淺談民用建筑電氣節(jié)能

胥文星

(江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330002)

一、線(xiàn)路損耗節(jié)能

1.供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布，用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單可靠，操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半徑減少線(xiàn)路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，以適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負(fù)荷變化時(shí)能夠靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。供電時(shí)盡量采用高壓供電，例如條件允許的話(huà)可以采用20KV供電來(lái)代替10KV供電;采用線(xiàn)路－變壓器組的形式將高壓電能直接輸送到各個(gè)負(fù)荷中心;對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)采用高壓電動(dòng)機(jī)來(lái)取代低壓電動(dòng)機(jī)。

2.減少供配電線(xiàn)路損耗線(xiàn)損是供配電線(xiàn)路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，由于配電線(xiàn)路有電阻，有電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗，其公式為:ΔΡ=3I2R·10－3式中:ΔΡ為三相輸電線(xiàn)路的功率損耗(KW);I為線(xiàn)電流(A);R為線(xiàn)路相電阻(Ω)。其中“R”線(xiàn)路電阻在通過(guò)電流不變時(shí)，線(xiàn)路長(zhǎng)度越長(zhǎng)則電阻值越大。在具體工程中，線(xiàn)路上電流一般是不變的，那么要減少線(xiàn)損，只能盡量減少線(xiàn)路電阻。而線(xiàn)路的電阻R=ρL/S，即與導(dǎo)線(xiàn)電阻率ρ、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L成正比，與導(dǎo)線(xiàn)截面S成反比。

要減少電阻值應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮:

(1)盡量選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線(xiàn):如銅芯導(dǎo)線(xiàn)較佳，鋁線(xiàn)次之。

(2)盡可能減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度:在設(shè)計(jì)中線(xiàn)路應(yīng)盡量走直線(xiàn)少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑。

(3)增大導(dǎo)線(xiàn)截面積:對(duì)于較長(zhǎng)的線(xiàn)路，在滿(mǎn)足載流量，熱穩(wěn)定，保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選定線(xiàn)截面時(shí)加大一級(jí)線(xiàn)截面。這樣增加的線(xiàn)路費(fèi)用，由于節(jié)約能耗而減少了年運(yùn)行費(fèi)用，綜合考慮節(jié)能經(jīng)濟(jì)時(shí)還是合算的。

3.提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù):功率因數(shù)提高了可以減少線(xiàn)路無(wú)功功率的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。輸電線(xiàn)路損耗中既有傳輸有功功率引起的損耗、也有傳輸無(wú)功功率引起的損耗。傳輸有功功率是滿(mǎn)足供電要求所必需的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中存在大量的電感性電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)高低壓線(xiàn)路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無(wú)形中增加了線(xiàn)路的功率損耗。為了降低這部分損耗，一要盡量減少用電設(shè)備的無(wú)功損耗，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計(jì)中盡可能采用高功率因數(shù)的用電設(shè)備，電感性用電設(shè)備可選用有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備等;二用電容器進(jìn)行集中無(wú)功補(bǔ)償，電容器可以產(chǎn)生超前的無(wú)功電流來(lái)抵消用電設(shè)備的滯后無(wú)功電流從而達(dá)到提高功率因數(shù)同時(shí)有減少整體無(wú)功電流。針對(duì)三相不平衡的場(chǎng)合，可以采用三相補(bǔ)償和單相補(bǔ)償相結(jié)合的自動(dòng)補(bǔ)償方式，提高補(bǔ)償效率。

二、建筑電氣中變壓器的節(jié)能

建筑設(shè)計(jì)電氣節(jié)能首先要考慮的是配電系統(tǒng)選用的電氣產(chǎn)品必須是節(jié)能型，我國(guó)配電系統(tǒng)中變壓器數(shù)量高達(dá)幾百萬(wàn)臺(tái)以上，在電力系統(tǒng)中配電變壓器的損耗占輸配電系統(tǒng)損耗的三分之一，占配電系統(tǒng)損耗的一半以上。因而節(jié)約配變的能耗，成為了最為重要與緊迫的任務(wù)。針對(duì)變壓器損耗大的問(wèn)題，在此結(jié)合民用建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)闡釋配電變壓器的節(jié)能措施。變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是降低其損耗、提高其運(yùn)行效率，具體有以下幾項(xiàng)措施:

(1)變壓器降耗改造。變壓器數(shù)量多、容量大，總損耗不容忽視。因此降低變壓器損耗是勢(shì)在必行的節(jié)能措施。若采用非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的五分之一，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗的變壓器。新建或改建工程應(yīng)選用SL7、S9、SC(B)9、SGB10及 SGB11－R 等型號(hào)的節(jié)能型變壓器。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，SL7無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，10kV系列的空載損失和短路損失分別降低41.5%和13.9%;S9系列變壓器與SL7系列變壓器相比，其空載損失和短路損失又分別降低5.9%和23.3% 。SGB11－R系列卷鐵心干式變壓器比SC(B)9系列變壓器空載損耗降低40%，空載電流降低70% ～85%;比SGB10系列變壓器空載損耗降低24%，負(fù)載損耗降低11.7%。S11系統(tǒng)是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器，空載損耗較S9系列低75%左右，其負(fù)載損耗與S9系列變壓器相等。因此，應(yīng)在輸配電項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)中推廣使用低損耗變壓器。

