建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施探討

沈永爭(zhēng)

摘要：建筑電氣的節(jié)能空間潛力很大，在不斷創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)的同時(shí)也應(yīng)該逐步優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)理念和方法，更應(yīng)該提高全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)，從而全面推動(dòng)建筑電氣節(jié)能的發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)照明設(shè)備、電動(dòng)機(jī)等節(jié)能重點(diǎn)的分析，以及太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用研究，力求提出合理可行的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：建筑電氣;節(jié)能設(shè)計(jì);照明設(shè)備;電動(dòng)機(jī)

前 ?言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，國(guó)家的能源壓力逐漸加大。為緩解社會(huì)壓力以及能源壓力，堅(jiān)持并貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)約能源有必要成為建筑電氣等與人民生產(chǎn)生活息息相關(guān)行業(yè)的重要設(shè)計(jì)和發(fā)展方向。本文結(jié)合節(jié)能減排的現(xiàn)實(shí)需求，通過(guò)供配電系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)節(jié)能等方面分析節(jié)能設(shè)計(jì)的可行性與關(guān)鍵點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)追尋經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性與節(jié)能性的平衡點(diǎn)，提出了引入太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的節(jié)電模式，從而為建筑設(shè)計(jì)中電氣部分的節(jié)能達(dá)標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

一、建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的原則

雖然我國(guó)是能源大國(guó)，但由于人口眾多，人均能源結(jié)構(gòu)卻處于世界的后列，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)有限的能源進(jìn)行合理的利用，在建筑電氣設(shè)計(jì)中注意節(jié)能方面的工作，應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：

1.滿足建筑物的功能需求

滿足建筑物的功能需求包括四個(gè)方面，分別指的是滿足照明的照度、色溫以及顯色指數(shù);滿足舒適、衛(wèi)生的需求，即舒適性空調(diào)的溫度與新風(fēng)量;滿足暢通的上下、左右的運(yùn)輸通道;滿足特殊工藝需求，例如一些商業(yè)性的電氣設(shè)施用電等。

2.考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能，應(yīng)從我國(guó)的實(shí)際國(guó)情考慮經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，如果為了節(jié)能而投入過(guò)高的資金，增加運(yùn)行費(fèi)用，反而失去了其實(shí)際意義。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，在一定的時(shí)間內(nèi)通過(guò)節(jié)能節(jié)省的費(fèi)用進(jìn)行回收。

3.節(jié)省無(wú)謂的能量消耗

節(jié)能應(yīng)著眼于節(jié)省無(wú)謂的能量消耗。首先找出能量消耗與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的點(diǎn)，然后尋找合理的措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如變壓器實(shí)際運(yùn)行負(fù)載率過(guò)低等。所以，及時(shí)節(jié)能，也要遵循實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

二、建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

1.照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

光源的選擇需要按工作場(chǎng)所需求，選擇不同類型的高效光源，盡量降低能耗。具體要求為：普通室內(nèi)照明設(shè)備，優(yōu)選熒光燈或者金屬鹵化物燈等光源，如T5型節(jié)能燈等。 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中要求的照明功率密度要滿足。室外和高大空間的照明，需采用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈等強(qiáng)氣體高光放電燈。氣體放電燈采用低耗能鎮(zhèn)流器，且氣體放電燈和熒光燈須安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置。

燈具在選擇時(shí)除裝飾需求外，應(yīng)優(yōu)選高比例直射光通、透射或反射系數(shù)高、配光性穩(wěn)定、控光合理的燈具。建議使用非對(duì)稱光源分布的燈具。其可以減弱反射眩光，一定的照度下，可以加強(qiáng)視覺(jué)環(huán)境，獲得高效能。使用變質(zhì)速度慢的材料制造的燈具，如搪瓷反射罩、玻璃燈罩等，可以減少光能衰減。室內(nèi)燈具的效率不應(yīng)小于70%;室外燈具的效率不應(yīng)小于40%。照明方案的選擇同樣重要。光通利用的系數(shù)較高時(shí)，優(yōu)選一般照明的方式。在有空調(diào)同時(shí)照明容量較大的場(chǎng)所，應(yīng)使用空調(diào)風(fēng)口與照明燈具結(jié)合方式。在需改善光色或需有高照度場(chǎng)所時(shí)，應(yīng)使用混光照明。室內(nèi)的表面使用高反射率淺色飾面的材料，可以有效利用光能。

從有利于推動(dòng)照明節(jié)能的角度出發(fā)，應(yīng)采用開(kāi)發(fā)與節(jié)能并舉、節(jié)能優(yōu)先的原則，同時(shí)打破傳統(tǒng)落后技術(shù)發(fā)展的設(shè)計(jì)觀念。現(xiàn)階段綠色照明有很大的市場(chǎng)空間，綠色照明是在照明工程中倡導(dǎo)提高工作和生活質(zhì)量、減少污染、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的稱謂，是建立以節(jié)約照明用電、有益環(huán)境、安全舒適、優(yōu)質(zhì)高效、改善照明質(zhì)量和保護(hù)身心健康的一項(xiàng)計(jì)劃。

