試論建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

田貴林

摘要：建筑電氣技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)得到了迅速發(fā)展，建筑電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)十分重要，怎樣減少線路上的能量損耗，改善系統(tǒng)的能量利用率尤為重要，本文將簡(jiǎn)要分析建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)原則與方法。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；設(shè)計(jì)；節(jié)能技術(shù)；能量損耗

我國是一個(gè)資源豐富的國家，在改革開放前，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分緩慢，大部分資源深埋地下未被利用，因此能源危機(jī)在我國表現(xiàn)的并不明顯。但隨著改革開放深入，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，同時(shí)伴隨工業(yè)化進(jìn)程加速，科技的進(jìn)步和用電設(shè)備的普及，使電能的需求量急劇增加。因此，各行各業(yè)為應(yīng)對(duì)可能迫在眉睫的電能危機(jī)提出了節(jié)能的要求，而節(jié)約二次能源——電能，成為建筑電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

1建筑電氣節(jié)能的重要性

到目前為止，我國的電能供求矛盾已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，且有日益激化的趨勢(shì)。但同時(shí)，建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備普遍存在著能耗過高和浪費(fèi)電能的問題。針對(duì)這些問題，國家也提出了一些措施和規(guī)劃。明確提出到“十二五”規(guī)劃末，要達(dá)到的節(jié)能降耗的目標(biāo)。所以，在建筑物的電氣設(shè)計(jì)中采用節(jié)能措施來降低能耗的重要性不言而喻。這不僅僅節(jié)約了能源，而且還會(huì)帶來相當(dāng)可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能原則

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，要做到以下三點(diǎn)。第一，首先要滿足建筑物的功能需要，即能夠滿足各種用電設(shè)備的正常工作。第二，最大限度降低損耗的能量。指的是節(jié)省額外損耗的能量，要明確哪些地方的能量消耗是和建筑物本身用電系統(tǒng)無關(guān)，再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。第三，在設(shè)計(jì)過程中要考慮實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益，不能僅僅為了節(jié)能就進(jìn)行大量的投資，致使運(yùn)行成本過高，而應(yīng)當(dāng)使多投資的部分能夠在短期內(nèi)通過節(jié)能的方式收回。

3如何對(duì)建筑設(shè)備的電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)那些規(guī)模相對(duì)較大而且重要建筑可以采取樓宇自控系統(tǒng)，對(duì)空調(diào)給排水、電動(dòng)機(jī)等采取實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。空調(diào)系統(tǒng)與給排水系統(tǒng)需要暖通及給排水專業(yè)在方案及施工圖階段重點(diǎn)配合，提高控制方案的合理性。在選擇設(shè)備時(shí)也要堅(jiān)持以節(jié)能型設(shè)備為主，發(fā)揮設(shè)備的節(jié)能作用。同時(shí)要對(duì)新開發(fā)的節(jié)能設(shè)備及技術(shù)進(jìn)行分析，條件允許而且技術(shù)可行的情況下可加大對(duì)新技術(shù)的利用，提高節(jié)能效果。

4 配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)中，變電所的中心位置應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心，以縮短配電半徑，減少線路損耗，同時(shí)還要兼顧電源的進(jìn)出線方向。變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。根據(jù)用戶的重要性、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)、系統(tǒng)規(guī)模，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備的特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單可靠，操作方便。

5如何對(duì)變壓器進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

變壓器在運(yùn)行過程中主要有兩個(gè)功率損耗，一個(gè)是有功功率損耗，另一個(gè)是無功功率損耗，有功功率損耗包括鐵損和銅損兩部分。變壓器的主磁通在運(yùn)行過程中，會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生的一定的有功損耗，這部分損耗就是鐵損。而變壓器工作過程中，由負(fù)荷電流在一、二次繞組所產(chǎn)生的有功功率叫做銅損，其值和負(fù)荷電流的平方成正比。在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到節(jié)能減排，變壓器要選用節(jié)能環(huán)保型的。在設(shè)計(jì)過程中，可選用在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的S9、S10、SCRB10等油浸型或者干式變壓器。這些變壓器均采用優(yōu)質(zhì)的冷軋取向矽鋼片，并且在整體結(jié)構(gòu)上采用全斜接縫結(jié)構(gòu)，使變壓器的密封性能比較好，在很大程度減少了工作過程中的漏磁損耗。所以，在建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的成本以及實(shí)際工況等因素優(yōu)先選擇低噪音、空載損耗和短路損耗小的高節(jié)能行變壓器。

