降低能源消耗在建筑電氣中的論述

【摘 要】 目前，我國(guó)擁有世界第三大能源系統(tǒng)，一次能源總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯。但因我國(guó)的人口眾多，人均擁有量很低，能源效率低下，未來建筑能源需求量很大。節(jié)約能源、降低能源消耗、提高能源效率關(guān)乎中國(guó)經(jīng)濟(jì)的前途，也關(guān)乎全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本文主要介紹建筑電氣的節(jié)能，從配電系統(tǒng)（包括變壓器、輸電線路）、照明系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及給水系統(tǒng)的節(jié)能，來探討建筑物可實(shí)施節(jié)能減排的措施。

【關(guān)鍵詞】 建筑；電氣；節(jié)能；減排；

1 前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的逐年快速增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求量越來越大，能源的過度消耗會(huì)對(duì)我們生存的環(huán)境造成破壞，影響氣候的變化。如何降低能源的消耗已成為各行各業(yè)面臨的首要問題，“節(jié)能減排”也是我國(guó)“十二五”期間的一項(xiàng)重要工作。對(duì)于我們工作和生活的建筑物來說，能源的消耗主要是電能，因而降低建筑物對(duì)電能的消耗，對(duì)“節(jié)能減排”工作具有重要意義。

2 建筑電氣節(jié)能的幾個(gè)方面

2.1 配電系統(tǒng)的節(jié)能

2.1.1 變壓器的節(jié)能

變壓器是配電系統(tǒng)的重要部分，在我國(guó)供電系統(tǒng)中電網(wǎng)損耗占供電容量7.7%，其中變壓器損耗占60%左右，因此降低變壓器的供電損耗，在節(jié)能降耗方面具有重要的意義，降低變壓器的損耗包括以下幾個(gè)方面：

① 降低變壓器自身的損耗。變壓器自身的損耗主要有兩部分，即固定損耗與可變損耗。固定損耗就是空載損耗（即鐵損和激磁功率損耗，簡(jiǎn)稱鐵損），它只與變壓器的容量以及電壓的高低有關(guān)，而與負(fù)載的大小無關(guān)。變壓器的可變損耗就是短路損耗（即繞組中的損耗，簡(jiǎn)稱銅損），銅損包括有功部分和無功部分，有功部分是變壓器原、副繞組的電阻通過電流時(shí)產(chǎn)生的損耗，它和電流的平方成正比。從這兩方面損耗可以看出，降低變壓器的損耗就是要降低變壓器的鐵損和銅損，降低鐵損可以選擇使用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，設(shè)計(jì)先進(jìn)的鐵心結(jié)構(gòu)減小磁阻；降低銅損可以使用無氧銅和電工鋁導(dǎo)線，增大繞組的電導(dǎo)率。

② 合理選擇變壓器的容量。在我國(guó)民用建筑的設(shè)計(jì)中，變壓器的容量一般都是按用電高峰負(fù)載來選擇，變壓器本身損耗隨容量的增大而增加。在我國(guó)南方，夏季用電量較大，主要是空調(diào)用電，在北方，冬季用電量較大，主要是取暖用電，用電高峰過后，變壓器處于輕載和空載狀態(tài)，造成很大的浪費(fèi)。所以筆者建議在民用配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮用兩臺(tái)小容量變壓器代替一臺(tái)大容量變壓器，當(dāng)用電負(fù)荷小于臨界負(fù)荷（單臺(tái)變壓器的最大負(fù)荷）時(shí)用一臺(tái)變壓器供電，負(fù)荷大于臨界負(fù)荷時(shí)切換到兩臺(tái)變壓器供電，這樣既可以有效的保證變壓器的利用效率，又可以降低電能在變壓器上的損耗。

2.1.2 輸電線路的節(jié)能

① 合理選用導(dǎo)線。電能在線路上的損耗和電流的平方及導(dǎo)線的電阻成正比，線路的電流取決于用電設(shè)備的容量，在電壓等級(jí)不變的情況下很難改變，所以要降低線路損耗就要減小導(dǎo)線的電阻。目前配電系統(tǒng)中選用的導(dǎo)線多為銅線和鋁線，由于銅的電導(dǎo)率比鋁高，所以除一些特殊線路（如架空高壓線路考慮到化學(xué)性質(zhì)和重量等因素）選用鋁錢外，配電系統(tǒng)中應(yīng)盡量選用銅線。線徑的截面一般要根據(jù)負(fù)荷的容量和配電線路長(zhǎng)度綜合選擇，但一般線徑的截面最好比負(fù)荷容量所需的最小截面大一到二級(jí)，因?yàn)樵龃髮?dǎo)線截面所增加的費(fèi)用會(huì)通過線損的減小而彌補(bǔ)回來。

