民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)研究

■林 武 ■福建西海岸建筑設(shè)計(jì)院，福建 福州 350000

在社會(huì)飛速發(fā)展的今天，人們的節(jié)能環(huán)保意識在不斷的增強(qiáng);而建筑行業(yè)在能源消耗中，占據(jù)著較大的比例，因此，就需要深入貫徹節(jié)能降耗理念;根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究表明，在總能耗中，有百分之三十左右都與建筑有關(guān);電能作為二次能源，主要是精練了一次能源，如今主要采用的是煤、水力和石油等，沒有較高的轉(zhuǎn)化率，相較于其他能源，比較的貴重。

1 動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

1.1 選擇節(jié)能型電動(dòng)機(jī)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，逐漸出現(xiàn)了節(jié)能型電動(dòng)機(jī)，相較于標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，這種節(jié)能型電動(dòng)機(jī)可以對電動(dòng)機(jī)本身的功率損耗有效降低，電動(dòng)機(jī)的輸出功率得到顯著提升，經(jīng)過實(shí)踐研究表明，具有十分顯著地節(jié)能效果;在一般情況下，可以提升4%左右的效率，節(jié)約15%以上的電能。

1.2 選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)功率

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的效率往往不小于0.8，如果能夠合理選擇，電動(dòng)機(jī)和拖動(dòng)負(fù)載的運(yùn)行效率可以得到顯著提升，因此，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行盡量保持在滿載狀態(tài)，避免長期處于輕載或者空載等狀態(tài)下;因?yàn)樵诘拓?fù)荷運(yùn)行過程中，沒有較高的功率因數(shù)和效率，就會(huì)消耗掉大量的能源。

1.3 選擇正確的起動(dòng)方式

在使用過程中，部分電動(dòng)機(jī)設(shè)備啟動(dòng)比較的頻繁，那么就需要結(jié)合具體情況，對啟動(dòng)方式合理選擇，以便促使電力資源得到節(jié)約;如今經(jīng)常會(huì)直接啟動(dòng)，這種啟動(dòng)方式有著較大的電流，可以達(dá)到7倍左右的額定電流，電力資源無法得到節(jié)約;因此，我們規(guī)定，可以直接啟動(dòng)那些較小容量的電機(jī)，其他電機(jī)需要降壓啟動(dòng)，促使啟動(dòng)電流得到降低，電力資源得到了節(jié)約。

1.4 選擇合理的控制系統(tǒng)

如今設(shè)備被建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)所管理，那么本設(shè)備的啟動(dòng)和運(yùn)行就可以由程序來控制，同時(shí)，為了促使節(jié)能的效果得到實(shí)現(xiàn)，還需要對系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行有效的控制，對于其余動(dòng)力系統(tǒng)，則可以對風(fēng)管上或者水管上等末端的執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)，對設(shè)備有效的啟動(dòng)，它的控制和啟動(dòng)，通常利用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。

2 照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

2.1 合理選用燈具

要對燈具合理選用，提升使用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果;如果沒有較高的效率，那么就很容易浪費(fèi)能源。在我國相關(guān)的規(guī)范中，已經(jīng)對室內(nèi)外燈具效率做出了明確的規(guī)定，分別需要控制在50%和70%以上。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，直接型燈具在一系列燈具中，具有最高的效率，而具有最低效率的燈具則是帶格柵式和帶保護(hù)罩式，因此，如果其他方面都沒有問題，就可以將直接型燈具應(yīng)用過來，同時(shí)，結(jié)合具體的使用場合，將控光合理和有著較高光通量維持率的燈具給應(yīng)用過來，提升光利用系數(shù)，節(jié)約能源。

2.2 照明設(shè)計(jì)合理

要結(jié)合具體情況，科學(xué)設(shè)計(jì)照明，在照度標(biāo)準(zhǔn)值選取方面，需要將工作面的分布情況給充分納入靠攏范圍。要對照度標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)等級的照度值科學(xué)分析，依據(jù)視覺作業(yè)的特點(diǎn)，來對照明方式合理選擇，并且對依據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)形式，盡量將自然光給應(yīng)用過來，在室內(nèi)裝修中，白色和淺色盡量使用，這樣光的反射系數(shù)就會(huì)得到增大，更加高效的利用光能。

