淺析住宅小區(qū)建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)

曾慶國

(身份證：31010719XXXXXX6417 )

1 引言

近年來，我國逐漸將節(jié)能效果作為衡量建筑質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能目的，必須從生活需求的實(shí)際出發(fā)，盡可能地提高能源利用率。以前的住宅小區(qū)常規(guī)電氣設(shè)計(jì)都耗能較大，如果在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)節(jié)能理念，采用先進(jìn)的節(jié)能措施，更有助于減少電能損失。

2 住宅小區(qū)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

2.1 節(jié)能理念提前融入

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，電氣設(shè)計(jì)人員必須融入節(jié)能理念，并將建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)重要工作來抓。在保證用電設(shè)備的使用效果、保證電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性的情況下，應(yīng)盡可能地選用節(jié)能的電氣設(shè)備與電氣系統(tǒng)。

2.2 重視先進(jìn)技術(shù)的使用

一般來說，常規(guī)的電氣技術(shù)不具備較好的節(jié)能功效。因此，設(shè)計(jì)人員要提高對(duì)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的重視程度，通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的有效控制。比如，在照明系統(tǒng)當(dāng)中選用低功耗高光效的新型光源、盡量選用型號(hào)具有節(jié)能功效的電氣設(shè)備等。

2.3 注意成本問題

運(yùn)營成本、建設(shè)成本都是設(shè)計(jì)階段必須考慮的問題。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始，充分考慮系統(tǒng)全壽命期的經(jīng)濟(jì)效益，避免出現(xiàn)過分強(qiáng)調(diào)節(jié)能效果而忽視成本問題的情況。

3 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1.1 選擇合理的負(fù)載率

在選擇變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)單位必須考慮變壓器的容量、功率以及性價(jià)比。一般來說，變壓器的負(fù)載率保持在額定容量的70%～85%時(shí)，最為合適。當(dāng)負(fù)載率超過85%時(shí)，雖然變壓器的運(yùn)行效率增加，但也會(huì)增加變壓器的損耗，長期保持高負(fù)載率運(yùn)行還會(huì)降低變壓器的使用壽命。當(dāng)負(fù)載率低于70%時(shí)，雖然能夠有效降低變壓器的損耗，但卻無法保障變壓器的運(yùn)行效率和使用效果。

3.1.2 選用新型的節(jié)能變壓器

從電能的損耗角度來看，住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)中所使用的各類變壓器的損耗占據(jù)了電氣系統(tǒng)總損耗的約1/4，由此可見，有效地降低變壓器的損耗，屬于節(jié)約電能的有效手段。因此，選擇變壓器的種類與型號(hào)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮變壓器的節(jié)能效果。節(jié)能效果較強(qiáng)的變壓器一般會(huì)使用具有高導(dǎo)磁功能的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，這樣不僅可以減少電能損失，而且運(yùn)行效果也非常出色。目前，建議選擇S11、S13等新型高效節(jié)能變壓器[1，2]。

3.1.3 嚴(yán)格控制變壓器的數(shù)量

住宅小區(qū)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電氣系統(tǒng)如果供電負(fù)荷容量大，需要使用多臺(tái)變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)人員在確保供電負(fù)荷合理分配的條件下，應(yīng)盡可能地減少變壓器的使用數(shù)量，并在條件允許的情況下盡量使用負(fù)荷容量較大的變壓器。比如，電氣系統(tǒng)的裝機(jī)容量為2000kV·A時(shí)，建議選擇2臺(tái)電負(fù)荷容量為1000kV ·A的變壓器，而不是4臺(tái)500kV· A的變壓器[3]。

3.2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

提高供配電系統(tǒng)的節(jié)能效果，住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)主要考慮降低導(dǎo)線的電阻以及降低線路損耗2方面。

3.2.1 合理劃分配電分區(qū)

劃分配電分區(qū)是降低線路損耗的有效方式，這種方式既能保證整個(gè)供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。在規(guī)劃配電分區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)遵從住宅小區(qū)的實(shí)際情況，嚴(yán)格控制配電分區(qū)的大小。若配電分區(qū)劃分較大，會(huì)增加線路的損耗情況，影響住戶的用電穩(wěn)定性，有違節(jié)能的設(shè)計(jì)原則。若配電分區(qū)劃分較小，則會(huì)導(dǎo)致配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本上漲。因此，在劃分配電分區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須遵循以下幾點(diǎn)要求：①控制配電分區(qū)的負(fù)責(zé)范圍。每1個(gè)配電分區(qū)以1個(gè)配電房和2臺(tái)變壓器為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并且每1個(gè)配電分區(qū)所負(fù)責(zé)的建設(shè)面積必須嚴(yán)格控制在2.5×104～4.5×104m2。②控制低壓供電半徑。將供電半徑控制在100～200m，具體的供電半徑要根據(jù)供電量進(jìn)行判斷。③控制變壓器容量。一般來說，變壓器的負(fù)荷容量控制在630～ 800kV·A。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要考慮住宅小區(qū)的未來發(fā)展情況，并適當(dāng)為后期負(fù)荷容量增加而預(yù)留空間[4]。

