淺談建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

楊兆昶

引言：建筑電氣設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑工程修建過程中極其重要的一個(gè)組成部分， 只有較為完善的電氣設(shè)計(jì)，才能夠充分的滿足各方面的電氣功能需求， 給予人們的日常生活帶來一定的便利性。以建筑電氣設(shè)計(jì)中各主要能耗設(shè)備的分析為基礎(chǔ)，對(duì)電氣系統(tǒng)節(jié)能的各項(xiàng)主要措施進(jìn)行了梳理，并結(jié)合建筑的具體情況，輔以適用的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，通過計(jì)算、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，在滿足建筑功能完整的前提下，合理、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

隨著世界日益嚴(yán)峻的能源緊張形勢(shì)，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用越來越重視，低碳建筑、綠色建筑的建設(shè)已經(jīng)成為建筑發(fā)展的新方向。雖然建筑節(jié)能措施囊括建筑設(shè)計(jì)中各個(gè)專業(yè)，缺一不可，但作為建筑中所有設(shè)備動(dòng)力源泉的電，其節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于建筑節(jié)能的重要性不言而喻。然而，由于相關(guān)節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用成果不多，建筑電氣節(jié)能被簡(jiǎn)單的理解為將用電設(shè)備更換為節(jié)能設(shè)備即可。因此，重新梳理建筑電氣節(jié)能的理念并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性的研究總結(jié)，并將其鋪開推廣應(yīng)用，是十分必要與緊迫的。

一、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則

建筑電氣節(jié)能的原則： 保證建筑物功能性的完整，做到功能不簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)不降低，在滿足上述條件的前提下，科學(xué)的選擇建筑中所需的電氣設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行合理、經(jīng)濟(jì)的管控，從而實(shí)現(xiàn)整樓能源的高效利用。

1.1 適用原則

首先應(yīng)保證建筑物功能的完整性： 滿足規(guī)范中對(duì)不同使用區(qū)域照明功率密度、照度標(biāo)準(zhǔn)的要求；符合建筑中特殊場(chǎng)所安防、消防的要求； 滿足功能性場(chǎng)所特殊工藝要求，如康樂場(chǎng)所的一些康樂設(shè)施的用電，直播大廳的分區(qū)照明及舞臺(tái)動(dòng)力設(shè)備用電。對(duì)于上述必要的用電負(fù)荷，需要考慮建筑物外電源情況、設(shè)備負(fù)荷容量、負(fù)荷等級(jí)、負(fù)荷用電特殊要求等，合理的配置其供配電系統(tǒng)，為建筑物節(jié)能打好基礎(chǔ)。

1.2 經(jīng)濟(jì)、高效原則

在選擇節(jié)能手段時(shí)，不應(yīng)忽略此節(jié)能措施的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益預(yù)期，避免出現(xiàn)節(jié)能投資遠(yuǎn)超項(xiàng)目節(jié)能預(yù)期回收經(jīng)濟(jì)收益的情況。在確定節(jié)能方案以及具體措施時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，不能盲目跟風(fēng)。

1.3 重點(diǎn)節(jié)能原則

通過節(jié)能方案及具體措施的比對(duì)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，重點(diǎn)應(yīng)落在能通過設(shè)備替換、技術(shù)升級(jí)、方案優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)的節(jié)能部分上。對(duì)于有條件的建筑，可以通過設(shè)置能源監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，從而更好地確定設(shè)備的運(yùn)行與管理方式。

二、建筑電氣節(jié)能措施

2.1 建筑電氣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人應(yīng)根據(jù)業(yè)主對(duì)建筑各項(xiàng)使用功能要求，對(duì)建筑物自身及周圍的特點(diǎn)，國(guó)家的規(guī)范措施，結(jié)合現(xiàn)有的節(jié)能措施及技術(shù)，能耗計(jì)算及不同方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，合理的確定電氣系統(tǒng)的方案。同時(shí)應(yīng)熟悉各種節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品的特點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目情況進(jìn)行選擇。政府有關(guān)職能部門應(yīng)嚴(yán)格審查建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容，嚴(yán)禁不滿足國(guó)家及地方相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目開工建設(shè)。

2.2 科學(xué)確定電力變壓器型號(hào)、規(guī)格及運(yùn)行方式

1） 降低電力變壓器的損耗。選擇空載損耗及滿載損耗較低的節(jié)能型電力變壓器，同時(shí)在滿足系統(tǒng)短路容量的前提下，選擇阻抗電壓越小的變壓器，其損耗越小。

2） 提高變壓器的負(fù)載率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，變壓器的負(fù)載率應(yīng)在75%～85% 時(shí)效率最高。在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免出現(xiàn)大馬拉小車的情況。

