關(guān)于住宅小區(qū)建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的探究

廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院

摘要：在這個(gè)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人民生活水平不斷提高，住宅小區(qū)相應(yīng)不斷涌現(xiàn)，建筑電氣專業(yè)在其中起到不可替代的作用。由此，工程建設(shè)過程中須更加考慮節(jié)能方面的設(shè)計(jì)工作。從變壓器的選擇、配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等方面設(shè)計(jì)進(jìn)行節(jié)能措施分析，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行探討，供同行參考。

關(guān)鍵詞：住宅小區(qū)；建筑電氣；設(shè)計(jì)；節(jié)能

住宅是與人類關(guān)系最為密切的環(huán)境之一，近年來，隨著人民生活水平不斷提高，為了創(chuàng)造一個(gè)更加安全舒適的生活環(huán)境，電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得日益重要。在建筑設(shè)計(jì)中，涉及能源問題，為提高能源利用率，須保證設(shè)計(jì)的各個(gè)方面對(duì)能源問題進(jìn)行有效的考慮，制定相應(yīng)的解決措施。在建筑工程的電氣設(shè)計(jì)工作中，住宅小區(qū)的用電量相對(duì)較高，如何降低使用過程中的損耗，提高能源利用率，須在保證安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的基礎(chǔ)上引入高科技技術(shù)，使人們的生活更美好。

1、降低變壓器損耗

變壓器在電能的輸送、分配和使用整個(gè)環(huán)節(jié)中具有重要的作用。變壓器的使用壽命，效率是保證電能使用的重要環(huán)節(jié)，而且電能在變壓器的消耗也比較多，因此降低變壓器的損耗能夠有效的達(dá)到節(jié)能目的。

源消耗問題。

1.1正確選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)及其負(fù)荷率

變壓器的損耗主要包括兩種類型的損耗，一種空載損耗（鐵損），另一種是負(fù)載損耗（銅損）。電力變壓器常年接于線路，一般不是滿載運(yùn)行，鐵耗（不變損耗）總存在，銅耗卻隨著負(fù)荷（季節(jié)、時(shí)間）發(fā)生變化。因此，在變壓器設(shè)計(jì)中，鐵耗一般為銅耗的1/4～1/3，所以變壓器的最大運(yùn)行效率一般產(chǎn)生在負(fù)荷率為0.5～0.6之間，此時(shí)的負(fù)荷率稱為變壓器的最佳負(fù)荷率。同時(shí)在實(shí)際生活中，在住宅小區(qū)內(nèi)用電負(fù)荷也是變化的，在傍晚至午夜為用電的峰值區(qū)，午夜至次日傍晚為用電谷區(qū)；工作日的整體用電量低于節(jié)假日；季節(jié)性的因素也會(huì)影響用電量的高低，負(fù)荷率的總體情況是輕載時(shí)間相對(duì)重載時(shí)間要長(zhǎng)。當(dāng)采用最佳負(fù)荷率進(jìn)行荷載配置時(shí)，大部分時(shí)間變壓器都會(huì)處于低載甚至極低載的情況，不利于節(jié)能方面的要求。為了保證變壓器的整體運(yùn)行效率，住宅小區(qū)內(nèi)的變壓器設(shè)計(jì)負(fù)荷率應(yīng)當(dāng)適當(dāng)高于最佳負(fù)荷率，一般選擇80%～85%范圍內(nèi)節(jié)能效果最好。

住宅小區(qū)變壓器容量的選擇一般遵循“小容量，多布點(diǎn)，深入負(fù)荷中心”的原則，變壓器容量一般不超過800kVA?？紤]到住宅建筑的變壓器供電可靠、季節(jié)性負(fù)荷率變化大、維修方便等因素，一般考慮采用兩臺(tái)變壓器同時(shí)工作的方案，當(dāng)其中一臺(tái)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)可提供所有一級(jí)負(fù)荷及部分二級(jí)負(fù)荷的用電。另外部分季節(jié)性負(fù)荷變化比較大的地區(qū)，為了保證對(duì)不同季節(jié)的適應(yīng)性，可以采用兩臺(tái)相鄰的變壓器采用低壓聯(lián)絡(luò)的方式，在夏冬季節(jié)同時(shí)運(yùn)行，春秋季節(jié)報(bào)停其中一臺(tái)設(shè)備，有一臺(tái)設(shè)備來保證運(yùn)行，使得負(fù)荷率能夠比較接近最佳位置，對(duì)變壓器的損耗量進(jìn)行有效控制。

