建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)綜述

　　摘要:下文著重從建筑供配電系統(tǒng)、動力設(shè)備控制系統(tǒng)和電氣照明系統(tǒng)等幾方面,對建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

　　關(guān)鍵詞:建筑;節(jié)能設(shè)計(jì);電氣照明

　　0前言

　　節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境,是我國長期的重大方針。當(dāng)前,黨中央提出了建設(shè)“資源節(jié)約型”社會的目標(biāo),大力推廣“節(jié)能省地”型建筑,在“十一五”規(guī)劃綱要中,首次將建筑節(jié)能工程列入國家十大節(jié)能工程。建筑電氣能耗在建筑能耗中占有相當(dāng)大的比例,因此,建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。節(jié)能措施應(yīng)該貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

　　1建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能

　　建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能包含盡可能地減少在輸送、轉(zhuǎn)換、運(yùn)行過程中的損耗及系統(tǒng)使用中的節(jié)能,就建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能而言,主要包括建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)、變壓器節(jié)能和系統(tǒng)運(yùn)行管理節(jié)能。

　　1.1建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

　　根據(jù)用電負(fù)荷容量及其分布、用電設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷等級,合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng),使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行。設(shè)計(jì)應(yīng)從下面幾個方面考慮。

　　(1)供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠,同一電壓等級供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于2級,盡量減少變電級數(shù)過多產(chǎn)生的電能損耗。

　　(2)合理選擇供電電壓。同等情況下,電壓越高,損耗越小。民用建筑用電設(shè)備電壓等級大部分為220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空調(diào)主機(jī)為了達(dá)到節(jié)能目的,經(jīng)方案比較,可以選擇10(6)kV的制冷設(shè)備。

　　(3)變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心,低壓配電間應(yīng)靠近電氣豎井,合理分布供電網(wǎng)絡(luò),使低壓供電半徑控制在200m以內(nèi),供電線路的電壓損失已滿足規(guī)范的允許值,減少線路電壓損失,提高供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

　　(4)在選擇變壓器容量和臺數(shù)時,應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況,綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用,對負(fù)荷合理分配,選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器,使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

　　(5)合理選擇電纜、導(dǎo)線截面。在滿足允許載流量、運(yùn)行電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)前提下,應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面,并應(yīng)從降低電能損耗、減少投資和節(jié)約有色金屬等方面綜合衡量。此外,對于環(huán)形供電方式,為降低線路的電阻值,將開式網(wǎng)運(yùn)行改為閉式網(wǎng)運(yùn)行,同樣可明顯降低線路損耗。

　　1.2變壓器節(jié)能

　　變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是降低其損耗、提高其運(yùn)行效率。變壓器運(yùn)行中的鐵損、雜散損耗是固有的,而銅損是隨負(fù)載率的平方而變化。為降低能耗,除了從自身材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面著手外,還應(yīng)重視變壓器運(yùn)行中的降損,綜合初裝費(fèi),變壓器、高低壓柜、土建投資及運(yùn)行費(fèi)用,又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔?故變壓器節(jié)能措施主要為:

　　(1)合理選擇變壓器容量和臺數(shù),選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器,對負(fù)荷進(jìn)行合理分配,使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

　　(2)選用節(jié)能型變壓器,節(jié)能變壓器具有損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)時應(yīng)首選高效低損的節(jié)能變壓器。如油浸式變壓器已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的S10,S11系列,S11型變壓器與S9型變壓器相比,空載損耗平均降低30%,空載電流平均下降70%。新型干式變壓器SC9系列以及非晶合金變壓器等產(chǎn)品,也都顯示了低損耗的節(jié)能潛力。

　　(3)加強(qiáng)運(yùn)行管理,實(shí)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力用戶內(nèi)部變電所之間宜設(shè)置聯(lián)絡(luò)控制,在負(fù)荷變化情況下,及時投入或切除部分變壓器,防止變壓器輕載和空載運(yùn)行,從而減少損耗。

　　1.3系統(tǒng)運(yùn)行管理的節(jié)能措施

　　(1)用電峰谷調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能,合理用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)涵之一,電是不可儲存的,充分發(fā)揮電力資源的綜合效益,利用電力系統(tǒng)的低谷電能,實(shí)行避峰用電,也是一種間接的節(jié)能降耗辦法。