3.2.2 合理分布變電所

一般來說，當(dāng)變電所的位置位于負(fù)荷的中心區(qū)域時(shí)，可以有效避免線路損耗的情況，而且能夠進(jìn)一步提高供電的總體質(zhì)量以及穩(wěn)定性。在建設(shè)變電所時(shí)，要盡量選擇容量較小的變壓器。因?yàn)樾∪萘康淖儔浩鞑粌H對(duì)電能的消耗較小，而且對(duì)供電所的面積需求量也較小。此外，設(shè)計(jì)人員要盡量增加變電所的布點(diǎn)，從而達(dá)到減小供電半徑的目的。這樣不僅可以降低變電所對(duì)電能資源的需求量，還能進(jìn)一步提高供電的質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)時(shí)一定要核算好設(shè)計(jì)容量，盡量精準(zhǔn)預(yù)測備用容量需求， 盡量選用小容量的變壓器。

4 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 選擇新型節(jié)能的照明系統(tǒng)

在選擇住宅小區(qū)的公共照明系統(tǒng)時(shí)，要盡量選擇先進(jìn)的節(jié)能照明系統(tǒng)。如緊湊型節(jié)能燈、LED燈、太陽能燈等均是常見的節(jié)能型照明系統(tǒng)。緊湊型節(jié)能燈與普通的白熾燈相比，在輸出相同光通量的情況下，緊湊型節(jié)能燈的電能消耗量僅約為白熾燈的1/5。LED燈的電能消耗量更低，僅約為白熾燈的1/10。而太陽能燈由于其電能來自太陽能板所收集的太陽能，因而其電能消耗量幾乎為0。從長遠(yuǎn)角度來看，太陽能燈無疑是住宅小區(qū)室外照明系統(tǒng)的最佳選擇，但從成本的角度來看，太陽能燈的單價(jià)均要高于其他的照明系統(tǒng)，且太陽能燈的維修和維護(hù)成本相對(duì)較高，大量使用太陽能燈則意味著建設(shè)成本的上漲。在確保住宅小區(qū)夜間光照效果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)增加太陽能燈和LED燈的使用比例，避免使用白熾燈、日光燈等對(duì)電能消耗較大的照明系統(tǒng)。在科技不斷進(jìn)步的背景下，節(jié)能效果出色的LED燈逐漸得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)可，相信在不久的未來，LED燈會(huì)成為住宅小區(qū)照明系統(tǒng)的主要選擇。

4.2 加強(qiáng)住宅小區(qū)公共區(qū)域照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

住宅小區(qū)公共區(qū)域的照明，所使用的控制方式不同會(huì)導(dǎo)致照明系統(tǒng)的損耗不同，根據(jù)具體的使用場景，選擇不同效果的照明控制系統(tǒng)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。室內(nèi)公共場所，一般選用聲控、光控、人體感應(yīng)等系統(tǒng)，滿足人們的照明需求。室外公共區(qū)域，除了光控系統(tǒng)，還可以選用時(shí)間控制系統(tǒng)，在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)，室外照明系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開關(guān)。此外，自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)也是照明系統(tǒng)當(dāng)中常見的節(jié)能控制系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)相關(guān)照明系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，避免過度的照明，以減少電能的耗用[5]。

5 住宅小區(qū)電梯系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

電梯的節(jié)能設(shè)計(jì)分成3個(gè)層次：

1）電梯曳引電機(jī)采用變頻器調(diào)速方式。用變頻調(diào)速取代異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速可以提高電機(jī)的運(yùn)行效率。

2）采用先進(jìn)的電梯控制技術(shù)。如電梯轎廂無人自動(dòng)關(guān)燈技術(shù)、電梯綜合系統(tǒng)休眠技術(shù)、電梯群控智能管理技術(shù)等，都是很好的節(jié)能措施。

3）將電梯運(yùn)行過程中的各種位能進(jìn)行有效利用，采用電能回饋方案，將制動(dòng)電能再生利用。

綜合選用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)來設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)，是住宅小區(qū)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重要一環(huán)[6～8]。

6 住宅小區(qū)供水系統(tǒng)節(jié)能的電氣設(shè)計(jì)

如今住宅小區(qū)的樓層越來越高，高樓層區(qū)域由于市政供水管網(wǎng)的水壓不夠，必須使用水泵增壓，多層及高層住宅小區(qū)的供水系統(tǒng)的耗電量十分驚人，而水泵則是主要的電能消耗點(diǎn)。通過使用變頻器來調(diào)整水泵電動(dòng)機(jī)的供電頻率，以達(dá)到供水管網(wǎng)的水壓保持恒定，在滿足人們對(duì)供水系統(tǒng)需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，是目前比較先進(jìn)的技術(shù)。

在住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)時(shí)，選用新型的供水設(shè)備及系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)綜合的節(jié)能效果，可以進(jìn)一步減少電能耗費(fèi)，如選用技術(shù)先進(jìn)的管網(wǎng)疊壓變頻供水方案等。

7 結(jié)語

綜合來看，節(jié)能環(huán)保理念已經(jīng)逐漸成為各類建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向。對(duì)于住宅小區(qū)而言，通過采用先進(jìn)的電氣系統(tǒng)節(jié)能措施，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，還有利于降低住宅小區(qū)的后期運(yùn)營成本。因此，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)新型節(jié)能技術(shù)的學(xué)習(xí)，不斷地在實(shí)踐過程中對(duì)節(jié)能措施進(jìn)行創(chuàng)新，以提高電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的質(zhì)量。