3） 變壓器并聯(lián)運(yùn)行。變壓器的容量選擇應(yīng)使其工作在最佳負(fù)載率附近。對(duì)于設(shè)置2 臺(tái)及以上的配電變壓器的場(chǎng)所，應(yīng)均衡分配用電負(fù)荷，使變壓器負(fù)荷率盡量一致。當(dāng)有多臺(tái)變壓器并聯(lián)供電時(shí)，應(yīng)進(jìn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的計(jì)算來合理的確定投入運(yùn)行的變壓器的臺(tái)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)減少變壓器損耗的目的。當(dāng)有較大的季節(jié)性負(fù)荷時(shí)，應(yīng)單設(shè)變壓器，以便在負(fù)荷不使用時(shí)，將變壓器退出運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.3 合理選擇配電線路

由于線路的阻抗，當(dāng)電流流過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。配電線路有功及無功損耗的降低可采取以下幾種措施來實(shí)現(xiàn)：

1） 合理規(guī)劃配電線路。首先，合理的確定變配電所、配電室、電氣豎井及配電箱體的位置，使變電所、配電室、配電箱盡量處在負(fù)荷中心處，電氣豎井的位置盡量不走回頭線路，從而減少配電線路的長(zhǎng)度； 其次，合理的確定配電線路的配電方式，根據(jù)負(fù)荷的具體情況分別可采用鏈?zhǔn)脚潆娀驑涓墒脚潆?，以減少線路的重復(fù)引出。

2） 合理選擇配電線路的截面積。電線、電纜截面的選擇除了需校驗(yàn)熱穩(wěn)定性、計(jì)算線路電壓降、考慮檢修維護(hù)等要求外，還應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線及電纜的截面，從而使電能損失減少，又不致過分增加線路投資、維修管理費(fèi)用和有色金屬的消耗量。

2.4 合理選擇電動(dòng)機(jī)及其啟動(dòng)方式

民用建筑中，動(dòng)力負(fù)荷主要由風(fēng)機(jī)與水泵電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，其能耗在建筑總能耗中所占比例較大，通過選擇節(jié)能型電動(dòng)機(jī)可以顯著減少電動(dòng)機(jī)電能損耗。對(duì)于大容量電機(jī)應(yīng)根據(jù)電機(jī)類型合理選擇啟動(dòng)方式。流量變化的水泵電機(jī)，可采用變頻器進(jìn)行啟停、調(diào)速控制，根據(jù)電機(jī)所帶的負(fù)載變化對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)，由于變頻器內(nèi)部含有濾波電容，能起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔脧亩鴮?shí)現(xiàn)減少無功損耗。負(fù)載持續(xù)率低于50%的電機(jī)、焊機(jī)，持續(xù)運(yùn)行的膠帶傳輸系統(tǒng)，可配以空載自停開關(guān)裝置或空載斷電開關(guān)裝置。

2.5 合理選擇無功補(bǔ)償及補(bǔ)償方式

通過在配電系統(tǒng)中設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，提高了配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可顯著的減少無功電流所造成的電能損耗。有條件的建筑物，可采用就地式無功補(bǔ)償和集中式無功補(bǔ)償相配合的綜合補(bǔ)償方式； 對(duì)安裝容量超過10 kW 的電機(jī)類用電設(shè)備，可在電機(jī)控制柜處就地設(shè)置無功補(bǔ)償裝置。對(duì)于其他設(shè)備的無功功率，在變電所低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。需要注意的是，對(duì)于變負(fù)載的設(shè)備，其電動(dòng)機(jī)端電壓隨負(fù)載而變化，會(huì)造成就地?zé)o功補(bǔ)償裝置內(nèi)的電容器出現(xiàn)無功涌流，嚴(yán)重的情況會(huì)導(dǎo)致電機(jī)由于涌流過電壓而燒毀。因此對(duì)于此類設(shè)備不應(yīng)采取就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

2.6 合理照明燈具及控制方式

建筑物內(nèi)應(yīng)盡量使用高效節(jié)能照明裝置，要求光源、燈具、配件都應(yīng)為節(jié)能型。日光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4，并且使用壽命較長(zhǎng)。三基色節(jié)能熒光燈的發(fā)光效率比普通節(jié)能燈高30%左右，比一般白熾燈高5倍～7倍，因此建筑物內(nèi)的照明燈具應(yīng)盡量選擇LED 燈及節(jié)能型熒光燈形式以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。合理的選擇照明燈具的控制方式亦對(duì)節(jié)能至關(guān)重要。對(duì)于大空間，應(yīng)根據(jù)功能需要合理的選擇分區(qū)控制方式； 對(duì)于樓梯間、走道的燈具應(yīng)盡量選擇聲光控、智能控制等方式。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以建筑電氣設(shè)計(jì)中各主要能耗設(shè)備的分析為基礎(chǔ)，對(duì)電氣系統(tǒng)節(jié)能的各項(xiàng)主要措施進(jìn)行了分析、梳理。結(jié)合建筑的具體情況，輔以適用的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，可以較好的滿足現(xiàn)階段建筑節(jié)能的相關(guān)要求。作為建筑設(shè)計(jì)重要組成部分的電氣設(shè)計(jì)，對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)、施工過程中，設(shè)計(jì)、施工人員都應(yīng)將節(jié)能納入考慮范圍，通過計(jì)算、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，在滿足建筑功能完整的前提下，合理、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣東業(yè)城建筑工程有限公司）