淺析住宅小區(qū)的建筑電氣設(shè)計(jì)及節(jié)能措施

(中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518000)

0 引言

現(xiàn)階段隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速，各個(gè)城市中的住宅小區(qū)數(shù)量在快速的增加，住宅小區(qū)的能源消耗能力也在逐步的提升，面對(duì)這一現(xiàn)狀，采取有效的手段降低住宅小區(qū)的能源消耗水平具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)踐的過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化住宅小區(qū)的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能是可行的策略。本文簡(jiǎn)要地論述了建筑設(shè)計(jì)的基本概念，介紹了建筑電氣設(shè)計(jì)的基本原則以及現(xiàn)階段在實(shí)踐之中已經(jīng)得到較為廣泛應(yīng)用的幾種建筑電氣節(jié)能技術(shù)。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

建筑設(shè)計(jì)是指根據(jù)建筑物中居民在日常的生活中的實(shí)際電力資源需求，結(jié)合建筑周邊實(shí)際的電力條件進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)籌電力設(shè)計(jì)的過(guò)程。

1.1 負(fù)荷等級(jí)確定

電力設(shè)計(jì)的第一步是根據(jù)小區(qū)的規(guī)模大小初步確定小區(qū)的供電負(fù)荷等級(jí)，然后依據(jù)此等級(jí)對(duì)電力系統(tǒng)中相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行初步的計(jì)算，在完成初步的設(shè)計(jì)之后進(jìn)行一定的校核實(shí)驗(yàn)，確保相關(guān)設(shè)計(jì)能夠充分地滿足住宅小區(qū)居民生活的實(shí)際需要。

1.2 保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在明確電力負(fù)荷等級(jí)之后需要進(jìn)行接地和防雷等電力系統(tǒng)的保護(hù)性設(shè)計(jì)，確保住宅小區(qū)的電力系統(tǒng)在正產(chǎn)工作的過(guò)程中不會(huì)受到自然因素和系統(tǒng)因素的影響。

1.3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

在完成初步的設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)人員采取一定的優(yōu)化措施對(duì)設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行優(yōu)化，在確保住宅小區(qū)供電安全的前提下，降低小區(qū)的電力消耗和提升對(duì)能源的利用效率。

2 住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行住宅小區(qū)的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證住宅小區(qū)的電力供應(yīng)，提升能源的利用效率需要遵循以下3個(gè)方面的原則。

2.1 節(jié)能和實(shí)用原則

在進(jìn)行住宅小區(qū)的電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要確保電氣資源能夠得到充分的應(yīng)用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先必須確保設(shè)計(jì)的電氣資源能夠滿足住宅小區(qū)的用電需要，在此基礎(chǔ)上再考慮如何使用節(jié)能技術(shù)，減少住宅小區(qū)對(duì)電能的消耗。

2.2 安全性和穩(wěn)定性原則

住宅小區(qū)中電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)群眾的生活具有直接的影響，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該盡可能多回路供電，避免當(dāng)一條回路斷電時(shí)出現(xiàn)整個(gè)小區(qū)都停電的現(xiàn)象，此外還需要采用一定的技術(shù)手段保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中還需要充分地考慮安全性，避免電氣設(shè)備引發(fā)各種災(zāi)害。

2.3 經(jīng)濟(jì)性原則

在進(jìn)行住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮到整個(gè)電氣系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用等，必須采取有效的手段盡可能降低電氣系統(tǒng)的成本，以此使相關(guān)的建設(shè)單位能夠嚴(yán)格地按照建設(shè)要求進(jìn)行施工建設(shè)。

3 住宅小區(qū)電氣節(jié)能措施

住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)涵蓋了居民生活的各個(gè)方面，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在諸多的領(lǐng)域需要采取合適的節(jié)能環(huán)保措施。在實(shí)踐的過(guò)程中相關(guān)的設(shè)計(jì)人員主要從以下幾個(gè)方面入手來(lái)提升住宅小區(qū)的節(jié)能效果。

3.1 變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)

變壓器是造成電氣系統(tǒng)電力資源損失的一個(gè)重要原因，在住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中進(jìn)行變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于提升整個(gè)住宅小區(qū)的電氣節(jié)能水平具有非常重要的意義[1]。在實(shí)踐的過(guò)程中主要從3個(gè)方面落實(shí)變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)：①在進(jìn)行住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中采取科學(xué)有效的方式進(jìn)行變壓器負(fù)載的核定。在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要對(duì)變壓器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)人員根據(jù)某一個(gè)具體的電網(wǎng)的容量、電網(wǎng)的額定功率等多項(xiàng)基本的指標(biāo)來(lái)選擇合適的變壓器。理論上最優(yōu)的變壓器選擇為負(fù)載率達(dá)到自身額定功率的70%～85%。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)變壓器的負(fù)載功率超過(guò)這一百分比時(shí)能夠正常運(yùn)行，但是運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)變壓器的損耗將急劇提升，大幅度縮短了變壓器的有效工作壽命。但是如果變壓器的負(fù)載低于其額定功率的70%，則會(huì)顯著地降低其運(yùn)行效率，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行造成諸多的不利影響。在進(jìn)行實(shí)際的選型設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)載進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)進(jìn)而選擇最為適宜功率的變壓器。②在住宅小區(qū)建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要積極采用各種類型節(jié)能性變壓器，以此來(lái)降低變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生的電力消耗。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)中變壓器損耗的電能占整個(gè)系統(tǒng)損耗總電能的25%，因此降低住宅小區(qū)建筑電氣系統(tǒng)自身電能消耗的有效手段是降低系統(tǒng)中變壓器的損耗。在進(jìn)行變壓器選擇的過(guò)程中應(yīng)盡可能選擇節(jié)能性變壓器?，F(xiàn)階段在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)帶有導(dǎo)磁功能較強(qiáng)的硅鋼片變壓器表現(xiàn)出了較好的節(jié)能效果。這種類型的變壓器在降低電能消耗的同時(shí)，也能夠較為理想地實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效果。現(xiàn)階段在電氣系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的是S11和S13型變壓器，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。③在住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)變壓器的數(shù)量進(jìn)行合理的控制。在電氣系統(tǒng)中當(dāng)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置處的容量過(guò)高時(shí)需要安裝多臺(tái)變壓器，因此在進(jìn)行住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要在遵守相關(guān)規(guī)定的前提下科學(xué)地分配負(fù)載，盡可能減少系統(tǒng)中使用的變壓器的數(shù)量，進(jìn)而有效地降低整個(gè)電力系統(tǒng)自身對(duì)能源的消耗情況，促進(jìn)我國(guó)發(fā)展模式向節(jié)能環(huán)保型發(fā)展。