6如何對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高可以減少線路無功功率的損耗，從而達(dá)到節(jié)能目的。輸電線路損耗△P中包含了線路傳輸有功功率時(shí)引起的線損和線路傳輸無功功率時(shí)引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，且是不變的。而在供配電系統(tǒng)中某些用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等都具有電感性，會(huì)產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無形中增加了線路的功率損耗，然而這部分損耗是可以避免的，具體方法有：

7如何對(duì)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑物的電氣設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)之初，電動(dòng)機(jī)的節(jié)能往往只考慮到電動(dòng)機(jī)自身的節(jié)能或者局部系統(tǒng)的節(jié)能，而沒有從整體上考慮如何進(jìn)行節(jié)能。所以，有時(shí)候電動(dòng)機(jī)本身是節(jié)能的。但是它對(duì)其他裝置造成了影響，致使其他裝置變的不節(jié)能了。當(dāng)電機(jī)輕載運(yùn)行時(shí)，其消耗的電能與負(fù)載的下降并不成正比。針對(duì)這種情況，可以采用變頻調(diào)速器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使其在運(yùn)行時(shí)能夠與負(fù)載的變化相適應(yīng)。采用變頻的調(diào)節(jié)方式可以提高電動(dòng)機(jī)在輕載時(shí)的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。但是這種變頻調(diào)節(jié)設(shè)備一般比較昂貴，因此在應(yīng)用時(shí)受到了一定的限制。另一方面，可以采用軟啟動(dòng)的措施。軟啟動(dòng)過程中，通過控制啟動(dòng)的導(dǎo)通角來控制電機(jī)的啟動(dòng)。軟啟動(dòng)的過程中，由于電流變化比較平穩(wěn)，因此不會(huì)造成電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。同時(shí)軟啟動(dòng)措施也不會(huì)影響其他設(shè)備的電流和電壓，使它們能夠保持正常工作。所以，軟啟動(dòng)在電氣設(shè)計(jì)中有很多的優(yōu)點(diǎn)。另外，相對(duì)于變頻控制，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是成本比較低。但是軟啟動(dòng)對(duì)散熱、通風(fēng)的要求比較高，它的價(jià)格也比較便宜。因此，在大容量電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。

8建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用前景

相較之下，我國節(jié)能體系剛剛起步，與發(fā)展十分迅速的發(fā)達(dá)國家相比仍有差距，比較典型的有英國的BREEAM評(píng)估體系，日本的CASBEE評(píng)價(jià)體系，我國完全可以從中吸收有用的知識(shí)，加大建筑節(jié)能的宣傳力度，采用定性與定量評(píng)價(jià)的方法實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。從我國具體的工作情況來看，可以建立科學(xué)且合理的建筑電氣運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)采集與整理、分析、比較體系，建立科學(xué)的數(shù)據(jù)庫，針對(duì)各項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品制定相應(yīng)的措施，將科研成果轉(zhuǎn)化為時(shí)間，降低造價(jià)，形成良性循環(huán)。同時(shí)，政府也要出臺(tái)相關(guān)的文件支持建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，強(qiáng)化使用過程中的管理，使建筑電氣節(jié)能措施在實(shí)踐中得到發(fā)揮。

9結(jié)語

隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)速度的加快，電力系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，但是目前電網(wǎng)也存在著設(shè)備老化的問題。雖然電網(wǎng)的建設(shè)速度很快，發(fā)電量也是逐年增長，但還是無法滿足日益增長的電力需求。因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)中加強(qiáng)節(jié)能減耗的工作具有十分重要的意義。我們?cè)陔姎庠O(shè)計(jì)的過程中要全盤考慮，整體設(shè)計(jì)，樹立綠色建筑的設(shè)計(jì)理念。在滿足基本功能需求的前提下，采用新技術(shù)和新工藝把節(jié)能減耗作為我們建筑電氣設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重點(diǎn)來把握，對(duì)節(jié)能減耗有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，從而真正的達(dá)到節(jié)約能源、降低能耗的目的。