在建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)措施

【摘要】 闡述了建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則，從線路選擇、功率因數(shù)補(bǔ)償、照明調(diào)光設(shè)備三方面論述了電氣設(shè)計(jì)中的幾種節(jié)能方法，建筑節(jié)能是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的國(guó)策，作為建筑電氣設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)中從建筑設(shè)備監(jiān)控、建筑照明以及新技術(shù)等方面采用節(jié)能技術(shù).遵循電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，重點(diǎn)從變壓器的選擇，供配電系統(tǒng)及線路設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)功率因數(shù)、照明節(jié)能、電動(dòng)機(jī)節(jié)能節(jié)電型低壓電器的選用，著眼于電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，重點(diǎn)從變壓器的選擇、供配電系統(tǒng)及線路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、照明節(jié)能、電動(dòng)機(jī)節(jié)能、節(jié)電型低壓電器的選用等多個(gè)方面和角度，論述了建筑電氣節(jié)能的技術(shù)措施及其在工程設(shè)計(jì)中的合理應(yīng)用，以達(dá)到良好的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】 電氣節(jié)能；照明節(jié)能； 線路損耗

【中圖分類(lèi)號(hào)】 F416.6

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B

【文章編號(hào)】 1005-1074(2008)08-0279-01

1 前言

我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，已建項(xiàng)目的總建筑面積約為400億m²，每年還以十幾億m²的速度遞增。目前，我國(guó)建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的27％左右(根據(jù)建設(shè)部和國(guó)家建材局的統(tǒng)計(jì))。到2020年，全國(guó)將新增建筑面積約200億m²，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例將更高。在民用建筑中，電能的消耗大致上是：空調(diào)用電占到建筑用電的4O％～5O％給排水等設(shè)備用電占1 0％～15％，照明用電占1 5％～25％．其他設(shè)備用電占10％～15％左右。從以上可以看出，在建筑耗能方面空調(diào)占到了舉足輕重的作用，其次是照明和給排水。因此在這些方面節(jié)能，是可以收到很好的效果而從住宅耗能來(lái)看，由于我國(guó)南北地域的差異，氣候不同的原因，北京地區(qū)耗電為1 O～20kWh／m²·年上海地區(qū)1 8～26kWh／m²·年：廣州地區(qū)還略要高些。然而公共建筑的年耗電量卻比住宅要高出許多，據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計(jì)，公共建筑耗電量達(dá)到了100～300kWh／m²·年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于住宅用電。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原則和途徑

設(shè)計(jì)時(shí)首先找出哪些方面的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗、電能傳輸線路上的有功損耗，都是無(wú)用的能量損耗；又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)的調(diào)光技術(shù)、控制技術(shù)使其能耗降低。由于線路上存在電阻，有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。其公式為：△P=3I_φ²R×10^-3

其中，Iφ為相電流，A；R為線路電阻，Q。

例如，在L=100 m的VV-3×50+2×25的電纜上傳輸60 kW，cosθ=0．8的電能，其有功損耗量，可由以下步驟求得：Iφ=113．6 A。芯線溫度70℃的50m²銅芯線每公里電阻R₀=0．44， R=0．1×0．44=0．0440。

AP=3×113．6²×0． 044×10^-3=1．704 kW。從以上可看到，線路上的功率損耗相當(dāng)于每6 m的線路上安一個(gè)100 W的燈泡。在一個(gè)工程中，線路左右上下縱橫交錯(cuò)，小工程線路全長(zhǎng)不下萬(wàn)米，大工程更是不計(jì)其數(shù)，所以線路上的總有功損耗是相當(dāng)可觀的，減少線路上的能耗必須引起設(shè)計(jì)重視。

3 建筑電氣節(jié)能的主要措施

在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中．應(yīng)首先考慮選用高效節(jié)能的產(chǎn)品，以期降低系統(tǒng)自身的能耗。如對(duì)電力變壓器的選擇應(yīng)綜合考慮其銅損和鐵損，選擇損耗小的變壓器。將節(jié)能變壓器作為工程設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)品選型的首選。另外在變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要認(rèn)真考慮不同負(fù)荷時(shí)變壓器有可能投入和切除的方法和手段，例如有的建筑夏天采用集中空調(diào)．設(shè)置了由電制冷的冷凍機(jī)，而冬季采暖則利用市政熱源，對(duì)于這樣的系統(tǒng)，變壓器在冬季時(shí)則負(fù)荷率很低。為了能有效減少不必要的損耗，可以將相關(guān)的變壓器停止運(yùn)行．這樣將可以節(jié)省可觀的能源。變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是：降低其有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率。變壓器的有功損耗按下式計(jì)算：

