民用建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能

鄭 亮（酒鋼集團(tuán)筑誠(chéng)工程管理咨詢(xún)有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān)735100）

我國(guó)是個(gè)能源相對(duì)緊缺的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種能源的緊缺更加突出，對(duì)此我國(guó)政府提出節(jié)能的口號(hào)。在人們?nèi)粘Ｉ钪?，電力能源是普及面最廣、覆蓋面積最大的基礎(chǔ)能源，人們幾乎離不開(kāi)電力能源。在我國(guó)消耗能量較大的民用建筑中，電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施的實(shí)施能夠高效節(jié)約電能，保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1 民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能原則

1.1 實(shí)際性

民用建筑電氣設(shè)計(jì)的實(shí)際性是依據(jù)民用建筑自身的用途，在滿(mǎn)足民用建筑實(shí)際功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行、符合民用建筑實(shí)際的節(jié)能方案。

1.2 適用性

適用性原則是民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施中必須考慮的原則，如果民用建筑中設(shè)計(jì)出的節(jié)能電氣不適用，那么它的設(shè)計(jì)沒(méi)有利用的價(jià)值再節(jié)能也是徒然，如果付諸實(shí)施只能是浪費(fèi)資源。適用性為滿(mǎn)足民用建筑創(chuàng)造優(yōu)良條件提供必要的條件，也為民用建筑電氣設(shè)備在節(jié)能前提下的正常運(yùn)行提供必須的動(dòng)力。與此同時(shí)，根據(jù)民用建筑用電設(shè)備負(fù)荷容量、供電可靠性、電能質(zhì)量等方面的實(shí)際要求，不斷優(yōu)化民用建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)，進(jìn)而促進(jìn)民用建筑用電設(shè)備電能的合理應(yīng)用，節(jié)約電能。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性是民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施中必須時(shí)刻注意的原則，在節(jié)能設(shè)計(jì)中不能為了節(jié)能罔顧民用建筑的實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況。民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施的經(jīng)濟(jì)性原則是指在符合實(shí)際經(jīng)濟(jì)的條件下，盡量滿(mǎn)足民用建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能要求。在設(shè)計(jì)中，不得脫離經(jīng)濟(jì)性原則盲目追求節(jié)能，致使盲目甚至過(guò)高增加電氣節(jié)能投資金額、不斷增加民用建筑工程運(yùn)營(yíng)的節(jié)能成本，致使設(shè)計(jì)得不償失。在設(shè)計(jì)時(shí)，需注意綜合考慮民用建筑的經(jīng)濟(jì)效益，盡量保持節(jié)能成本投資期內(nèi)便能收回的原則

1.4 節(jié)能性

民用建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性原則是指在符合其實(shí)際性、適用性、經(jīng)濟(jì)性的原則下，盡量減少民用建筑電氣設(shè)備不必要的消耗。這需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前，先查找與民用建筑無(wú)關(guān)的能量消耗，然后綜合考慮提出相應(yīng)行之有效的電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施。

2 民用建筑電氣設(shè)計(jì)的具體節(jié)能措施

2.1 合理控制配電變壓器的容量消耗

合理控制配電變壓器的容量消耗是指在進(jìn)行民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，須結(jié)合民用建筑總體投資預(yù)算的實(shí)際情況，盡量降低民用建筑電氣工程的投資成本。在選擇配電變壓器時(shí)，盡量選用節(jié)能經(jīng)濟(jì)的變壓器。在設(shè)計(jì)民用建筑配電變壓器時(shí)，需將變壓器負(fù)載率提高到合理的范圍，使變壓器的總損耗降至最低，對(duì)變壓器負(fù)債率的提高的范圍一般是41%-63%，它是根據(jù)變壓器本身具體數(shù)值變化而變化，沒(méi)有固定的提高概率值。為了提高民用建筑變壓器的整體運(yùn)行效率，對(duì)變壓器負(fù)荷率的計(jì)算需要高于它最佳時(shí)的負(fù)荷率，變壓器的負(fù)荷率一般控制在80%-85%之間最合適。

2.2 合理選擇供配電系統(tǒng)設(shè)置

2.2 .1 合理布控供電網(wǎng)絡(luò)

合理選擇供配電系統(tǒng)設(shè)置的措施之一是合理布控供電網(wǎng)絡(luò)。在布控供電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，變電所須接近負(fù)荷中心位置，供配電系統(tǒng)中低配電間須靠近電氣豎井，以保證民用建筑低壓供電半徑可以控制在200米之內(nèi)，以此確保民用建筑供配電系統(tǒng)整體供電線路的電壓損失在滿(mǎn)足規(guī)范允許值的前提下，減少整體線路上的電壓損失，最終實(shí)現(xiàn)民用建筑供配電系統(tǒng)供電質(zhì)量提高的同時(shí)，還能使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。

