淺析公共建筑中電氣設(shè)備的節(jié)能措施

董 振

(淮南市建發(fā)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，安徽 淮南 232001)

1 公共建筑電耗調(diào)查

經(jīng)預(yù)計，2020年底我國的建筑能耗將達(dá)到社會總能耗的46.7%。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國大型公共建筑數(shù)量日益增加，該類建筑具有體量大、數(shù)量多、使用功能多和用電能耗大的特點，具體包括在采暖、空調(diào)、供水、照明、消防和電梯等方面的能耗。公共建筑用電能耗調(diào)查結(jié)果顯示，采暖空調(diào)占45%，電梯占5%，照明占20%，給排水占10%，其它設(shè)備占20%。調(diào)查結(jié)果同時表明大型公共建筑能耗存在嚴(yán)重浪費(fèi)的突出問題?！吨腥A人民共和國節(jié)約能源法》和《民用建筑節(jié)能條例》中指出，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，國家鼓勵、支持節(jié)能科學(xué)技術(shù)的研究、開發(fā)、示范和推廣，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。因此，公共建筑中電氣設(shè)備節(jié)能潛力較大，是電氣專業(yè)工程師急需解決的問題。

2 設(shè)備用電存在的問題

(1)大型公共建筑中的人員密度較大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面廣，中央空調(diào)的冷負(fù)荷和熱負(fù)荷也較大，中央空調(diào)系統(tǒng)的各種機(jī)電設(shè)備運(yùn)行能耗可觀。目前存在多種動力設(shè)備沒有自動控制和節(jié)能優(yōu)化策略的現(xiàn)狀，管理粗放。

(2)給水系統(tǒng)分區(qū)不合理，未充分利用市政供水管網(wǎng)壓力，造成水泵的用電能耗增加。

(3)照明系統(tǒng)沒有實行分區(qū)分時控制；照明燈具使用存在T5，T8燈管和螺口燈等傳統(tǒng)或普通的功率較大燈管，未選用高效率的LED節(jié)能型產(chǎn)品。

(4)電梯沒有采用能量回饋裝置，無法有效回收運(yùn)行過程中的勢能，造成大量的能源浪費(fèi)。變頻器調(diào)速電梯均采用電阻消耗電容中儲存電能的方法來防止電容過壓，但是電阻耗能不僅降低了系統(tǒng)的效率，產(chǎn)生的熱量還惡化了電梯控制柜及其機(jī)房的環(huán)境。這種方法效率很低，而且對周圍環(huán)境影響很大，為了給機(jī)房散熱，必須加裝空調(diào)和風(fēng)機(jī)設(shè)備，有些情況下，給機(jī)房降溫的空調(diào)耗電量甚至超過了電梯本身的耗電量。

3 節(jié)能措施

(1)設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)的公共建筑，其動力設(shè)備的種類多且功率大，是節(jié)電的重點，主要采取措施是設(shè)置智能化弱電控制系統(tǒng)。建議在機(jī)房內(nèi)增設(shè)建筑設(shè)備自動化(BAS)控制系統(tǒng)，其中之一的集散型控制系統(tǒng)(DCS)應(yīng)用較為廣泛。DCS采用分散控制，集中操作，分級管理的模式，利用綜合布線將制冷機(jī)組、冷凍水泵、熱源動力、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、熱水循環(huán)泵綜合成一個系統(tǒng)，并在每個動力設(shè)備點設(shè)置現(xiàn)場控制器(DDC)，可實現(xiàn)冷水機(jī)組的集中群控。冷凍水泵和冷卻水泵為變頻控制方式，通過檢測冷凍水和冷卻水總供回水管之間壓差傳感器的值，將信號傳至現(xiàn)場DDC，經(jīng)過PID算法后發(fā)出調(diào)節(jié)信號控制水泵的運(yùn)行的頻率；冷卻塔風(fēng)機(jī)的變頻控制主要是控制冷卻水的溫度恒定，使冷卻塔在最高能效范圍內(nèi)運(yùn)行，大幅度降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能的最終目的。整個控制系統(tǒng)能夠確?？照{(diào)設(shè)備根據(jù)實時的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行最優(yōu)的節(jié)能運(yùn)行。