② 電纜的選擇。目前民用建筑中一般有兩種低壓電纜，以VV開頭的聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電力電纜，以YJV開頭的交聯(lián)聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，兩種電纜的絕緣層不同，但查電纜的載流表可以看出，同樣截面的YJV電纜比VV電纜載流量高15～20%，所以在設(shè)計(jì)中要盡量選用YJV型號(hào)的電纜。YJV電纜成本比VV電纜高些，電纜截面減小表面上看來投資成本并沒有減少，但生產(chǎn)電纜環(huán)節(jié)中銅的消耗量減少了，這樣在銅的冶煉過種中就降低了能量的損耗并減少了環(huán)境污染，同樣有節(jié)能降耗的作用。

2.2 照明系統(tǒng)的節(jié)能

我國(guó)照明用電約占全社會(huì)用電量的12%，減少照明用電量，對(duì)降低電能損耗同樣意義重大。降低照明用電量并不是要降低照明質(zhì)量，而是通過合理選用光源，合理布置線路等方面來降低對(duì)電能損耗。

2.2.1 合理選用光源。住宅照明設(shè)計(jì)中要盡可能多選用高效和長(zhǎng)壽命的節(jié)能光源，節(jié)能光源的發(fā)光效率高，消耗同樣的電能會(huì)發(fā)出更多的光通量。產(chǎn)生相同的光通量，消耗的電能從多到少依次是白熾燈、普通日光燈、節(jié)能燈、LED燈，所以在建筑設(shè)計(jì)中最優(yōu)先選擇的光源是節(jié)能燈和LED燈。有統(tǒng)計(jì)表明，在我國(guó)如果把在用的白熾燈全部替換為節(jié)能燈，年可節(jié)電480億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少二氧化碳排放4800萬噸。所以逐步淘汰白熾燈，不僅有利于加快推動(dòng)我國(guó)照明電器行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)照明電器行業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)優(yōu)化，而且也將為實(shí)現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)。

2.2.2 改善照明燈具的控制方式。照明燈具的控制方式要根據(jù)建筑的類別、使用的不同特點(diǎn)和要求區(qū)別對(duì)待，做到既方便使用，又節(jié)約電能。照明線路的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾方面原則：①面積較小的居住、辦公用房或類似的房間，宜采用一燈一控或二燈一控的方式，在經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)可采用變光開關(guān)。②面積較大的房間宜采用多燈一控的方式，當(dāng)整個(gè)房間有均勻照度要求時(shí)，可采用隔一控一的方式。③居住、辦公建筑內(nèi)的樓梯間、走廊等公共通道，照明器宜采用節(jié)能開關(guān)控制（如聲光延時(shí)開關(guān)、光電自動(dòng)控制器、節(jié)電控制器等）。

2.3 中央空調(diào)、風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能

民用建筑特別是公共建筑中，中央空調(diào)、各類風(fēng)機(jī)、水泵的用電占著重要的比例，對(duì)電能的消耗具大，如能降低這類設(shè)備的用電量，將會(huì)節(jié)約大量的電能。

2.3.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

中央空調(diào)在整個(gè)建筑能耗中所占的比例最大，在節(jié)能方面有著巨大的潛力。在中央空調(diào)節(jié)能方面，提倡選用新型的節(jié)能環(huán)?？照{(diào)，主要有地溫空調(diào)和燃?xì)饪照{(diào)兩種。地溫空調(diào)使用水源熱泵，利用地下淺層地?zé)豳Y源，是一種既可供熱又可制冷的有效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地溫空調(diào)具有耗電省、制冷效果好、無化學(xué)污染和廢氣排放、不浪費(fèi)水資源等優(yōu)點(diǎn)。燃?xì)饪照{(diào)是利用天然氣的空調(diào)系統(tǒng)，燃?xì)饪照{(diào)與電力空調(diào)相比具有功能全、設(shè)備利用率高、綜合投資省、運(yùn)行費(fèi)用省等優(yōu)勢(shì)，更為重要的是：大量使用燃?xì)饪照{(diào)不僅有利于改善供電緊張狀況，而且對(duì)于提高電力負(fù)載率，改善電力峰谷平衡率有十分可觀的效果。

2.3.2 風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能

目前多數(shù)風(fēng)機(jī)還是采用落后的調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力和溫度等，這實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，很難滿足控制系統(tǒng)的要求。水泵對(duì)電能的消耗主要是電機(jī)，目前水泵多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)水泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。

解決上述問題最好的辦法就是改變風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行速度，目前最好調(diào)整技術(shù)就是變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60？f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)），通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在各類調(diào)速系統(tǒng)中使用時(shí)，其節(jié)能效果對(duì)于單臺(tái)設(shè)備可做到20-55%，在風(fēng)機(jī)、水泵這類設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果平均也可做到20-50%，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。

3 結(jié)束語

能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的重要物質(zhì)保障，能源的緊張將嚴(yán)重阻礙人們未來的正常生活、社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。面臨全世界能源短缺時(shí)代的即將到來，你我又能做些什么呢？希望各行各業(yè)的人們可以行動(dòng)起來，從自我的本職工作做起，為了我們的生存環(huán)境，為了子孫后代，投入到“節(jié)能減排”的實(shí)際行動(dòng)中來。