淺談建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能

金利明

（浙江天韻建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310000）

近年來，建筑業(yè)的發(fā)展取得了很大的進(jìn)步，其中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使建筑電氣工程的應(yīng)用越來越廣泛，人們對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)要求也越來越高。節(jié)能與我國(guó)現(xiàn)階段提倡的節(jié)能減排是相呼應(yīng)的，因此，建筑電氣設(shè)計(jì)過程應(yīng)繼續(xù)貫徹節(jié)能降耗的理念，使電氣工程能夠長(zhǎng)期發(fā)展。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則

1.1 適用性原則

在設(shè)計(jì)過程中，不僅要實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還要滿足建筑的整體功能，使設(shè)備能夠正常運(yùn)行，達(dá)到人們用電安全、生活舒適、交通暢通的目的。

1.2 節(jié)約原則

盡可能減少建筑消耗。在保證建筑用電的使用功能和安全的同時(shí)，可以找出哪些地方與建筑功能無關(guān)，合理配置施工設(shè)備，減少不必要的能耗，合理選擇節(jié)能設(shè)備和材料，并在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上仔細(xì)比較得出結(jié)論，從而盡可能地降低能耗，提高能源利用率，使設(shè)備的操作和維護(hù)費(fèi)用盡可能地降低。

1.3 安全性原則

建筑電氣建設(shè)的目的是要提供動(dòng)力保證人民的生產(chǎn)生活，但首先要保障工程的安全性。要實(shí)現(xiàn)安全，首先是保證建筑電氣設(shè)備的完整性，使線路具有足夠的絕緣性和負(fù)載阻力，同時(shí)，還設(shè)計(jì)了防雷技術(shù)和防靜電等安全防護(hù)措施。

2 建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 合理設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)

建筑配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循簡(jiǎn)單、靈活的原則，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。10 kV配電系統(tǒng)應(yīng)盡可能采用環(huán)形配電方式，根據(jù)負(fù)載的分布，輻射型或主干型也可以使用；根據(jù)負(fù)荷容量和負(fù)荷分布，應(yīng)在負(fù)荷中心安裝變壓器，縮短低壓電源半徑，降低電壓損耗，提高供電質(zhì)量；合理確定電氣功能室和變壓器的位置，可以減小供電半徑；選擇線路路線以避免交叉重復(fù)和迂回；適當(dāng)增加導(dǎo)線的截面，現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率，盡可能減少無功率傳輸?shù)膿p失，以達(dá)到目標(biāo)。

2.2 正確選擇電壓等級(jí)

城市高壓配電電壓應(yīng)以10 kV為主，低壓配電電壓應(yīng)為220 V/380 V，更有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；小負(fù)荷用戶應(yīng)直接接入最近的低壓電網(wǎng)，當(dāng)用戶的計(jì)算容量較大或供電距離較長(zhǎng)時(shí)（單負(fù)荷大于250 kW），應(yīng)根據(jù)高壓電源進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 精心設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)原則是保證照明質(zhì)量，在這種情況下最大限度地利用光能。

3.1 盡可能多地使用自然光

陽(yáng)光是一種取之不盡的環(huán)境能源，民用建筑獲得更多的自然光，可以提高室內(nèi)溫度，節(jié)約照明能耗，也有利于環(huán)保需要。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理確定建筑照明標(biāo)準(zhǔn)，盡可能使用天然光源。在具體措施中，可采用高反射窗、照明框架，以增加天然光源的使用。

3.2 采取合理的控制模式

要充分利用自然光的光變化，確定電氣照明的范圍，實(shí)行綜合照明分區(qū)控制，在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)照明開關(guān)點(diǎn)，改變完全開放的習(xí)慣，達(dá)到有效的節(jié)能效果。各種類型的節(jié)能開關(guān)也可以使用，比如在酒店房間安裝節(jié)能控制開關(guān)，住宅建筑有天然照明樓梯，人行道燈（應(yīng)急照明除外）使用節(jié)能自熄燈等。這種節(jié)能開關(guān)適用于公共和室外照明，便于集中控制、遙控管理或使用自動(dòng)照明控制裝置等。

3.3 選用高效光源和電氣附件

照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了照明標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等。照度標(biāo)準(zhǔn)不能隨意改變，這就要求對(duì)單位面積照明安裝功率進(jìn)行有效控制。一般采用高效熒光燈和緊湊型熒光燈，大型廠房、體育館室外照明應(yīng)采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。電氣附件也要注意節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品的選擇，與傳統(tǒng)的感應(yīng)鎮(zhèn)流器相比，目前的電子鎮(zhèn)流器具有起動(dòng)電壓低、噪聲小、溫升低、質(zhì)量輕、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)，可良好地環(huán)境保護(hù)。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

4.1 建筑物內(nèi)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑電氣工程中，建筑照明在整個(gè)工程中占有很大的比例，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的節(jié)能效果。在建筑照明設(shè)計(jì)中，科學(xué)設(shè)計(jì)照明色彩、照明和色彩渲染指標(biāo)，可以提高照明的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，保證對(duì)相關(guān)燈具各開關(guān)的控制，方便燈具的管理，降低能耗；調(diào)光開關(guān)可用于床頭燈，比如休息室、客房、程控開關(guān)或光電子開關(guān)、語音控制開關(guān)等。在公共和室外照明方面，節(jié)能自熄燈可用于公共場(chǎng)所，比如走道和樓梯；對(duì)于室外照明系統(tǒng)，應(yīng)采用傳感器來提高照明系統(tǒng)的效率，防止長(zhǎng)期戶外照明系統(tǒng)用電。

