建筑工程電氣設(shè)計中的節(jié)能性保障措施

燕珊

（甘肅省建材科研設(shè)計院有限責(zé)任公司寧夏分公司，銀川 750000）

1 引言

建筑工程電氣設(shè)計是以建筑物為載體，融合了電力、照明、弱電、消防等方面的技術(shù)應(yīng)用，對建筑空間利用、功能實現(xiàn)、費用成本等方面均有一定的影響，也是衡量建筑品質(zhì)、生活檔次的重要因素。雖然電氣設(shè)計理論已經(jīng)相對成熟，實踐經(jīng)驗逐漸豐富，但是仍然存在許多問題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計分析，電氣能耗是建筑能耗中所占比例最大的。如何從源頭上做好節(jié)能設(shè)計成為重難點問題，需要從實際出發(fā)，更好地滿足建筑工程的節(jié)能性需求。

2 工程簡介

寧夏閩泰紡織有限公司10 萬錠紡紗項目，選址為固原市開發(fā)區(qū)輕工產(chǎn)業(yè)園。建設(shè)內(nèi)容主要包括生產(chǎn)功能區(qū)、配套設(shè)施區(qū)，總建筑面積57 660 m2。其中，生產(chǎn)功能區(qū)包括1#車間、2#車間、1#倉庫、2#倉庫，配套設(shè)施區(qū)包括辦公樓、職工公寓、消防水池、維修車間等。生產(chǎn)功能區(qū)主體結(jié)構(gòu)為門鋼結(jié)構(gòu)，配套設(shè)施區(qū)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本文將重點強調(diào)本項目電氣設(shè)計中的節(jié)能性保障措施，為建筑電氣工程綠色節(jié)能發(fā)展提供參考。

3 建筑工程電氣設(shè)計中的節(jié)能性保障措施

3.1 供配電系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)供電可靠性要求和中斷供電的影響程度，科學(xué)計算用電負(fù)荷，本項目有二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。其中，消防系統(tǒng)設(shè)備用電為二級負(fù)荷，其他用電均為三級負(fù)荷。

該項目從市政供電管網(wǎng)接入2 路10 kV 供電線路，在1#車間設(shè)置高壓開閉所和高低壓變配電室、2#車間內(nèi)設(shè)高低壓變配電室，用于生產(chǎn)功能區(qū)建筑供電。配套設(shè)施區(qū)在室外設(shè)置箱變供電。進(jìn)線電纜穿管埋地進(jìn)入棟樓配電間，低壓系統(tǒng)采用TN-C-S 三相四線制，系統(tǒng)整體接地電阻不超過1 Ω，采用放射式和樹干式相結(jié)合的供電方式，這樣既能有前者的可靠性特點，又兼具了后者的靈活性優(yōu)勢，在本建筑供電系統(tǒng)中具有較強的適用性[1]。

在供配電系統(tǒng)設(shè)計中，采取了諸多節(jié)能性保障措施。

配電室的位置盡可能設(shè)置在用電負(fù)荷密集處，這樣能夠縮短配電半徑，基本控制在100～150 m 左右，減少了不必要的電力線路損失，而且又可以降低供電電力的電纜的費用成本，將單相負(fù)荷盡可能均衡地分配在三相上，使三相負(fù)荷保持基本平衡。

變壓器在整個供配電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，作為應(yīng)用較多的電氣設(shè)備，必須重視變壓器的功率損耗，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選用節(jié)能型變壓器。經(jīng)過綜合比對，本項目選擇了SCB13型干式變壓器，同時，要根據(jù)建筑用電負(fù)荷特點，合理設(shè)計變壓器數(shù)量和容量。在用電負(fù)荷不變的情況下，變壓器的運行效率的提高能夠有效減少功率損耗，采用電容補償法能夠達(dá)到這一目的。可通過高壓電容器對變壓器和高壓用電設(shè)備無功功率進(jìn)行補償，對于一些距離較遠(yuǎn)、相對分散的用電設(shè)備，則可以使用就地補償?shù)姆桨浮?/p>