P_b=P_o+β×P_i

式中 Pb——變壓器的有功損耗；P0——變壓器的空載損耗；P1——變壓器的有載損耗；Pk——變壓器的負(fù)載率。P0又稱鐵損，它由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝，所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，如s9、SL9型油浸變壓器或SC9型干式變壓器。是功率傳輸?shù)膿p耗，即變壓器的銅損，它與流過(guò)繞組電流的平方成正比。當(dāng)P0=β²×Pk時(shí)變壓器的效率最高。

因此在選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器。β²P k用微分求它極值時(shí)，是在β=50％時(shí)每千瓦的負(fù)荷，此時(shí)變壓器的能耗最小，但在β=50％負(fù)載率時(shí)僅減少變壓器的線損，并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的。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)挠嗔浚儔浩髯罱?jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率一般在75％～85％之間。

3.1 照明標(biāo)準(zhǔn)值 照明燈具及其附屬裝置的選擇在實(shí)際的應(yīng)用中，以上各類(lèi)光源很少單獨(dú)使用。光源必須配備各種燈具．才能真正體現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。

在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)中，還應(yīng)注意燈具的配光曲線，這是我們進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的依據(jù)之一。在附屬裝置的選擇方面主要是針對(duì)鎮(zhèn)流器。從熒光燈到HD的高壓鈉燈，金屬鹵化物燈，均需采用鎮(zhèn)流器。在《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第5章給出了各類(lèi)民用和工業(yè)建筑的照明標(biāo)準(zhǔn)值．為了與國(guó)際照明委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)相一致，不同房間或場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)值僅給出一個(gè)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)所設(shè)計(jì)的工程．參照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。若有必要時(shí)也可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上適當(dāng)加以調(diào)整，另外第5章在給出照明標(biāo)準(zhǔn)值的同時(shí)，還給出了統(tǒng)一眩光值(UGR)和顯色指數(shù)(Ra)，這是以往標(biāo)準(zhǔn)中所沒(méi)有的。是參照國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)工作場(chǎng)所照明》(S008／E-2001)制定的。

3.2 照明設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的制定，為我們進(jìn)行照明設(shè)計(jì)提供了可遵循的依據(jù)，在以往的照明設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問(wèn)題是：光源選擇不合適；沒(méi)有認(rèn)真分析和考慮照明工作場(chǎng)所的性質(zhì)。

4 減少線路上的電能損耗

線路上的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減少線路電阻R：R=ρ×L/S式中，P為電導(dǎo)率；為導(dǎo)線長(zhǎng)度；S為導(dǎo)線截面積。

因此減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手：①選用電導(dǎo)率P較小的材質(zhì)作導(dǎo)線，銅芯最佳。②配電室或配電箱應(yīng)位于負(fù)荷中心，減少配電導(dǎo)線長(zhǎng)度L，以減少來(lái)回線路上的電能損失。③適當(dāng)增大導(dǎo)線截面S，對(duì)于比較長(zhǎng)的線路，除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失所選定的截面，應(yīng)再加一級(jí)導(dǎo)線截面，這樣可以延長(zhǎng)導(dǎo)線的使用壽命，減少線路的損耗，減少火災(zāi)危險(xiǎn)，而且提高了供電質(zhì)量，并為負(fù)荷的發(fā)展留有余地。

5 結(jié)束語(yǔ)

民用建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施還有很多，理性設(shè)計(jì)的思維方式和科學(xué)程序的把握，是提高綠色建筑環(huán)境效益，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的基本保證。并且要求關(guān)注建筑的全壽命周期，從建筑全壽命周期的思路出發(fā)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們需要認(rèn)真予以考慮，并切實(shí)進(jìn)行實(shí)施的，爭(zhēng)取使我國(guó)建筑能耗下降，從民用建筑電氣設(shè)計(jì)方面，只要掌握以上措施，便能達(dá)到節(jié)約能源的理想效果。

6 參考文獻(xiàn)

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