4.2 優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在暖通空調(diào)的節(jié)能方面，暖通接口的控制是最重要的，它能使暖通空調(diào)系統(tǒng)工程師與強(qiáng)、弱電氣工程師相互協(xié)調(diào)，合理優(yōu)化暖通接口，使電力更節(jié)能。具體包括冬季和夏季局部負(fù)荷時(shí)水泵的分離控制，室內(nèi)二氧化碳濃度的控制，低溫送風(fēng)系統(tǒng)和蓄冰階段的分離，機(jī)電設(shè)備啟停的優(yōu)化控制、參數(shù)設(shè)置和節(jié)能控制，溫度規(guī)格、焓控制、變風(fēng)量、變流量系統(tǒng)優(yōu)化控制等。

4.3 合理選擇電氣變壓器類型

變壓器是供配電系統(tǒng)的基本設(shè)備，變壓器的損耗不容忽視。因此，應(yīng)對(duì)具體損失的影響因素進(jìn)行分析和改進(jìn)，變壓器損耗主要分為鐵耗和銅耗，鐵的消耗主要是由于鐵芯材料與制造工藝有關(guān)，因此，應(yīng)選用節(jié)能變壓器來降低能耗。

因此，在選擇變壓器時(shí)，最好選用采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片的S9、SL9、SC9等節(jié)能變壓器。由于“取向”處理，硅鋼片的磁疇方向接近同一方向，從而降低了鐵芯的渦流損耗，45°全斜率接頭結(jié)構(gòu)使接頭閉合，減少了漏磁損失。在選擇變壓器容量時(shí)，應(yīng)充分考慮負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，確定變壓器的運(yùn)行參數(shù)，最大限度地減少損耗，提高電氣設(shè)備的使用效率，提高電氣利用率。

在選擇變壓器容量和數(shù)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況考慮投資和年運(yùn)行成本，合理分配負(fù)荷，選擇適合電力負(fù)荷的變壓器，使變壓器能高效率、低消耗地工作。

4.4 提升電氣系統(tǒng)功率因數(shù)

采用功率因數(shù)較高的電機(jī)，降低設(shè)備的無功率要求，提高建筑電氣設(shè)備的自然功率因數(shù)；采用電容無功補(bǔ)償來補(bǔ)償電感引起的無功率。這是因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的功率屬于鉛無功率的范疇，只在時(shí)間和滯后上才能相互抵消；如果自然功率因數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在電氣設(shè)備選型和調(diào)速控制方案的條件下對(duì)無功率進(jìn)行補(bǔ)償。在供電點(diǎn)較遠(yuǎn)、無功率較大的情況下，采用局部補(bǔ)償，降低了線路上的無功傳輸損耗，使節(jié)能效果更加明顯。如果電氣設(shè)備更加集中，就必須選擇補(bǔ)償組，建筑物中的其他無功率主要是變電站集中補(bǔ)償和自動(dòng)無功補(bǔ)償加固定補(bǔ)償。

4.5 減少電能在線路傳輸過程的損耗

電能損耗是一種重要的能源浪費(fèi)形式，因此，利用技術(shù)手段降低輸電過程中的電能損耗顯得尤為必要。輸電線路會(huì)出現(xiàn)功率損耗，通常情況下，損耗的大小直接關(guān)系到線路的負(fù)載和長(zhǎng)度。如何最大限度地減少電力損失，是提高電力利用效率的一種手段，可以從材料、截面面積、線路長(zhǎng)度等方面降低輸電線路的功率損耗。對(duì)于較長(zhǎng)的輸電線路，在電壓降和電流的前提下，導(dǎo)線的截面積可增加1～2級(jí)，應(yīng)盡可能將管線放置在通風(fēng)和散熱較好的區(qū)域，為了合理選擇電氣房間的位置，應(yīng)縮短供電半徑，增加導(dǎo)線的截面面積。這些措施可以降低傳輸過程的損耗，提高電力的利用率，保證電能的運(yùn)行。

4.6 運(yùn)用智能控制技術(shù)

通過智能監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備能耗高的問題，并能有效地采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行不同方位角、多點(diǎn)控制，把握重點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析控制，加強(qiáng)各點(diǎn)之間的聯(lián)系進(jìn)行節(jié)能調(diào)整。在調(diào)整過程中，采用先進(jìn)的低功耗斷開技術(shù)進(jìn)行智能調(diào)整，使所有消費(fèi)達(dá)到最低水平；繼續(xù)開展智能技術(shù)研究，使智能技術(shù)能夠在社區(qū)和其他網(wǎng)絡(luò)化區(qū)域進(jìn)行全面協(xié)調(diào)，使整個(gè)局域網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的節(jié)能控制。

4.7 充分利用清潔能源

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們?cè)絹碓较矚g使用清潔能源進(jìn)行工作生產(chǎn)，這主要是因?yàn)榍鍧嵞茉醋陨砭哂芯G色和可持續(xù)的優(yōu)勢(shì)，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供了更加廣闊的發(fā)展思路，太陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)在提高建筑整體能效方面的應(yīng)用更加突出和明顯。太陽(yáng)能光伏電源的應(yīng)用原理是利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，為建筑電氣設(shè)備提供電能。雖然清潔能源的發(fā)展主要用于建筑電氣設(shè)計(jì)中的太陽(yáng)能照明、熱水系統(tǒng)和鍋爐系統(tǒng)，但在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，太陽(yáng)能光伏電源技術(shù)的發(fā)展將越來越好，太陽(yáng)能光伏電源技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用將越來越廣泛。

5 結(jié)束語

綜上所述，我們要不斷更新、開發(fā)建筑電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)和新手段，積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，使我國(guó)的節(jié)能技術(shù)日趨完善，以確保最大限度地降低能耗，提高能源利用率，落實(shí)建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)理念，使建筑業(yè)逐步走向生態(tài)和綠色環(huán)保。