(2)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指在傳輸電量相同的條件下，通過(guò)擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失最低。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行無(wú)需投資，只要加強(qiáng)供、用電科學(xué)管理，即可達(dá)到節(jié)電和提高功率因數(shù)的目的。每臺(tái)變壓器都存在有功功率的空載損失和短路損失，無(wú)功功率的空載消耗和額定負(fù)載消耗。變壓器的容量、電壓等級(jí)、鐵芯材質(zhì)不同，故上述參數(shù)各不相同。因此變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是選擇參數(shù)好的變壓器和最佳組合參數(shù)的變壓器運(yùn)行。

選擇變壓器的參數(shù)和優(yōu)化變壓器運(yùn)行方式可以從分析變壓器有功功率損失和損失率的負(fù)載特性入手。

(3)加強(qiáng)運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在符合變化的情況下，使其超出經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍，因此要及時(shí)投入或切除部分變壓器，以防止變壓器輕載或空載運(yùn)行。對(duì)長(zhǎng)期輕載的變壓器，必要時(shí)應(yīng)按實(shí)際負(fù)荷更換小容量變壓器，以實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能的目的。

三、照明節(jié)能

(1)照明控制是十分重要的節(jié)能措施，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此有很詳細(xì)的規(guī)定。目前，我國(guó)還未普遍采用控制系統(tǒng)，因此，本文對(duì)室內(nèi)照明提出幾種控制方式:對(duì)走廊等公共區(qū)域考慮到白天自然光較強(qiáng)或深夜人員很少時(shí)，能方便地手動(dòng)或自動(dòng)方式關(guān)閉一部分或大部分照明燈，另外也為了充分利用自然光，將采光充足和不充足的地區(qū)分開(kāi)控制，以利節(jié)電。對(duì)于旅館建筑中的客房，為的是保證旅客離開(kāi)房間后能自動(dòng)切斷電源，以達(dá)到節(jié)電的目的。對(duì)于大開(kāi)間的房間及場(chǎng)所，控制燈列與窗平行，這樣可以充分利用自然光，尤其是在采用了光敏傳感器，分組自動(dòng)控制時(shí)，則實(shí)現(xiàn)按日光的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度。對(duì)于電化教室、會(huì)議廳等大空間場(chǎng)所，按靠近或遠(yuǎn)離講臺(tái)進(jìn)行分組是為了在使用投影儀等類(lèi)設(shè)備時(shí)，便于關(guān)閉講臺(tái)和鄰近區(qū)段的燈光。對(duì)于體育館、大型宴會(huì)廳等公共場(chǎng)所，應(yīng)集中控制，便于管理。在插座面板上設(shè)置翹板開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)用電設(shè)備不使用時(shí)，可方便切斷插座電源，消除設(shè)備空載損耗，達(dá)到節(jié)電的目的。

(2)有效控制單位面積燈具安裝功率。按照照明設(shè)計(jì)規(guī)范的視覺(jué)要求、照度標(biāo)準(zhǔn)、照明功率密度等，在滿(mǎn)足照明質(zhì)量的前提下，一般房間及公共場(chǎng)所應(yīng)優(yōu)先采用緊湊型熒光燈及高效發(fā)光的熒光燈，體育館場(chǎng)及廠(chǎng)房的室外照明等一般照明宜采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等高效氣體放電光源。

(3)在選取照明燈具方面，高效氣體放電燈建議采用金鹵燈和高壓鈉燈，不宜采用熒光高壓汞燈，不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流熒光汞燈。當(dāng)采用高壓鈉燈和金鹵燈，宜配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，以降低功耗并消除頻閃現(xiàn)象。緊湊型熒光燈(使用三基色粉)和小功率金鹵燈是代替白熾燈的理想光源。只有在需要調(diào)光、創(chuàng)造居室氣氛以及水下照明、彩色光等特殊情況下，才能使用白熾燈。

四、動(dòng)力設(shè)備節(jié)能

首先是要提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，最大化降低其內(nèi)部損耗，其次是要改進(jìn)調(diào)速頻率、改善動(dòng)力傳動(dòng)方式，以減少不必要的耗電量，還要合理的將交流調(diào)速器技術(shù)(比如變頻器調(diào)速)運(yùn)用到調(diào)速設(shè)備。