　　2建筑動力系統(tǒng)節(jié)能

　　由于建筑動力用電設(shè)備通常容量較大,故其消耗的電能亦較大。據(jù)統(tǒng)計(jì),約占整個建筑耗電的40%～60%,如此大容量的動力用電設(shè)備,無疑使我們在節(jié)電方面大有所為。動力系統(tǒng)節(jié)電應(yīng)在滿足工藝要求的前提下,盡可能減少電動機(jī)電能損耗,提高電能的有效利用率。其節(jié)電技術(shù)如下。

　　2.1采用高效率節(jié)能型電動機(jī)

　　采取各種切實(shí)可行的措施,減少電動機(jī)的各部分損耗(主要為負(fù)載損耗及空載損耗)、提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。采用高效率電機(jī)(Y,Y2系列)減少的耗電量與普通標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)相比,其總損耗減少20%～30%,效率可提高3%～6%。

　　2.2根據(jù)負(fù)荷特性合理地選擇電動機(jī)

　　首先,要了解負(fù)荷的特性,然后,根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境及負(fù)載特點(diǎn),選用合適的電動機(jī),提高電動機(jī)及其拖動負(fù)載的運(yùn)行效率,減小損耗。

　　2.3選擇正確的起動方式

　　對于需頻繁起動的電動機(jī)設(shè)備,正確選擇起動方式,將直接影響節(jié)電效果。如直接起動方式,建議除特別小容量(<0.75kW)的電動機(jī)外,應(yīng)盡量不予采用;減壓起動則有利于節(jié)電,故適用于容量較大的電動機(jī)。近年來,在民用建筑中采用變頻器起動的越來越多,因其原理是根據(jù)負(fù)載變化自行調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速使兩者相適應(yīng),從而提高電動機(jī)運(yùn)行效率來達(dá)到節(jié)電目的。

　　2.4輕載電動機(jī)采取降壓運(yùn)行

　　對經(jīng)常處于輕負(fù)荷運(yùn)行的電動機(jī),應(yīng)采用三角一星切換裝置,以達(dá)到“輕載降壓運(yùn)行節(jié)電”的目的。

　　2.5根據(jù)負(fù)載情況對電動機(jī)采取就地補(bǔ)償

　　對距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的大、中容量連續(xù)運(yùn)行工作制的電動機(jī),應(yīng)采取電動機(jī)的無功功率就地補(bǔ)償裝置。

　　2.6選擇合理的控制系統(tǒng),提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率

　　對于納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)管理的動力設(shè)備,可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要,由程序控制其起動和運(yùn)行,同時,還可通過控制系統(tǒng)的負(fù)載來達(dá)到節(jié)能目的。

　　3電氣照明節(jié)能

　　據(jù)估計(jì),我國照明用電量約占總發(fā)電量的10%左右,而建筑照明用電,占建筑耗電的20%～30%,且現(xiàn)有照明裝置以低效照明為主,節(jié)電潛力巨大。照明節(jié)能設(shè)計(jì)主要可從以下幾個方面著手。

　　3.1選擇合理的照度標(biāo)準(zhǔn)和照明方式

　　作為照明節(jié)能的一個重要環(huán)節(jié),照明設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工作面的分布情況選取合理的照度標(biāo)準(zhǔn)值,正確考慮照度標(biāo)準(zhǔn)的高、中、低3檔的照度值;根據(jù)視覺作業(yè)特點(diǎn),選擇合適的照明式,盡量少用一般照明,可考慮非均勻照明、混光照明以及其他靈活的照明系統(tǒng),如設(shè)置照度梯度,使燈光物盡其用,達(dá)到節(jié)能的目的。

　　3.2照明的藝術(shù)效果與節(jié)能相結(jié)合

　　目前,有些照明設(shè)計(jì)一唯偏向于藝術(shù)效果,追求場面宏大,在燈具的選用和布局上不太注重用電和節(jié)約電能問題。所以,必須摒棄一些奢華的設(shè)計(jì)思路,在燈具的藝術(shù)造型和布局型式選擇上能充分考慮節(jié)能的因素,以客觀實(shí)際需求為前提,最大限度地考慮節(jié)能的前提下精心設(shè)計(jì)達(dá)到一定的藝術(shù)效果。

