在建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)措施

王睿韜

【摘 要】建筑物對(duì)能源的消耗巨大，在節(jié)能降耗的基本國(guó)策下，建筑物的能耗已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，因此，在建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)上要遵循我國(guó)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)方針下，努力尋求節(jié)能的具體措施，在滿足建筑物基本功能的前提下，通過采取合理的措施，提高對(duì)能源的利用率，達(dá)到真正的節(jié)能減排的成效。

【關(guān)鍵詞】 建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能技術(shù)；能耗檢測(cè)；太陽能發(fā)電

前言

據(jù)資料顯示，我國(guó)的建筑能耗占社會(huì)總能耗的30%左右，建筑消耗占有較大的比例，且呈逐年上升的趨勢(shì)。因此建筑節(jié)能成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑領(lǐng)域?qū)﹄娏π枨蟮牟粩嘣黾?，在建筑?jié)能中，電氣節(jié)能所占的比例較大，近幾年來，由于建筑用電出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，相當(dāng)多的地方都曾出現(xiàn)過拉閘限電的情況，因此，抓好建筑電氣節(jié)能已成為刻不容緩的重要事情。

一、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

首先，在進(jìn)行建筑工程電氣設(shè)計(jì)時(shí)，既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價(jià)，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能，首先考慮的是適用性，也就是能夠?yàn)榻ㄖ姎庠O(shè)備的運(yùn)行提供必需的動(dòng)力，建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好的人工環(huán)境提供必要的能源；能夠滿足用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性的要求能夠保證建筑電氣設(shè)備對(duì)于控制方式的要求，從而使電氣設(shè)備的使用功能得到充分的發(fā)揮。

其次考慮的是安全性，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強(qiáng)度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定裕度，確保供電、配電與用電設(shè)備的安全運(yùn)行；有可靠的防雷裝置，防雷擊技術(shù)措施；特殊功能要求的場(chǎng)合下還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施，按建筑物的重要性與火災(zāi)潛在的危險(xiǎn)程度設(shè)置相應(yīng)必要的技術(shù)措施。

最后在滿足民用建筑電氣工程的適用性和安全性的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用。另外，提高設(shè)備運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗，在滿足建筑物對(duì)使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設(shè)投資，最大限度的減少電能與各種能源的消耗。做到選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無功、減少線路損耗、降低運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，提高能源的綜合利用率。還有，合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計(jì)系數(shù)，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率設(shè)計(jì)時(shí)盡可能合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計(jì)系數(shù)，在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

二、建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)

1、供配電系統(tǒng)節(jié)能

（1）合理選擇變壓器

變壓器的容量大小與能耗之間存在十分重要的聯(lián)系，容量過小，很容易造成超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致過載損耗增加；如果容量過大，而又不能被充分利用，則會(huì)使空載損耗增加，基于此點(diǎn)原因，在選擇變壓器時(shí)應(yīng)盡量根據(jù)實(shí)際情況來確定變壓器的容量，從而確保變壓器在運(yùn)行過程中始終保持最佳工作狀態(tài)，一般情況下，變壓器的負(fù)荷率應(yīng)盡可能大于30%，最佳工作范圍需在70%左右。此外，還應(yīng)盡量選擇節(jié)能型的變壓器（SCB11型），接線時(shí)可根據(jù)用電特點(diǎn)采用較為靈活的方式進(jìn)行接線，對(duì)季節(jié)性、沖擊性及其他特殊設(shè)備可專設(shè)變壓器。

（2）減少線路損耗。

a減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，配電箱、低壓柜的出線回路應(yīng)盡可能為直線，并且不走或少走回頭線；變電所最好建在負(fù)荷中心附近，這樣可以減少接線長(zhǎng)度；低壓線路的供電半徑可按照用電負(fù)荷密集區(qū)而定，大負(fù)荷密集地區(qū)半徑應(yīng)盡量控制在100m以內(nèi)、中、小負(fù)荷密集區(qū)應(yīng)分別控制在150m和250m以內(nèi)。這樣做能夠節(jié)省敷設(shè)電纜的長(zhǎng)度，使供電距離最短。從而達(dá)到減少線損的目的。

b增大導(dǎo)線的截面積。對(duì)于較長(zhǎng)的線路，可以適當(dāng)加大一級(jí)線纜的截面積，雖然這樣會(huì)增加線路的費(fèi)用，但是卻可以減少年運(yùn)行費(fèi)用，增加的費(fèi)用估計(jì)大約可在2年左右內(nèi)收回。

c對(duì)于高層建筑而言，變電室應(yīng)盡量靠近電氣豎井，以此來減少主線纜的長(zhǎng)度，同時(shí)電氣豎井應(yīng)盡可能設(shè)在建筑的中部位置或兩端，這樣可以減少水平線纜的敷設(shè)長(zhǎng)度。

d將負(fù)荷歸類。除了對(duì)計(jì)費(fèi)有特殊要求的負(fù)荷以及消防負(fù)荷以外，其余普通負(fù)荷可采用一條主電纜供電，這樣不僅方便消防電源切非操作，同時(shí)還可以在非空調(diào)季節(jié)使用同樣大的線路截面?zhèn)鬏斴^小的電流，使線路的損耗大幅度減少。