當(dāng)前光效高、無(wú)電磁輻射、無(wú)頻閃的直流熒光燈以及太陽(yáng)能照明應(yīng)用，再一次證明節(jié)約照明用電在有巨大發(fā)展?jié)摿Φ耐瑫r(shí)，為合理照明節(jié)能的設(shè)計(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)施綠色照明計(jì)劃等方面提供良好條件。我國(guó)綠色照明計(jì)劃預(yù)期目標(biāo)是節(jié)約電力，減少環(huán)境污染，大力提高節(jié)電照明器具的產(chǎn)品質(zhì)量，完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)體系。

2.電動(dòng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)

除了照明設(shè)備以外，電動(dòng)機(jī)的節(jié)能對(duì)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

也具有不可忽視的作用。轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷常作為給水排水、暖通等設(shè)備安裝于民用建筑之內(nèi)，其能耗占建筑總能耗的比例很大，因此具有重大節(jié)能的意義。目前主要的電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)包括變頻調(diào)速和相控節(jié)電技術(shù)。

2.1變頻調(diào)速。當(dāng)前電動(dòng)機(jī)節(jié)約電能的主流措施為交流電機(jī)調(diào)速的節(jié)電技術(shù)。在實(shí)際工作中，一般選擇交流變頻調(diào)速裝置進(jìn)行調(diào)速。利用變頻調(diào)速，可以在負(fù)載下降時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)負(fù)載的變化，提高電機(jī)輕載效率。通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足風(fēng)量或流量調(diào)節(jié)的要求，從而達(dá)到節(jié)能效果。轉(zhuǎn)速與流量的1次方以及功率的3次方成正比關(guān)系，即轉(zhuǎn)速如果下降50%，則功率可以下降12.5%。因此，根據(jù)用戶需求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，可以達(dá)到顯著的節(jié)能效果。

2.2相控節(jié)電技術(shù)。除了變頻調(diào)速之外，相控節(jié)電技術(shù)也是交流電機(jī)的主流節(jié)電技術(shù)之一。該方法利用改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電量的動(dòng)態(tài)管理。相控節(jié)電技術(shù)利用閉環(huán)回路進(jìn)行反饋控制。由于電動(dòng)機(jī)為感性負(fù)荷，其電流與電壓的波形存在相位差，而相位差的大小與負(fù)載有關(guān)。相控器將實(shí)際相位差與電動(dòng)機(jī)理想相位差進(jìn)行比較，依順序控制整流橋的觸發(fā)角，便于實(shí)時(shí)調(diào)整輸入電動(dòng)機(jī)的功率，從而形成閉環(huán)控制。

三、建筑節(jié)能的發(fā)展前景—太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用

照明設(shè)備和電動(dòng)機(jī)等節(jié)能設(shè)計(jì)是針對(duì)建筑內(nèi)部進(jìn)行開(kāi)展，其對(duì)電網(wǎng)的高能耗無(wú)法從根本上節(jié)約。而太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用可以從根源上減少能源消耗。由于太陽(yáng)能是無(wú)枯竭危險(xiǎn)、無(wú)污染的能源，同時(shí)是也可再生能源，因此將太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)引入建筑電氣中，完全符合節(jié)能設(shè)計(jì)的宗旨，且容易被用戶所接受。

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的組成部分主要包括蓄電池、電池板、直流交流逆變器、負(fù)荷和控制設(shè)備等。其基本工作原理是將光能轉(zhuǎn)化為電池組件的電能為蓄電池充電或者為用戶供電。光伏系統(tǒng)有以下運(yùn)行方式，包括群控、獨(dú)立、混合、并網(wǎng)等，其中以并網(wǎng)混合應(yīng)用最為廣泛。光伏系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池板置放于建筑物屋頂，其引出端經(jīng)過(guò)逆變器、控制器與電網(wǎng)連接，由并聯(lián)電網(wǎng)、電池板為用戶供電。因此，公共電網(wǎng)以及太陽(yáng)能為負(fù)荷雙重供給電源，并且光伏系統(tǒng)可與電網(wǎng)進(jìn)行能量互換，從而增強(qiáng)了供電的可靠性。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)可根據(jù)用戶就近發(fā)電，供電系統(tǒng)可靠性較高，能源獲取時(shí)間較短，還省去了蓄電池維護(hù)、更換和電能損耗等問(wèn)題。建筑和太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)一體化建設(shè)體現(xiàn)了智能建筑的設(shè)計(jì)理念，在擴(kuò)大了建筑行業(yè)光伏技術(shù)的利用空間的基礎(chǔ)上，推動(dòng)了光伏技術(shù)的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應(yīng)用，其市場(chǎng)發(fā)展空間及其廣闊。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)建筑工程實(shí)際情況，選取了應(yīng)用較為普遍的幾類節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)能光伏技術(shù)應(yīng)用于建筑電氣領(lǐng)域中的可行性與操作性進(jìn)行了分析。建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)關(guān)系到整體建筑方案的實(shí)施，在國(guó)家深入推廣節(jié)能減排的大背景下，包括決策層、設(shè)計(jì)者、施工方、業(yè)主等在內(nèi)的各方均對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)倍加重視。

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