淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計

張長志

摘要：本文結(jié)合作者多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，從建筑電氣設(shè)計角度闡述了節(jié)能的重要性，提出了幾種在工程設(shè)計中行之有效又切實(shí)可行的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：建筑電氣;節(jié)能設(shè)計

前 ?言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，建筑節(jié)能已成為時代的需要。近年來，由于國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對電力的需求快速增長，而發(fā)電裝機(jī)容量和電網(wǎng)供電能力不足，全國大部分地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的拉閘限電現(xiàn)象，因此可見電氣節(jié)能的重要性，電氣節(jié)能設(shè)計已成為電氣設(shè)計重要內(nèi)容。由于我國節(jié)能的潛力巨大，應(yīng)該把電能節(jié)約與電能開發(fā)并舉，并把電能節(jié)約放在首位。

一、變壓器節(jié)能設(shè)計

變壓器是輸變電行業(yè)中的耗能大戶，我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，如損耗每降低1%，每年可節(jié)約上百億度電，變壓器的節(jié)能降耗已是勢在必行。2006年中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會頒布了《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》（GB120052-2006）標(biāo)準(zhǔn)，這是為配合《中華人民共和國節(jié)約能源法》的實(shí)施，提高配電變壓器的能源利用效率、降低損耗，提高配電變壓器產(chǎn)品在國際市場競爭力而制訂的。變壓器損耗分空載損耗和負(fù)載損耗，空載損耗主要取決于變壓器鐵心的材質(zhì)及變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，負(fù)載損耗主要取決于線圈的材質(zhì)和導(dǎo)體截面。由于材料技術(shù)的不斷發(fā)展和變壓器廠對結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn) ，節(jié)能型變壓器發(fā)展很快，如非晶合金鐵芯變壓器空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的五分之一。

S11系列是目前推廣應(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。最近某企業(yè)推出三維立體D形卷鐵心干式變壓器，該變壓器三相磁路短、磁阻渦損小，空載損耗和空載電流分別低于國標(biāo)40%和80%以上，節(jié)能省電降損效益更加顯著。因此，應(yīng)在水利水電工程建設(shè)中推廣使用低損耗變壓器。

二、電氣配電線路的節(jié)能設(shè)計

配電線路電能的損耗取決于線路的阻抗和電流，與阻抗成正比，與電流的平方成正比;而線路的阻抗與導(dǎo)線的導(dǎo)電率和長度成正比，與導(dǎo)線的截面積成反比。因此配電線路選用高導(dǎo)電率的導(dǎo)體，盡量采用銅芯線，不采用鋁芯線;在滿足規(guī)范要求的情況下，盡量提高電壓等級和功率因數(shù)，以降低電流。如今照明大量采用熒光燈，配置電感鎮(zhèn)流器，其功率因數(shù)很低，僅約0.5，而就地加電容補(bǔ)償器或采用電子鎮(zhèn)流器，其功率因數(shù)可達(dá)約0.9，這樣一來，采用電子鎮(zhèn)流器的線路電流只有采用電感鎮(zhèn)流器的5/9，而線路損耗在只考慮電阻時只有1/3.24。

對于沒有特殊要求的場所，盡量采用三相供電，而避免采用單相供電，也可降低電流。三相與單相供電線路損耗的比較，假設(shè)線路長度一樣，負(fù)荷為電阻性負(fù)載且三相完全平衡，單相線路導(dǎo)線截面積S1=16mm2，三相線路導(dǎo)線截面積S2=4mm2，那么單相線路電阻R1為三相線路電阻R2的1/4，在負(fù)載功率相同時，單相線路電流I1為三相線路I2的3倍，在只考慮線路電阻損耗時，單相線路損耗P1為三相線路損耗P2的1.5倍。由于三相負(fù)荷全平衡，N線電流為0，因此N線沒有損耗。

此外還應(yīng)避免導(dǎo)線穿管產(chǎn)生渦流，造成電能損耗，如嚴(yán)禁金屬管內(nèi)穿交流單根導(dǎo)線。對于銅外套的礦物絕緣電纜，應(yīng)按一定的規(guī)則排列進(jìn)行安裝，把渦流降到最少。精心設(shè)計，減少供電線路長度，提高功率因數(shù)，降低電流，不僅減低線路損耗，而且還可以減少線路壓降，提高供電質(zhì)量。