另外，技術(shù)的不斷進(jìn)步，變壓器制造水平的不斷提高，在選擇變壓器時(shí)，要采用高效、節(jié)能、環(huán)保的低耗的11型及以上非晶合金干式變壓器。

1.2合理進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，住宅小區(qū)內(nèi)人們使用的電氣負(fù)荷容量也相比之前有了很大提升，目前我國(guó)大部分地區(qū)采用2～4kW 的標(biāo)準(zhǔn)，而實(shí)際容量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該值，采用4～10kW，甚至 12～15kW 的標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)實(shí)際使用量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其實(shí)目前的使用量還沒有達(dá)到這一數(shù)值，而設(shè)計(jì)時(shí)沒有結(jié)合工程情況乘以合理的需要系數(shù)，造成選用的變壓器容量較大，因此造成了很大的浪費(fèi)，對(duì)經(jīng)濟(jì)效果及能源問題造成不利影響。

相比上世紀(jì)80、90年代，當(dāng)時(shí)的家庭使用量以及每棟樓住戶的數(shù)量都比較少，在選擇需要系數(shù)時(shí)設(shè)計(jì)的比較高。目前我國(guó)不僅戶均建筑面積有了很大的提高，家用電器的用電量也大幅度的增加。家庭結(jié)構(gòu)逐漸縮小，住宅戶型增加明顯。不同年齡段住戶自身的作息時(shí)間具有很大的差異，入住率及當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，導(dǎo)致用電高峰會(huì)出現(xiàn)一定的錯(cuò)開現(xiàn)象，因此需要系數(shù)相比之前趨于降低。

根據(jù)數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)，一般情況采用單臺(tái)變壓器的容量設(shè)計(jì)為 400～800kVA最佳，供電面積控制在1.0萬～2.0萬m2，在進(jìn)行相應(yīng)的變壓器計(jì)算時(shí)，綜合需要系數(shù)選擇取值應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際住宅小區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行確定，主要參考因素為面積和住戶數(shù)量?jī)身?xiàng)參考因素。在選擇過程中不能只是簡(jiǎn)單的將某一范圍內(nèi)的值進(jìn)行選擇，必須嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)之后，分析結(jié)果確定安裝容量，避免能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，降低成本投入，同時(shí)對(duì)于運(yùn)行費(fèi)用（經(jīng)濟(jì)效益）也產(chǎn)生一定的積極作用。

另外，在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，住宅一般均采用單相配電的方式，應(yīng)盡量使各單相負(fù)荷盡量均衡的分配在三相上。

2、配電線路耗損

2.1重視配電分區(qū)的劃分

降低線路損耗的一項(xiàng)重要措施就是保證供電區(qū)域的劃分合理，達(dá)到電氣節(jié)能的目的。當(dāng)供電分區(qū)劃分過大時(shí)，線損增加，不利于節(jié)能，而且對(duì)于電源質(zhì)量有下降；而當(dāng)供電分區(qū)劃分過小，又會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益。故在確定供電分區(qū)的范圍時(shí)的主要參考依據(jù)為：一，每個(gè)供電分區(qū)（按一個(gè)配電房，2臺(tái)變壓器）的建筑面積范圍控制在 2.5～4.5萬m2；低壓供電半徑應(yīng)處于100～200m之間；二，變電所內(nèi)變壓器容量盡量控制在800kVA以內(nèi)，不宜大于1250kVA，并且為今后的容量增加預(yù)留部分空間。

2.2變電所盡量采用小容量、多布點(diǎn)的方式

變電所設(shè)置一般要深入負(fù)荷中心，從而有效地降低線路上的損耗，對(duì)供電質(zhì)量也有重要的提升作用。選擇小容量變壓器，電能損失小、配電靈活、配電房占用建筑面積小。多布點(diǎn)可以縮短供電半徑，減少金屬損耗，降低電能損耗，達(dá)到節(jié)能效果。缺點(diǎn)是配電房數(shù)量多，占用建筑面積比較大，而且影響經(jīng)濟(jì)效益。故應(yīng)綜合兩方面因素考慮變電所的設(shè)置，達(dá)到節(jié)能與經(jīng)濟(jì)的雙贏。