2.2 .2 遵循簡(jiǎn)單可靠的原則

遵循簡(jiǎn)單可靠的原則選擇民用建筑供配電系統(tǒng)的配備，也是合理選擇供配電系統(tǒng)設(shè)置的措施。在配備供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意同一等級(jí)的電壓供電系統(tǒng)變配電級(jí)數(shù)不能超過(guò)兩個(gè)電極，這樣選擇的好處是最大可能避免了因供配電系統(tǒng)變電級(jí)數(shù)過(guò)多而產(chǎn)生的不必要的電能耗損。

2.2 .3 科學(xué)合理選擇供電電壓

在同等情況下，供配電系統(tǒng)的電壓與能量損耗的公式是Q=I2Rt=Ivt,從能量損耗的公式中可以看出供配電系統(tǒng)的電壓V與能量損耗Q成反比，換句話(huà)說(shuō)就是供配電系統(tǒng)的電壓越高，整個(gè)系統(tǒng)的總損耗就越低。因此，在同等情況下盡量選擇比較低的供電電壓。在民用建筑中，使用的電氣設(shè)備所用的電壓等級(jí)一般為兩相電220伏和三相電380伏。但是對(duì)大型的民用建筑的空調(diào)設(shè)備來(lái)說(shuō)，為了節(jié)能可以例外的選擇10千伏或者6千伏的制冷設(shè)備。

2.3 適當(dāng)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

2.3 .1 適當(dāng)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)的原因

適當(dāng)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以有效減少無(wú)功功率造成的電能損耗。在民用建筑供配電系統(tǒng)中，功率因數(shù)是由負(fù)荷性質(zhì)和有功功率的比例決定的。在供配電系統(tǒng)電力輸送過(guò)程中，傳輸?shù)碾娔芸偭渴枪潭ú蛔兊?，換句話(huà)說(shuō)就是傳輸?shù)挠泄β适枪潭〝?shù)值。民用建筑用電設(shè)備在使用中，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，特別是如發(fā)電機(jī)這樣的用電設(shè)備，產(chǎn)生的滯后無(wú)功電流更大，用電設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)功電流，會(huì)造成供配電系統(tǒng)線路中的功率損耗，而且用電設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)功電流越大，造成的功率損耗越多，緊跟著造成的電能損耗也就越多。因此，在民用建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中須盡量提高其功率因數(shù)，以此減少用電設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)功電流造成的電能損耗。

2.3 .2 適當(dāng)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)的方法

1）選用功率因數(shù)高的用電設(shè)備

在民用建筑供配電系統(tǒng)中，適當(dāng)提高功率因數(shù)的方法是在民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用功率因數(shù)比較高的用電設(shè)備。比如：同步電動(dòng)機(jī)、同步調(diào)相機(jī)等。對(duì)于供配電系統(tǒng)中電感性用電設(shè)備的選擇，可以盡量選擇價(jià)格低廉有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備。比如：?jiǎn)螣舭惭b電容器、移相電容器等。這些用電設(shè)備的功率因數(shù)一般在0.8-0.99之間，比普通供配電系統(tǒng)的用電設(shè)備，自然功率因數(shù)可以提高0.185-0.195左右。

2）通過(guò)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償

在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中，提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的另一個(gè)方法便是通過(guò)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。對(duì)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流，這種電流可以抵消供配電系統(tǒng)中用電設(shè)備產(chǎn)生的滯后無(wú)功電流，并將這種滯后無(wú)功電流控制在限定的范圍內(nèi)，這樣便可降低供配電系統(tǒng)整體滯后無(wú)功電流的數(shù)量，并可以提高功率因數(shù)，最終降低民用建筑供配電系統(tǒng)的整體電能損耗。利用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞接懈邏弘娙菅a(bǔ)償、集中電容補(bǔ)償和低壓電容補(bǔ)償?shù)?。比如：卡梅爾小?zhèn)和清鑫家園在變電所內(nèi)設(shè)置低壓靜電電容器集中補(bǔ)償無(wú)功功率，取得了很好的節(jié)能效果。

2.4 合理控制線路電能損耗

民用建筑在進(jìn)行電能傳輸過(guò)程中，電網(wǎng)的線路會(huì)產(chǎn)生一定的熱量損失，這些熱量損失便是功率損失，也就是電能損失。因此，在民用建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)一些途徑降低電網(wǎng)中這些電能損失，以達(dá)到民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的目的。降低電網(wǎng)線路中電能損耗的途徑大致有三個(gè)，這三個(gè)途徑如下：