（3）無功補(bǔ)償

供配電系統(tǒng)中有很大一部分用電設(shè)備為電感性負(fù)荷，如變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生無功電流，這部分電流流經(jīng)高低壓傳輸線路會(huì)使線路發(fā)生功率損耗。因此，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，可以考慮采用電容柜對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行就地補(bǔ)償或集中補(bǔ)償，以此來減少無功電流，使功率因數(shù)有所提高。

通常情況下，功率因數(shù)由0.7提升到0.9，線路損耗約可減少40%左右。功率因數(shù)的大小需符合電力部門的要求，若無具體要求時(shí)，建議低壓用戶的功率因數(shù)可在0.85以上，高壓可在0.9以上。可見，無功補(bǔ)償不僅能夠改善電能的質(zhì)量，提高供電能力，而且還可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（4）諧波抑制

諧波電流對(duì)供配電系統(tǒng)產(chǎn)生的危害表現(xiàn)為諧波使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱效率下降4%～6%，使線路損耗增加1.5～2.5倍，使變壓器局部嚴(yán)重過熱，造成銅損和鐵損增加2～2.5倍。諧波還會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作并會(huì)使電氣儀表的計(jì)量產(chǎn)生2%～20%誤差?？梢?，諧波電流的存在不僅增加了供配電系統(tǒng)的電能損耗，而且對(duì)供配電線路和設(shè)備安全工作產(chǎn)生危害。為了抑制諧波，通常設(shè)計(jì)時(shí)，在變壓器低壓側(cè)或用電設(shè)備處單獨(dú)設(shè)置有源濾波器、無源濾波器，也可將有源濾波器和無源濾波器混合使用或采用節(jié)電裝置。通過以上措施有效地濾除中性線和相線的諧波電流，不僅凈化了電路，降低了能耗，而且提高了供電質(zhì)量，提高了設(shè)備使用壽命。

2、電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中的節(jié)能

在建筑電氣中的電動(dòng)機(jī)都是與暖通、給排水等工種的設(shè)備配套的，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)的。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了用就地補(bǔ)償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因?yàn)椋谶@種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速器，使其在負(fù)載下降時(shí)，采用變頻的方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使其與負(fù)載的變化相適應(yīng)。采用這種方式，可提高電機(jī)在輕載時(shí)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。但這種設(shè)備的價(jià)格偏高，所以在使用中有一定的限制。此外，還有一種節(jié)能方式，就是使用軟起動(dòng)器。軟起動(dòng)器是按起動(dòng)時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)完畢，則全壓投入運(yùn)行。此設(shè)備也可采用測(cè)速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，已達(dá)到速度隨負(fù)載的變化而變化。

3、照明節(jié)能

照明以清潔、明快為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮節(jié)能因素，避免能源浪費(fèi)，以滿足使用的要求，室內(nèi)外照明選用發(fā)光效率高、顯色性好、使用壽命長(zhǎng)、色溫。照明光源采用三基色T8高效節(jié)能熒光燈，顯色指數(shù)Ra>80；并選擇電子鎮(zhèn)流器，熒光燈單燈功率因數(shù)不小于0.9。建筑物盡量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面積，應(yīng)將門窗開大，采用透光率較好的玻璃門窗，以達(dá)到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的這部分的照明，可采用按照度標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)照度，進(jìn)行燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)。有條件時(shí)可采用智能照明控制系統(tǒng)對(duì)電氣照明進(jìn)行調(diào)光控制。4、計(jì)量與管理

對(duì)于大型公共建筑，應(yīng)設(shè)置建筑設(shè)備節(jié)能控制與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用集配電、控制、節(jié)能、能耗計(jì)量及分析、安全報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊為一體的智能化成套設(shè)備。對(duì)建筑的新風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、冷熱源系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行高效的監(jiān)控和管理。系統(tǒng)采用分項(xiàng)能耗計(jì)量、分析、節(jié)能控制策略及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使建筑機(jī)電設(shè)備運(yùn)行能耗顯著降低。

5、可再生能源利用

當(dāng)經(jīng)濟(jì)分析合理時(shí)，可采用冷熱電聯(lián)供、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等低碳能源技術(shù)，以利節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境。對(duì)于上海地區(qū)來說，若在水平面上安裝太陽能電池板，平均每平方米每日可產(chǎn)生3度左右的電力。

結(jié)束語

綜上所述，對(duì)我國(guó)的節(jié)能環(huán)保措施要嚴(yán)格執(zhí)行，設(shè)計(jì)科學(xué)合理、切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，并運(yùn)用高科技的現(xiàn)代化設(shè)備進(jìn)行建筑電氣的安裝，對(duì)建筑行業(yè)中的電氣設(shè)備進(jìn)行合理優(yōu)化配置，最大限度的降低電力能耗，提高電力能源利用率，以促進(jìn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實(shí)施。

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