2.3無功功率補(bǔ)償

在交流供電系統(tǒng)中功率因素下降時(shí)，將會(huì)帶來以下不利影響：（1）增加變配電設(shè)備的容量；（2）增加供配電系統(tǒng)的損耗；（3）增加電壓損失；（4）降低發(fā)電機(jī)的效率；（5）影響有功功率的輸送等等。因此在建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)必須采取相應(yīng)的處理方法控制無功功率，以提高電能產(chǎn)生和傳輸系統(tǒng)設(shè)備的利用率，確保低壓電能用戶的功率因素達(dá)到0.85以上，高壓電能用戶的功率因素達(dá)到0.9以上。目前住宅小區(qū)一般采用在配電房低壓側(cè)集中補(bǔ)償，方法是利用靜電電容器來補(bǔ)償。

3、采用綠色照明系統(tǒng)，節(jié)能降耗

綠色照明是指采用高效節(jié)能的光源和燈具來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的照明器具，重視該內(nèi)容對(duì)于住宅小區(qū)內(nèi)的節(jié)能控制具有重要作用。

3.1電光源的選擇

在住宅小區(qū)的室外照明系統(tǒng)中選擇高效節(jié)能的熒光燈、金鹵燈、LED 等光源，避免使用白熾燈和鎢燈等耗能較高的光源；在室內(nèi)照明選擇新型的節(jié)能光源，放棄使用白熾燈。

生產(chǎn)廠家在開發(fā)新型節(jié)能照明燈具時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視產(chǎn)品必須具有良好的通用性特征，這些對(duì)于傳統(tǒng)住宅內(nèi)的用戶具有一定的便利條件，避免出現(xiàn)因?yàn)橐鼡Q節(jié)能燈具時(shí)由于安裝型號(hào)不正確而被迫放棄使用的情況發(fā)生。

3.2使用節(jié)能附件

鎮(zhèn)流器作為最常用的節(jié)能燈附件，其本身也會(huì)消耗一定的電能。傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器耗電量較大，是所用燈具的五分之一以上，功率因數(shù)為0.4～0.5之間，導(dǎo)致無功功耗和線路損耗都比較大。而新型的電子鎮(zhèn)流器能夠有效的降低自身功

耗，同時(shí)對(duì)于功率因數(shù)也進(jìn)行很大的改善，提高至0.9以上，保證線路損耗能夠有效降低，從而使得供電質(zhì)量獲得良好的效果，實(shí)現(xiàn)綠色照明的目的。故設(shè)計(jì)時(shí)宜采用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。

3.3燈具的選擇

在實(shí)行綠色照明時(shí)應(yīng)當(dāng)采用高效的照明燈具，保證有效光通量和光源總光通量之比能夠達(dá)到良好的水平。燈具反射面的反射比盡量提高，提高燈具的反射比是保證燈具效率的重要途徑。質(zhì)量?jī)?yōu)良的燈具，不僅能夠?qū)⒚烙^度控制好，同時(shí)也保證燈具配光性和效率更合理。

3.4照明控制

照明控制方式的不同也會(huì)造成能耗不同，故應(yīng)采用合理的控制方式，達(dá)到節(jié)能和使用的雙重效益。首先，對(duì)于室外照明系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用三相供電技術(shù)，隔盞換相，這樣的目的是保證管理人員能夠根據(jù)不同的情況采用不同亮度的照明系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。室內(nèi)照明盡量根據(jù)使用情況分組控制，盡量根據(jù)自然光的強(qiáng)弱，有針對(duì)性的對(duì)每區(qū)域燈具進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能作用。其次，對(duì)于公共設(shè)施內(nèi)的燈具應(yīng)當(dāng)采用聲控或光控的模式降低能源的消耗，在高檔小區(qū)可以設(shè)置自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)，使其能夠根據(jù)光線的強(qiáng)度自動(dòng)進(jìn)行室外場(chǎng)所的光線調(diào)節(jié)，節(jié)約用電。

4、結(jié)束語

綜上所述，能源問題是我國(guó)面臨的重要問題，能源是保證我們正常生產(chǎn)和生活的重要保證，因此必須重視對(duì)于能源的保護(hù)工作，防止出現(xiàn)能源浪費(fèi)的現(xiàn)象。在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，加強(qiáng)管理，確保節(jié)能措施能夠有效的做到位，保證整體的社會(huì)效益。

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