五、暖通節(jié)能

建筑能耗及建筑使用能耗，包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器等方面的能耗。其中，以建筑采暖和空調(diào)能耗為主，占建筑總能耗的50% ～70% 。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國(guó)建筑能耗日益增長(zhǎng)。1999年我國(guó)建筑能耗占社會(huì)總能耗的比例已達(dá)到20% ～25% 。而在西方國(guó)家，建筑一般占全國(guó)總能耗的30%～40% 。

節(jié)能的最高境界，不使用能源。這里有兩層意思，其一，能不使用能源的就不使用能源，其二充分利用自然環(huán)境(如合理利用外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形、陽(yáng)光等)。

那我們從外到里來(lái)分析當(dāng)前的節(jié)能。

首先，對(duì)于一個(gè)單一建筑物，就會(huì)需要一個(gè)框架?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠影響到空調(diào)和照明。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料。屋頂、墻、地基是否有用了比較好的隔熱材料、密封材料，屋面、外墻采用了聚苯保溫板、保溫較好的水泥砂漿，門(mén)和窗是否采用了較好遮陽(yáng)和隔熱設(shè)施。

建筑物的朝向。合理的朝向，如坐北朝南，坐西朝東等。

窗戶(hù)的大小、位置，門(mén)窗、天窗和幕墻 ，合理的窗簾布置。更為科學(xué)的是窗的開(kāi)啟技術(shù)。丹麥一棟建筑物，屋頂設(shè)置為玻璃窗，可以按照設(shè)計(jì)開(kāi)啟關(guān)閉，即可以節(jié)省白天照明用電，還可以有效的通風(fēng)，該設(shè)計(jì)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和實(shí)際天氣自動(dòng)完成開(kāi)啟角度等。

自然通風(fēng)。合理的自然通風(fēng)是空氣品質(zhì)的重要保障，少開(kāi)空調(diào)，多開(kāi)窗，良好的通風(fēng)是健康的保證。

建筑物的形狀。由于現(xiàn)代建筑的土地成本居高不下的情況下，高樓大廈層出不窮，而這些高樓大廈的結(jié)構(gòu)決定了空氣流通、光線(xiàn)、等一系列問(wèn)題。

對(duì)于一個(gè)建筑物，這些東西主要在設(shè)計(jì)之后就定下來(lái)了，我們能對(duì)其改進(jìn)的地方不多。

一些新的材料新技術(shù)的應(yīng)用。提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件的熱工性能，一般通過(guò)改變其組成材料的熱工性能實(shí)行，如歐盟新研制的熱二極管墻體(低費(fèi)用的薄片熱二極管只允許單方向的傳熱，可以產(chǎn)生隔熱效果)和熱工性能隨季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的玻璃。

然后，就是對(duì)建筑物的內(nèi)部系統(tǒng)。

選擇了合適的中央空調(diào)形式。水地源熱泵、熱回收。多臺(tái)小型的機(jī)組組合還是采用高效率的大型的機(jī)組。

整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)是否精確，在設(shè)計(jì)之初和選型時(shí)機(jī)組匹配是保守還是非常合適，空調(diào)末端的選型、平衡水力采用的方式。

清洗系統(tǒng)。對(duì)水系統(tǒng)的污垢的清洗、冷卻塔的清洗、風(fēng)管道的清洗、制冷系統(tǒng)的水分、雜質(zhì)清洗、風(fēng)冷機(jī)組的翅片清洗、末端風(fēng)口的清洗等等。

變頻技術(shù)的應(yīng)用。中央空調(diào)使用的領(lǐng)域非常廣泛。常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)是按照最大冷熱負(fù)荷進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。而全年最熱及最冷的天氣只有幾天，因而中央空調(diào)大多數(shù)時(shí)間是在低于機(jī)組額定負(fù)荷即部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，造成了電能極大的浪費(fèi)，隨著科技的發(fā)展，變頻器已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，特別是對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能改造目前已在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛推廣，其節(jié)能空間非常巨大。

六、結(jié)語(yǔ)

建筑電氣是建筑的重要組成部分，電氣節(jié)能是建筑節(jié)能中不可忽略的重要組成部分，加強(qiáng)建筑電氣中的節(jié)能設(shè)計(jì)、大力推廣節(jié)能措施，對(duì)于我國(guó)建立社會(huì)主義現(xiàn)代化綠色環(huán)保國(guó)家具有重要的意義，也能促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康快速發(fā)展，為我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步保駕護(hù)航。

［1］全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施［2009］.北京，中國(guó)計(jì)劃出版社.

［2］孫蓓云，現(xiàn)代綜合性大廈電氣設(shè)計(jì)中的輸電線(xiàn)路節(jié)能方法［期刊論文］低壓電器，2007.

［3］張菁，劉瑾，建筑電氣設(shè)計(jì)中的變壓器節(jié)能分析，上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.

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［5］胡龍才，現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方法探討［期刊論文］，科技資訊2008.

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