圖1 變壓器示意圖

3.2 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)主要分為2個(gè)方面：①提升配電區(qū)域劃分的合理性和科學(xué)性。在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)合理劃分配電區(qū)域能夠有效降低電氣系統(tǒng)自身在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，此外還能夠顯著提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率[2]。在進(jìn)行配電所區(qū)域的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的技術(shù)人員要深入了解住宅小區(qū)的實(shí)際狀況，并對(duì)每一個(gè)配電區(qū)域的面積進(jìn)行有效的控制，避免電氣系統(tǒng)中的某一個(gè)配電區(qū)域的面積過(guò)大。在進(jìn)行配電區(qū)域的劃分過(guò)程中如果配電區(qū)域面積過(guò)大會(huì)造成大量的損耗，若面積過(guò)小又會(huì)造成電氣系統(tǒng)的建設(shè)成本顯著升高，因此配電區(qū)域的劃分問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平衡的過(guò)程，要根據(jù)實(shí)際的住宅小區(qū)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行把握。此外低壓電的供電半徑應(yīng)該控制在200 m之內(nèi)。在住宅小區(qū)的建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要預(yù)留一定的電氣改進(jìn)余量，方便住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)日后的改進(jìn)。②優(yōu)化系統(tǒng)中存在的各個(gè)配電所的配置和各個(gè)配電所位置的分布。變電所的位置決定了其通往各個(gè)用電終端的線路的長(zhǎng)度，當(dāng)變電所處于住宅小區(qū)的中間位置時(shí)將顯著地減少線路的長(zhǎng)度進(jìn)而減少了線路在使用過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，同時(shí)當(dāng)變電所處于中間位置時(shí)能夠顯著地提升整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇容量較小的變壓器，因?yàn)檫@一類的變壓器在運(yùn)行的過(guò)程之中自身?yè)p耗較小，且對(duì)供電所得空間要求也較低。在進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)?shù)卦黾庸╇娝奈恢靡源藖?lái)有效縮短供電半徑，在降低變電所線路自身?yè)p耗的情況下提升了整個(gè)系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

3.3 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)的一個(gè)重要功能就是提供照明用電，進(jìn)行照明節(jié)能設(shè)計(jì)能夠節(jié)約大量的電力資源?，F(xiàn)階段在實(shí)踐的過(guò)程中能夠從2個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的節(jié)約。

1)應(yīng)用節(jié)能照明系統(tǒng)。在住宅小區(qū)中應(yīng)該大力推廣各種類型的節(jié)能型燈。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究在相同的照明亮度和時(shí)長(zhǎng)條件下節(jié)能燈具對(duì)能源的消耗僅僅為白熾燈的10%～20%。除此之外在小區(qū)中也要推廣應(yīng)用太陽(yáng)能照明燈，這種燈具的能量來(lái)源是太陽(yáng)，在使用的過(guò)程中不會(huì)消耗任何的電能?？梢灶A(yù)見(jiàn)的在未來(lái)的住宅小區(qū)中公共區(qū)域的照明將大面積地應(yīng)用太陽(yáng)能燈具。在實(shí)踐之中太陽(yáng)能燈具具有成本高、維護(hù)和保養(yǎng)難度大的缺點(diǎn)，限制了太陽(yáng)能燈的應(yīng)用范圍。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要合理控制節(jié)能型燈具和太陽(yáng)能燈具的比例，進(jìn)而在保證整個(gè)小區(qū)照明的情況下，有效降低照明的過(guò)程中損耗的電力資源。

2)對(duì)住宅小區(qū)中公共區(qū)域的照明亮度進(jìn)行合理的控制。在住宅小區(qū)中各種區(qū)域的使用狀況和用途存在較大的差別。在電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)各種類型的區(qū)域的使用實(shí)際需要選擇合適的燈具，并對(duì)燈具的照明亮度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。在住宅小區(qū)的室內(nèi)公共區(qū)域應(yīng)該盡可能使用聲控和光控照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明時(shí)長(zhǎng)的有效控制，避免造成電力資源浪費(fèi)。在住宅電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)增強(qiáng)自動(dòng)調(diào)光技術(shù)在住宅小區(qū)的照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，這一技術(shù)能夠根據(jù)公共區(qū)域?qū)嶋H的需要進(jìn)行燈光亮度的調(diào)節(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)中的主要電力損耗設(shè)備的優(yōu)化，以及全新的節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了住宅小區(qū)的節(jié)能水平。節(jié)能環(huán)保是未來(lái)各個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向，現(xiàn)階段住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)也逐步向著這一方向發(fā)展。