(2)對整個建筑的給水系統(tǒng)進(jìn)行合理分區(qū)，針對性地改變供水方式，可以大大降低給水泵的用電量。在建筑的低區(qū)采用市政管網(wǎng)壓力直接供水，免去該區(qū)供水用電能耗；在中高區(qū)采用無負(fù)壓供水設(shè)備和不同型號變頻水泵組合的方式，可以疊加原有的市政管網(wǎng)壓力，從而減小水泵的揚(yáng)程，降低加壓水泵的耗電量。

(3)在已使用的公共建筑中，常用的燈具一般有普通熒光燈、LED球泡、普通燈泡、節(jié)能燈泡等。在不降低室內(nèi)照度水平的情況下，LED燈管具有較好的節(jié)能效果。測試表明，同樣的照度值時，LED燈管與普通熒光燈、普通燈泡、節(jié)能燈泡相比，節(jié)能率分別為50%，80%和30%。目前LED節(jié)能燈的發(fā)光效率已達(dá)到80～120lm/W，具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命、抗震、安全、不傷眼、無蚊蟲煩惱及應(yīng)用靈活等優(yōu)點。如對某大型寫字樓進(jìn)行綠色照明改造，原先的辦公空間全部使用0.6m的T5節(jié)能燈(22W)，走道和附屬房間基本采用1.2m的T5節(jié)能燈(44W)。經(jīng)物業(yè)管理部門統(tǒng)計，0.6mT5節(jié)能燈的數(shù)量為350個，1.2mT5節(jié)能燈的數(shù)量為9800個。現(xiàn)將走道和樓梯間的照明改為光控+聲控的方式，將T5節(jié)能燈全部替換成LED節(jié)能燈，改造后的對應(yīng)的LED節(jié)能燈功率分別為12W和18W。改造后的年總節(jié)電量為292400kWh，年節(jié)約電費(fèi)約為233920元。

(4)公共建筑中，電梯的用電量占有相當(dāng)?shù)谋壤?。電梯運(yùn)行節(jié)電措施體現(xiàn)在兩個方面，首先要根據(jù)樓層的數(shù)量和樓層分區(qū)優(yōu)化電梯的運(yùn)行程序，可以起到電耗的節(jié)約。再者，為電梯增加節(jié)能回饋裝置，該裝置可將多余的電能經(jīng)逆變轉(zhuǎn)成與低壓電網(wǎng)(局域電網(wǎng))相同頻率、相同相位、相同相序、相同電壓的交流電返回低壓電網(wǎng)，將回收的電能再利用。另外，因為電阻不再消耗電能，所以電阻不會發(fā)熱，使得機(jī)房的環(huán)境溫度得以降低。此方法不僅改善了電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，而且使控制系統(tǒng)不再死機(jī)，延長電梯的使用壽命。由于機(jī)房溫度的降低，機(jī)房可以不再使用制冷系統(tǒng)冷卻散熱，節(jié)省了機(jī)房空調(diào)降溫設(shè)備的耗電量，節(jié)能環(huán)保，使電梯更省電。電梯回饋裝置在將多余的直流電流逆變?yōu)榭梢岳玫慕涣麟娔軙r，并不會改變電梯原有的控制方式，在節(jié)電的同時可避免熱阻對電梯機(jī)房的余熱效應(yīng)，甚至可以停運(yùn)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)，節(jié)電率可達(dá)30%左右。如某辦公樓共有19部LEHY-1.0電梯，額定速度為1m/s。未設(shè)回饋裝置前年用電量148100 kWh，增設(shè)回饋裝置后年節(jié)電量41240 kWh，年節(jié)約費(fèi)用約為37550元。

4 結(jié) 語

本文通過對公共建筑電耗的調(diào)查和設(shè)備用電存在問題的分析，針對性地提出不同電氣設(shè)備的節(jié)能措施。不僅為既有公共建筑的節(jié)能改造提供思路，也為新建公共建筑的電氣設(shè)計提供技術(shù)指導(dǎo)。