低壓輸電線纜在輸送電能過程中會出現(xiàn)部分能量損失，除了盡可能縮短供配電線路長度，還應(yīng)該從降低線纜電阻方面著手，合理確定線纜截面積，假如負(fù)載電流為80 A，運行時間為4 000 h，如果以發(fā)熱條件為設(shè)計依據(jù)，采用截面積為25 mm2線纜，每千米的總費用約31萬元，如果從節(jié)能的角度出發(fā)，采用截面積為70 mm2的線纜，每千米總費用約19 萬元，節(jié)約百分比能夠達(dá)到38.7%，雖然在建設(shè)階段線纜成本較高，但是在正常運營的情況下，2～4 年節(jié)約的電能費用就可以抵消初期投資增加的費用，所以，必須通過科學(xué)計算對比不斷優(yōu)化電纜選型方案設(shè)計，盡可能把能量損耗降到最低[2]。

3.2 照明配電系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 合理選擇照明器具

在照明配電系統(tǒng)設(shè)計中，光源的選擇是基礎(chǔ)，直接決定著整體照明效果，應(yīng)優(yōu)先選擇光效高、綜合能效高、單位照明成本低的光源類型。比如，使用LED 日光燈能夠比普通熒光燈節(jié)電1/3 左右，使用細(xì)管熒光燈取代粗管熒光燈，節(jié)電效果更加顯著。同時，還要結(jié)合光源使用場所、工程實際情況、用戶照度需求、光源啟動時間等綜合因素，選擇更加合適的高效光源，比如，在燈具安裝高度低的情況下，如果沒有特殊照度要求，優(yōu)先選用熒光燈，具有使用壽命長、光效性能高、性價比好等優(yōu)點，而且直管型熒光燈中的T8 型熒光燈綜合效率較高；在燈具安裝高度較高的情況下，如果有一定照度要求，可優(yōu)先選用金鹵燈，這是一種接近日光色的新型節(jié)能光源，具有壽命長、光效高、性能穩(wěn)定、顯色性好等優(yōu)點；在一些安裝高度十分高的特定場所，可以優(yōu)先選用高頻無極熒光燈。

選用效率高、流明利用率高、流明維持率高的燈具，這樣能夠獲得不錯的照明節(jié)能效果。通常情況下，不帶光學(xué)附件的燈具效率較高，從這個角度出發(fā)，在滿足眩光限制條件下，優(yōu)先采用敞開式出光口形式的燈具，不宜選擇帶保護(hù)罩的包合式或柵格式燈具，而流明利用率反映了燈具對光源發(fā)出的光通量的利用程度，與燈罩形狀、材料等方面相關(guān)，同時也與燈具和光源的配置方式分不開，燈具在使用壽命內(nèi)某一特定時間的光通量與燈具初始光通量比值就是流明利用率，通過改善材料光學(xué)性能、鍍光觸媒膜、設(shè)置活性炭過濾器等多種方式，都可以實現(xiàn)提高光通量利用率的目的[3]。

燈具附件的能量損耗也不容小覷，合理選擇節(jié)能附件，也能對照明節(jié)能產(chǎn)生一定作用。作為熒光燈的重要附件，鎮(zhèn)流器的主要類型有普通電感鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器，其中，普通電感鎮(zhèn)流器應(yīng)用時間較長、應(yīng)用范圍較廣，具有壽命長、價格低等優(yōu)點，但是自身功耗較大，啟動電流大，系統(tǒng)功率因數(shù)低，存在頻閃效應(yīng)，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器節(jié)能效果更好，可靠性更高，從產(chǎn)品單位成本、使用壽命、總費用、投資回收期等方面考慮，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器優(yōu)勢更加明顯，性價比更高，在選擇照明燈具時，優(yōu)先選擇配有節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的熒光燈具。

3.2.2 科學(xué)設(shè)計照明方案

光源與燈具的匹配是照明系統(tǒng)方案設(shè)計的重要內(nèi)容，也是實現(xiàn)照明節(jié)能的重要手段，利用照度計算原理，提高減光系數(shù)和燈具利用系數(shù)，有利于提高平均照度。采用高光通量維持率的燈具，改善房間衛(wèi)生狀況，調(diào)整證明控制策略，都能有效提升減光系數(shù)。而燈具利用系數(shù)與室形指數(shù)以及墻面、地板、頂棚的反射比密切相關(guān)，在不能改變室形指數(shù)的情況下，可以通過改面飾面材料、提高反射比的方式提升燈具利用系數(shù)。

