建筑電氣的節(jié)能設計

【摘要】能源問題不僅僅是我國的問題，也是全球性的重大問題。節(jié)約能源已刻不容緩，本文論述了建筑電氣節(jié)能設計的一些主要措施。

【關鍵詞】照明節(jié)能；供配電設計；電機節(jié)能；變壓器能效

1.前言

節(jié)約能源，保護環(huán)境，是我們國家長遠的重要國策，也是世界各國重點關注的課題。相關資料統(tǒng)計證實：我國GDP每增長1%，消耗能源增加1.5%，而較為合理的比例應是GDP增長1%，消耗能源只增加0.8%。由此可知中國實體經(jīng)濟的高速增長是建立在高耗能基礎上，以犧牲環(huán)境作為代價的。作為高能耗大戶的建筑耗能已經(jīng)成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要障礙，建筑節(jié)能已成為我國當前一項刻不容緩的任務。因此，國務院提出了建設“資源節(jié)約型社會”的目標，大力推廣“節(jié)能省地型建筑”，在“十二五”規(guī)劃綱要中，再次將建筑節(jié)能工程列入國家十大節(jié)能工程。足見建筑節(jié)能現(xiàn)今的重要意義，建筑節(jié)能已成為社會發(fā)展的必然要求。

2.建筑電氣節(jié)能措施

2.1 照明的節(jié)能設計

照明節(jié)能設計就是在保證不降低作業(yè)視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能，通常的節(jié)能措施有以下幾種：

2.1.1 自然光得到充分利用，是照明節(jié)能的主要方式之一。照明設計時，應充分利用自然光，白天盡量少開燈。室內(nèi)的墻壁應潔白干凈，提高光的反射率，增加亮度。在建筑內(nèi)充分合理應用自然光，盡量減小照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，使之能與室內(nèi)照明有機的結(jié)合，從而大大減少人工照明的成本。

2.1.2 采用高效光源，燈的效率是指所消耗的電能中有多少可轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?。燈的效率越高，達到同一照度時就越省電。如白熾燈發(fā)光效率為15Lm/W，熒光燈為60Lm/W，因此在可以采用熒光燈的場所盡量不采用白熾燈。

2.1.3 燈具控制方式的改進，減少燈具利用率，采用節(jié)能型開關或裝置也是一種不錯的節(jié)能途徑。依據(jù)各種照明特點可采取分區(qū)燈光控制或適當增加開關點，盡量使燈具在沒必要的情況下少用。如客房床頭燈可采用調(diào)光開關，應急照明可以采用節(jié)能自熄開關，公共地方可采用程序控制或光電、聲控式開關，高級客房可采用節(jié)能鑰匙開關，樓道、走廊燈可采用節(jié)能自熄型開關。

2.1.4 低能耗、高性能的光源用電附件的選用。比如，電子變壓器、電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器等，熒光高壓汞燈優(yōu)先采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，緊湊型熒光燈宜用電子鎮(zhèn)流器。

2.1.5 照明設計規(guī)范（《建筑照明設計標準》GB50034—2004）規(guī)定了各種場所的照度標準、亮度標準、照明功率密度等等。照度計算及照明功率密度值的標注也很重要，而我們往往在實際電氣照明設計中往往忽略了這一點。照度標準值不可以隨意提高，也不宜隨意降低。設計時應根據(jù)實際需要，去挑選最為合適的照度，使單位面積的燈具功率得到有效地控制。

2.1.6 正確選擇照明燈具，如白熾燈采用T8型電子熒光燈管。熒光燈在加罩前后的照度相差很大，甚至能達到1倍多，并且經(jīng)傘狀罩反射后，光線可以得到充分利用。設計中宜選用適合國家標準并具有生產(chǎn)許可證的企業(yè)生產(chǎn)的照明燈具。

2.1.7 照明燈具的合理布置是電氣照明設計中必不可少的節(jié)能環(huán)節(jié)。被照物面上的照度與照射距離關系非常密切，如白熾燈距被照面為50cm、75cm時，照度相差50%；間距為75cm、100cm時相差40%。因此，燈具不應裝得過高。

2.1.8 加強燈與照明器的清潔與維護工作，燈與照明器積塵嚴重時，照度會明顯降低，浪費電能。特別是廠房的照明應當重視燈與照明器的清潔工作，并作為常規(guī)性的生產(chǎn)管理的內(nèi)容之一。

2.2 提高變壓器的效能

2.2.1 盡量選用低損耗、高效能的變壓器，少選用或不選用高能耗的變壓器。

據(jù)有關資料統(tǒng)計表明，我國電網(wǎng)每年運行的35kV和10kV及以下配電變壓器總耗能約占當年總發(fā)電量的2～3個百分點。因節(jié)能變壓器具有重量輕、低損耗、低噪音、高效率、抗沖擊、運行穩(wěn)定、節(jié)能顯著等優(yōu)點，能節(jié)約大量的能源，對降低噪音水平也相當有效，變壓器節(jié)能潛力巨大。因此，電氣設計時宜選低損高效的節(jié)能型變壓器。