　　3.3進(jìn)行精確的照度計(jì)算

　　建筑電氣照明設(shè)計(jì)中,往往對照度計(jì)算過于粗略,憑經(jīng)驗(yàn)估算,僅憑經(jīng)驗(yàn)估算是不可能把照度值控制在照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差范圍內(nèi),會造成實(shí)際效果與要求不符,或浪費(fèi)能源,所以,要獲得精確的照度,必須通過較為精確的計(jì)算。

　　3.4選擇高效光源

　　光源的效率與電力消耗最為密切,常用各類光源中高壓鈉燈的光效為最高,而熒光燈和金屬鹵化物燈次之,高壓汞燈不高,而白熾燈為最低。按不同的工作場所,選擇相適應(yīng)的高效光源,可以降低電能消耗,節(jié)約能源。故在設(shè)計(jì)中,應(yīng)嚴(yán)格控制使用白熾燈(除了特別需要場所),盡量減少高壓汞燈的使用量;推廣使用細(xì)管徑熒光燈和緊湊型熒光燈;大力推廣高效、壽命長的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。

　　3.5合理選用燈具

　　燈具節(jié)能應(yīng)主要體現(xiàn)在高效率上,若效率過低,則很難用其他方法補(bǔ)救其節(jié)能效果。在GB50034-2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中已明確規(guī)定,室內(nèi)外燈具效率分別高于50%和70%,在所有燈具中,直接型燈具效率最高;帶格柵式和帶保護(hù)罩的燈具效率最低。故在滿足眩光限制和其他特殊要求下,應(yīng)選擇前者。同時,根據(jù)使用現(xiàn)場不同,采用控光合理、光通量維持率高、光利用系數(shù)高、照明與空調(diào)一體化的燈具等,以達(dá)到節(jié)能目的。

　　3.6優(yōu)選啟動設(shè)備

　　照明節(jié)能不應(yīng)忽視啟動設(shè)備的耗電問題,節(jié)能光源只有配有節(jié)能型啟動設(shè)備才能使照明節(jié)能。節(jié)能型啟動設(shè)備自身的能耗低、功率因素高、諧波分量低。

　　3.7充分利用天然光源

　　在工程設(shè)計(jì)中,電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)與建筑專業(yè)配合,從建筑結(jié)構(gòu)方面充分獲取天然光,如開大面積的頂部天窗,利用天井空間與利用屋頂采光,有條件的,可采用光導(dǎo)纖維、棱鏡組反射及導(dǎo)光管等新技術(shù)進(jìn)行采光,提高對自然光的利用。

　　3.8充分利用間接光源

　　采用提高室內(nèi)反射面的反射光量來提高照度,在一些場所,可以利用墻面、頂棚、地面的反射來增加照度,如設(shè)置全反射的鏡面,采用反射系數(shù)高的墻面裝飾材料,使用這些反射面成為間接光源,提高電能的利用率。

　　3.9采用合理的控制方式

　　燈具的控制方式可分為手動控制與自動控制兩種:對于手動控制,一是可適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn),以達(dá)到分區(qū)控制燈光的目的;二是可采用各種類型的節(jié)電開關(guān),如調(diào)光開關(guān)、定時開關(guān)、節(jié)電控制器等,都有顯著的節(jié)能效果。而自動控制,則包括紅外遙控開關(guān)、光電照明控制、中央控制系統(tǒng)及智能照明控制系統(tǒng)等方式,可結(jié)合具體的工程實(shí)際,選用以節(jié)約用電。

　　4結(jié)語

　　建筑電氣領(lǐng)域節(jié)約用電蘊(yùn)含著巨大的潛力,同時,節(jié)能具有重大意義,它不僅能有效地緩和電力供需矛盾,保證國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速、健康的發(fā)展,而且經(jīng)濟(jì)效益顯著,是一種經(jīng)濟(jì)的電力開發(fā)形式。建筑電氣節(jié)能過程,貫穿于項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)、使用等整個周期。作為專業(yè)電氣設(shè)計(jì)人員,應(yīng)該在整個設(shè)計(jì)過程中精心考慮,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行方案比較,從安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能性等方面進(jìn)行綜合考慮,選擇合理的供配電方案,采用先進(jìn)技術(shù),選用高效設(shè)備,實(shí)施電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù),在節(jié)約能源、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時,又保護(hù)了環(huán)境,取得社會效益及經(jīng)濟(jì)效益的雙贏,保證我們高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭,實(shí)行社會的可持續(xù)發(fā)展。