三、照明節(jié)能設(shè)計

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

1.充分利用自然光

充分利用自然光是節(jié)能的重要途徑之一，設(shè)計中電氣專業(yè)應(yīng)與土建專業(yè)密切配合，充分合理地利用自然光，使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合，從而節(jié)約人工照明電能。

2.照明設(shè)計應(yīng)選擇高效光源

光源的節(jié)能主要取決于它的發(fā)光效率。照明光源的選擇，除根據(jù)使用場所的需求外，還應(yīng)根據(jù)電光源的顯色指數(shù)、使用壽命、調(diào)光性能、點(diǎn)燃特性等綜合考慮。原則是根據(jù)不同需求情況積極選用新一代的節(jié)能光源，如用電子節(jié)能燈替換白熾燈，用高壓鈉燈、金鹵燈替換高壓汞燈。

3.采用高效節(jié)能的照明燈具

采用高效、光通維持率高的燈具。燈具是對光源發(fā)出的光進(jìn)行再分配的裝置。衡量燈具的節(jié)能指標(biāo)是光輸出比（LOR）（燈具效率）。選用優(yōu)質(zhì)高效、光通維持率高的燈具對照明節(jié)能具有重要的意義。

4.采用高效節(jié)能的照明電器附件

4.1 自鎮(zhèn)流熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器;采用電子鎮(zhèn)流器，使燈管在高頻條件下工作，可提高燈管光效和降低鎮(zhèn)流器的自身功耗，有利于節(jié)能，并且發(fā)光穩(wěn)定，消除了頻閃和噪聲，有利于提高燈管的壽命，目前我國的自鎮(zhèn)流熒光燈大部分采用電子鎮(zhèn)流器。

4.2 直管形熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器;T8直管形熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能電感鎮(zhèn)流器，不應(yīng)配用功耗大的傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，以提高能效;T5直管形熒光燈（>14W）應(yīng)采用電子鎮(zhèn)流器，因電感鎮(zhèn)流器不能可靠起動T5燈管。

4.3 高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器;在電壓偏差大的場所，采用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈時，為了節(jié)能和保持光輸出穩(wěn)定，延長光源壽命，宜配用恒功率鎮(zhèn)流器。

5.改進(jìn)燈具控制方式

采用各種節(jié)能型開關(guān)或裝置也是行之有效的節(jié)能方式，根據(jù)照明使用特點(diǎn)采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)數(shù)量，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關(guān)。

四、智能控制技術(shù)在節(jié)能中的應(yīng)用

利用智能控制技術(shù)進(jìn)行節(jié)能，主要體現(xiàn)在對變配電所、照明系統(tǒng)監(jiān)控方面。隨著計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、顯示技術(shù)和計算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展， 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)， 性能更趨優(yōu)異， 成為建筑節(jié)能的有效方式和手段， 可以全方位地對建筑中各類用電設(shè)備進(jìn)行最佳控制， 從而達(dá)到在滿足需求的前提下，最大限度地節(jié)能。

1.變配電所計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

供配電計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的自動化。能實(shí)現(xiàn)集中數(shù)據(jù)采集和處理，集中進(jìn)行監(jiān)控，真正達(dá)到供配電系統(tǒng)的遙測、遙調(diào)、遙控和遙信。該系統(tǒng)可對建筑物和建筑群的高壓供電、變壓器、低壓配電系統(tǒng)、備用發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和故障報警進(jìn)行監(jiān)測，并檢測系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)和電度數(shù)據(jù)等，為節(jié)能和安全運(yùn)行提供實(shí)時信息并向物業(yè)管理部門提供必要的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2.智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)利用計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)場景控制、定時控制、多點(diǎn)控制，有效地減少燈具工作時間，對不同時間、不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，節(jié)省電能，有效地統(tǒng)一管理。智能照明控制系統(tǒng)作為建筑智能化系統(tǒng)的一個有機(jī)組成部分， 以實(shí)現(xiàn)建筑物“節(jié)能、高效管理和舒適性”的有效手段之一。

五、結(jié)束語

設(shè)計人員在工程設(shè)計時應(yīng)根據(jù)每個工程項目的特點(diǎn)及要求，正確理解規(guī)范條文，設(shè)計時不能千篇一律地采用高標(biāo)準(zhǔn)，取規(guī)范的上限值，應(yīng)重視經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，避免設(shè)備材料選型過大，減少無謂的能材消耗。

參考文獻(xiàn)：

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