2.3 優(yōu)化照明控制

為了更好的節(jié)約電力資源，就需要對照明控制進(jìn)行優(yōu)化，在對手動(dòng)或者自動(dòng)進(jìn)行選擇時(shí)，需要將自然光的照度變化給充分利用起來，對電氣照明點(diǎn)亮范圍進(jìn)行合理確定;同時(shí)，結(jié)合具體情況，對燈光分區(qū)控制，并且對照明開關(guān)點(diǎn)適當(dāng)?shù)脑黾?如果建筑物有著較大的開窗面積和較淺的進(jìn)深，在白天的事后，盡量將自然光應(yīng)用過來;如果有著較深的進(jìn)深和較大的面積，那么就需要分組分片平行布置采光窗。對于室外的公共場所，則可以將集中控制遙控管理或者自動(dòng)控光裝置給應(yīng)用過來。

2.4 加強(qiáng)日常照明維護(hù)

在日常的使用過程中，需要科學(xué)的清潔和維護(hù)燈具和光源，如果有嚴(yán)重的積塵問題出現(xiàn)于燈具和光源中，就會(huì)在較大程度上降低照度，浪費(fèi)掉大量的電能資源。

3 供配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

3.1 合理布置電源點(diǎn)，減少線路上的能量損耗

電力在導(dǎo)線上傳輸會(huì)產(chǎn)生損耗，有功功率損耗主要以熱的形式散發(fā)于空氣中，而無功功率損耗主要供給導(dǎo)線周圍的交變電磁場。民用建筑低壓配電線路由于輸電線間距較短，線路電阻值比電抗值要大得多，故一般可忽略電抗的作用，通常線路損耗可認(rèn)為就是有功功率損耗△PWL(kW)，僅與線路電阻R(Ω)和輸送電流I(A)有關(guān)，也即與線路電流I、電阻R、電導(dǎo)G和線路長度L成正比，而與導(dǎo)線截面S成反比。

對于某一特定的配電線路來說，因線路上的傳輸電流無法改變，故要減少線路損耗，就要縮短線路來減小損耗，電源點(diǎn)應(yīng)靠近負(fù)荷中心，線路應(yīng)盡可能走直線，盡可能減少迂回。

3.2 重視變壓器的選型，減少其能量損耗

電力變壓器是供配電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其自身損耗占線損的60%以上，因此減少其損耗就能達(dá)到節(jié)能的目的。目前使用的變壓器還存在著一些問題，如高能耗變壓器使用量較大，變壓器未達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，都會(huì)嚴(yán)重影響變壓器損耗的降低效果。

變壓器的損耗主要是電鐵損和銅損，為了減少變壓器的損耗，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)生產(chǎn)工藝制造的低損耗、高效率的節(jié)能型變壓器，從而大幅降低鐵損和銅損值。以10kV∕1250kVA變壓器為例，S9系列低損耗節(jié)能型的鐵損和銅損比S7系列分別降低8%和25%。

變壓器的容量受負(fù)荷大小、負(fù)荷特點(diǎn)、變壓器臺(tái)數(shù)和接線方式等諸多因素影響，確定其容量時(shí)應(yīng)力求使變壓器的實(shí)際負(fù)荷接近設(shè)計(jì)負(fù)荷，同時(shí)從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度即最小損耗的運(yùn)行方式來確定其容量。通過計(jì)算可知，變壓器運(yùn)行負(fù)荷率在75%時(shí)為最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，此時(shí)為變壓器效率最高點(diǎn)。選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體條件而定，總的要求是選擇技術(shù)特性好的產(chǎn)品，即在相同負(fù)載條件下?lián)p耗較小的為優(yōu)。

3.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，合理進(jìn)行無功補(bǔ)償

功率因數(shù)是表征供配電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個(gè)具有代表性的主要指標(biāo)，常用cosφ表示，即:

式中:φ為功率因數(shù)角;P為有功功率(kW);S為視在功率(kVA);Q為無功功率(Kvar)。國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為cosφ≥0.9。有功功率是滿足建筑物功能所必須的，因此是不可變的，如該值低則需要的無功功率就越大，此部分無功功率若不能及時(shí)消除，就會(huì)在配電網(wǎng)中大量流動(dòng)而占用有功功率，增加電能損耗，因而提高功率因數(shù)可以達(dá)到節(jié)能的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，民用建筑電氣節(jié)能潛力巨大，節(jié)能總原則是消除供用電過程中不必要的電能損耗和提高電能的利用率。目前民用建筑電氣節(jié)能技術(shù)尚未深入研究并形成體系，本文亦僅從民用建筑電氣節(jié)能的技術(shù)層面進(jìn)行初步探討，望能引起重視。

［1］《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 16－2008.

［2］《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034－2004.