2.4 .1 盡量選擇電阻率比較小的導(dǎo)線

盡量選擇電阻率比較小的導(dǎo)線，比如：銅線、鋁線，雖然鋁線的電阻率也很小，而且便宜，但是因?yàn)殇X線比較輕，容易被腐蝕，不安全，所以民用建筑中一般選銅線不選鋁線。

2.4 .2 合理設(shè)計(jì)線路電路圖，盡量減少電網(wǎng)線路中導(dǎo)線的長(zhǎng)度。

導(dǎo)線也有電阻，只是它擁有的電阻比較小，在計(jì)算中往往選擇忽略，但是因?yàn)閷?dǎo)線有電阻，在民用建筑供配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，它便會(huì)分得總電網(wǎng)中的電流，消耗電能，所以，民用建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)須盡量控制電網(wǎng)線路導(dǎo)線的長(zhǎng)度，以減少由于增加不必要導(dǎo)線產(chǎn)生的電能損失?？s短線路導(dǎo)線的長(zhǎng)度的具體辦法是，把民用建筑配電所設(shè)置在負(fù)荷中心位置，變壓器的設(shè)置也盡量接近負(fù)荷中心。

2.4 .3 合理增加導(dǎo)線橫截面面積

在滿(mǎn)足線路載流量的要求和安全保護(hù)等條件下，選擇導(dǎo)線的橫截面積越大導(dǎo)線耗損的電能越少。雖然從短期看，選用橫截面積較大的導(dǎo)線增加了線路的費(fèi)用，但是從民用線路長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，這種做法還是比較劃算的。因此，條件允許的情況下可合理增加導(dǎo)線的橫截面積，以實(shí)現(xiàn)民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的目標(biāo)，減少民用建筑的能源消耗。

2.5 民用建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.5 .1 合理改善照明器的控制方式

根據(jù)民用建筑房間使用照明器的特點(diǎn)和要求，可以通過(guò)合理改善照明器的控制方式以達(dá)到照明系統(tǒng)節(jié)能的目的。改善的方法是對(duì)于民用建筑面積比較小的房間，采用一燈一控或者二燈一控的方式。面積比較大的房間，采用多燈一控的方式。例如：青島花園大酒店迎賓樓大廳采用的是多燈一控的方式，迎賓樓里能坐6-8人的小包間采用一燈一控、二燈一控的方式。但是在改善民用建筑照明器控制方式的時(shí)候，也須考慮設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的單孔燈。比如：公共通道、樓梯、走廊等的照明器，可以采用定時(shí)開(kāi)關(guān)或者聲控開(kāi)關(guān)，合理控制照明時(shí)間，減少能耗。蘇州湖庭大酒店樓道的照明器采用的是多燈一控、一燈多控的方式，而且一樓和二樓之間樓道開(kāi)關(guān)設(shè)置在二樓拐角，這樣的設(shè)計(jì)不僅平白增加電能損耗，而且不方便開(kāi)息燈，隱藏不安全因素，設(shè)計(jì)不是很合理。

2.5 .2 合理選用照明設(shè)備及附件

在選擇照明設(shè)備及附件時(shí)，盡量選擇使用方面、發(fā)熱和發(fā)光率高同時(shí)消耗電能較低的照明設(shè)備，當(dāng)然選擇時(shí)也須考慮這些設(shè)備的價(jià)格和安裝的高度，以免得不償失。

2.6 充分利用太陽(yáng)能，借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法

宇宙中的自然光是免費(fèi)的，而且目前也可以膚淺的認(rèn)為它的能源是無(wú)窮的，永遠(yuǎn)也用不完，并不會(huì)造成污染。所以在設(shè)計(jì)民用建筑電氣時(shí)，可借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法，充分利用太陽(yáng)能與室內(nèi)人工照明合理搭配，減少民用建筑耗能。

3 結(jié)語(yǔ)

民用建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施是順應(yīng)時(shí)代潮流，響應(yīng)國(guó)家政策。民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施須符合實(shí)際性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性的原則，從合理控制配電變壓器的容量消耗、合理選擇供配電系統(tǒng)設(shè)置、適當(dāng)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)、合理控制線路電能損耗、民用建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能措施、合理利用太陽(yáng)能，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法六方面進(jìn)行民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。

[1]劉雅洲.建筑電氣設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題[J].建筑技術(shù)，2009（20）：171.

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[3]柳迎春.小議民用建筑電氣中的主要節(jié)能措施[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009，（11）.

[4]劉強(qiáng).淺談民用建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用（建筑科學(xué)），2012.