當(dāng)平均照度和功率密度相等時，通過提供恰當(dāng)?shù)牧炼葘Ρ?、照度均勻度、色溫，也能夠提高照明質(zhì)量，從而降低對照度的依賴，比如，色溫能夠從一定程度上影響人們的主觀感受，低照度的暖色調(diào)、高照度的冷色調(diào)都能營造舒適的環(huán)境，所以，采用色溫較高的暖色光，能夠降低對照度的要求，從而產(chǎn)生照明節(jié)能的效果。

合理設(shè)計燈具排布方式和照明方式。燈具的排布涉及兩個重要參數(shù)，即布置間距和懸掛高度，二者的比值是影響照度均勻度的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為了實現(xiàn)照度均勻度和節(jié)能效果的平衡，需要將其控制在合理范圍內(nèi)。在照明方式選擇上，如果照明場所要求高照度，采用混合照明的方式更為有利，能夠使亮度分布更加合理，充分利用了不同光源的光學(xué)特性，通過組合搭配能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的照明效果。如果各工作面分布密集，那么可以采用單獨的一般照明方式，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實際需求，選擇恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)照度進(jìn)行設(shè)計，如果室內(nèi)工作面分布的密集度不同，能夠明顯區(qū)分工作區(qū)和非工作區(qū)，可以采用分區(qū)一般照明的方式，但需要控制工作區(qū)和非工作區(qū)的照度之比，避免產(chǎn)生視覺疲勞。在同樣的照度要求下，采用間接照明的方式消耗的電量更大，所以應(yīng)該盡可能減少間接照明的使用。隨著照明系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷提高，利用專業(yè)仿真計算軟件能夠更加高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計，首先，建立室內(nèi)空間模型，然后，選擇燈具文件，載入相關(guān)參數(shù)，輸入設(shè)計目標(biāo)參數(shù)，最后，生成計算報表，通過科學(xué)數(shù)據(jù)計算，驗證照明系統(tǒng)的節(jié)能效果[4]。

3.2.3 積極調(diào)整控制方式

傳統(tǒng)的固定模板式的照明系統(tǒng)控制方案不能根據(jù)照明環(huán)境特點和照明要求的變化進(jìn)行靈活調(diào)整，面對面積較大的照明場所，需要控制的燈具較多，應(yīng)根據(jù)使用需求合理劃分照明區(qū)域，采取不同的照明控制策略。本工程的門廳、電梯廳、走道、樓梯間等場所，按照建筑使用條件和天然采光狀況，采取分區(qū)分組控制策略，在公共區(qū)域宜采用聲光控制、定時控制、紅外感，應(yīng)對燈具進(jìn)行聯(lián)動開關(guān)，在室外照明，宜采用光電定時控制開關(guān)或光電自動切換開關(guān)的控制方式。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，在設(shè)計時，應(yīng)遵循相關(guān)政策和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)建筑功能和用戶需求，通過各種控制器和傳感器的使用，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、使用安全、管理方便、節(jié)能降耗的整體效果。

3.3 其他方面節(jié)能性保障措施

其他方面的節(jié)能性保障措施主要體現(xiàn)在建筑設(shè)備的電氣節(jié)能上，本工程設(shè)置了1 臺電梯，電梯具有節(jié)能運行功能，當(dāng)無外部召喚且轎廂內(nèi)一段時間無預(yù)置指令時，可以自動轉(zhuǎn)換為節(jié)能運行模式，電動機采用高效節(jié)能產(chǎn)品，必須符合相關(guān)節(jié)能評價規(guī)定，所有控制箱的控制電氣設(shè)備均采用節(jié)能型產(chǎn)品，同時，充分重視能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，在電梯、照明、風(fēng)機等動力用電設(shè)備設(shè)置電量分項計量裝置，根據(jù)實際運行情況檢驗系統(tǒng)運行的能耗狀態(tài)，確保在運行過程中達(dá)到綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣專業(yè)設(shè)計是建筑工程設(shè)計的重要內(nèi)容之一，直接決定著建筑的運行效果，在現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范和理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)積極融入綠色發(fā)展理念，應(yīng)用更多的節(jié)能性保障措施，為人們提供更加安全、健康、環(huán)保的居住環(huán)境。本文首先介紹了工程的基本情況，然后從供配電系統(tǒng)設(shè)計、照明配電系統(tǒng)設(shè)計以及其他方面設(shè)計出發(fā)，對設(shè)計過程中的節(jié)能措施進(jìn)行了總結(jié)分析，希望為建筑工程創(chuàng)造節(jié)能效益提供參考。