2.2.2 根據(jù)負載選擇適合容量的變壓器。

變壓器平均負載系數(shù)應大于70%；平均負載系數(shù)常小于30%時，應酌情調(diào)換小容量變壓器；電力變壓器長期過輕負載運行，不僅使變壓器的容量沒有得到充分利用，并且降低了變壓器的運行效率（增加損耗率）。這對變壓器的運行和投資來說都是一種浪費。

2.2.3 提高功率因數(shù)，以提高變壓器輸送有功功率的能力。

變壓器輸送的有功功率與功率因數(shù)關系如下：（以1000KVA為例）

變壓器額定容量（KVA）負載電流

x

從上表可知：變壓器輸送有功功率隨負載功率因數(shù)降低而減少，而變壓器的負載電流相同，因此對負載進行無功補償，提高功率因數(shù)，可提高變壓器的輸送能力，同時也可降低線路損耗。

2.2.4 合理配置負載，盡量減少變壓器的運行臺數(shù)。

2.3 供配電系統(tǒng)的合理設計

根據(jù)用電負荷容量及其分布、負荷的性質(zhì)、用電容量、用電設備特點及負荷等級，合理確定設計方案，使供配電系統(tǒng)能在最佳狀態(tài)下運行，損耗減至最低，以達到節(jié)能的目的。設計應從下面幾個因素考慮：

2.3.1 供配電系統(tǒng)應盡量簡單可靠，低壓同一電壓等級配電級數(shù)不宜多于兩級，高壓不宜多于三級，盡量可能減少因變電級數(shù)過多產(chǎn)生的電能損耗，提高電能質(zhì)量。

2.3.2 供電電壓的合理選擇。同等條件下，電能損耗會隨電壓升高而減小。民用建筑一般用電設備的電壓等級為220/380V，但某些大型、特大型的民用建筑空調(diào)主機為了節(jié)能，經(jīng)方案對比可選擇10（6）KV的制冷設備。

另外，變電所應靠近負荷中心，變壓器容量、臺數(shù)合理選擇，電纜、導線截面的合理選用，提高合理的功率因素等措施都能減少線路及變壓器損耗。

2.4 電機節(jié)能設計

節(jié)能高效電機合理選用，節(jié)能高效電機與一般電機比較，平均耗能減少20%、效率提升2%-7%；超高效效的電機更是比一般節(jié)能的電機效率再提升2%。

電動機的起動時的調(diào)速方式選擇合理，應注意電動機的節(jié)能在電氣設計上都是與其它設備專業(yè)相互配套的，由設備制造廠統(tǒng)一供應。其節(jié)能措施貫徹整個運行過程，提高了電容器的補償，這樣不但減少超前無功輸送而引起的線路損耗，還能減低電機輕載、空載運行。以減少這種電機低效率情況的出現(xiàn)。對功率大的電動機則可用變頻調(diào)速器，提升電機在輕載時的效率，一樣可達到節(jié)能的目標。然而，變頻調(diào)速器的價格偏高，在實際應用中受到不少的限制。采用軟起動器也是一種節(jié)能方式，它啟動平穩(wěn)，從啟動至正常運行，電流的變化在三倍之內(nèi)，可保證電網(wǎng)電壓的波動在合理范圍之內(nèi)，保證電能質(zhì)量同時也達到節(jié)能的目的。

2.5 采用適當?shù)闹C波濾除裝置

采用適當?shù)闹C波濾除裝置，既能滿足無功補償?shù)囊?，又能濾除諧波，節(jié)能降耗效果明顯。

2.6 考慮經(jīng)濟實惠，節(jié)省多余的能源損耗

作為一個合格的電氣設計人員在工程設計時應根據(jù)項目特點及要求，應深刻理解規(guī)范條文，設計時不應一成不變地選用高標準，選規(guī)范的上限值，應重視經(jīng)濟指標，避免設備選型過大，節(jié)省無謂的材料損耗。

3.結(jié)語

節(jié)能是人類長久生存的重要條件，一個永遠無法避免的話題。而建筑的節(jié)能潛在的能力是將是巨大的，建筑節(jié)能貫穿于項目的整體規(guī)劃、設計、施工、投產(chǎn)、運行等周期的全過程。節(jié)能在電氣設計中已成為電氣設計靈魂，作為電氣建設的主要元素的電氣設計人員，應精心考慮設計的精髓，對方案進行多方面對比，從安全、可靠、經(jīng)濟及節(jié)能等各方面綜合考慮，選擇最佳的供配電方案，實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。新的節(jié)能設備選擇上，應深刻理解其原理、性能、功效，經(jīng)技術、經(jīng)濟上的綜合比較，選用能耗低的先進設備，盡量減少中間環(huán)節(jié)的損耗，達到節(jié)能的真正目標，為提升社會和經(jīng)濟的縱合效益作出應有的貢獻。

參考文獻

[1]《建筑照明設計標準》GB50034—2004.

[2]《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16-2008.

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施-節(jié)能專篇》（2007）-《電氣》.

[4]《全國民用建筑工程設計技術措施-電氣》.

[5]周勝，趙凱.《配電變壓器的節(jié)能潛力及評價方法》.

作者簡介：李劍輝（1970—），男，廣東江門人，電氣工程師，研究方向：建筑電氣設計。