒng)對燈具進(jìn)行控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

4 照度計算

設(shè)計時應(yīng)按選用的光源，燈具及布置，計算好各功能用途房間的照度，選取合適數(shù)量的燈具。在符合照度標(biāo)準(zhǔn)值后，再驗算實際LPD值，以不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD限值為合格，低于LPD限值則更為節(jié)能。

5 利用太陽能節(jié)能

目前住宅熱水系統(tǒng)雖然已有不少設(shè)計采用了太陽能設(shè)備，但本人認(rèn)為在公共建筑的室外照明系統(tǒng)也可采用太陽能蓄電的照明設(shè)備。目前這類產(chǎn)品以太陽能LED燈具為主，其產(chǎn)品的工作原理是:白天將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進(jìn)行儲存;到了夜晚太陽能組件向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，又自動轉(zhuǎn)換到充電模式工作。隨著太陽能蓄電照明設(shè)備的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這種產(chǎn)品的制造成本將會越來越低，相信在不久的將來太陽能蓄電的照明設(shè)備應(yīng)該會在室外照明領(lǐng)域得到普及應(yīng)用。

6 結(jié)語

電氣節(jié)能的設(shè)計無論是在供配電系統(tǒng)還是在用電設(shè)備和材料的選擇上，都有著很大的節(jié)能潛力。為實現(xiàn)節(jié)能的目的，對于我們電氣設(shè)計人員來說就需要更加深刻地了解學(xué)習(xí)供、配電系統(tǒng)的設(shè)計原理，使整個系統(tǒng)能夠運作經(jīng)濟(jì)安全。同時，還要及時熟悉各種新型節(jié)能電氣產(chǎn)品及控制系統(tǒng)，在設(shè)計中盡量采用節(jié)能產(chǎn)品，這樣才能從根本上達(dá)到建筑電氣節(jié)能的目的。