建筑樓宇中的電氣節能綜合措施研究

王國峰

（上海市外高橋保稅區新發展有限公司，上海 200131）

1 前言

隨著現代科學技術的發展，人民生活水平的不斷提高，能源消耗也不斷增加。據有關資料統計表明：我國國民生產總值每增長1%，能源消耗就要增長1.5%，與其合理的比例：國民經濟每增長1%，能源消耗只增長0.8%，相差較遠。中國經濟的快速增長不能建立在高能耗的基礎上，這樣得不償失。節約能源，保護環境是我國長期的重大方針，也是全世界所關注的重要課題。

2 照明系統節能

照明節電具有良好的經濟效益和社會效益,將常用場所的照明功率密度限值作為強制性條文執行，旨在使照明達到高效、節能、舒適、有益環境和提高工作效率。照明節能設計主要可從以下幾個方面著手：

2.1 節能照明光源的選用

熒光燈主要使用于層高4.5m以下的房間,如辦公、商店、教室、圖書館、公共場所等。熒光燈應以直管熒光燈為主，直管熒光燈應選用細管徑型(d<26mm),有條件時應選用直管稀土十三基色細管熒光燈,以達到光效高、壽命長、顯色性好的要求。一般室內空間高度大于4.5m且對顯色性有一定要求時,宜采用金屬鹵化物燈，如體育場館、高大工業廠房、商業場所等，因其高顯色性、長壽命、光效高的特點使其替代了熒光高壓汞燈。高壓鈉燈的發光特性與燈內的鈉蒸氣壓有關,標準高壓鈉燈光效高,顯色性較差,適用于顯色性無要求的場所;對顯色性要求較高的場所，選用顯色性改進型高壓鈉燈，高壓鈉燈可進行調光,光輸出可以調至正常值一半,系統的功耗減少到正常值的65%。

2.2 根據照明部位的燈光布置形式和環境條件

選擇合適的照明控制方式房間有多列燈具時,按與側窗平行控制;生產場所按車間、工段、工序分組控制;電化教室、會議室、報告廳等場所,按靠近或遠離講臺分組控制。建筑科技的飛速發展,讓燈具的控制方式更加個性化、人性化、智能化，例如，人體感應或動靜感應開關,智能化面板開關等新的控制方式逐步進入到我們的身邊。

2.3 智能照明控制系統

采用智能照明控制系統的主要目的是節約能源,智能照明控制系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件,對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，根據不同切合、不同的人流量,進行時間段、工作模式的細分,關掉不必要的照明,在需要時自動開啟,實現節能。這種自動調節照度的方式,充分利用室外的自然光,只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節通過對照明燈的工作狀態科學的管理和控制節電效果十分明顯，一般可達30%以上。

2.4 積極推廣使用新型光源

發光二極管(LED)被稱為“綠色光源”,白光LED理論發光光效可達2001m/W,目前實驗室里已經達到1001m/W,501m/W的產品已進入市場，其較同等亮度的白熾燈耗電減少約80%,節能潛力巨大;隨著LED的迅速發展，發光光纖得以廣泛應用，與LED光源結合，發光光纖現已在建筑物立面裝飾、室內裝飾及水下裝飾廣泛使用;室外照明可選用太陽能燈具。

3 電動機節能設計

電動機在工程中的應用已相當廣泛，其用電量亦占總用電量的大部分，在設計時選用優質高效的電動機是重要的節能措施。

3.1 選用高效率電動機

提高電動機的效率和功率因素，是減少電動機的電能損耗的主要途徑。與普通電動機相比，高效電動機的效率要高3%~6%,平均功率因數高7%~9%,總損耗減少20%~30%,因而具有較好的節電效果。所以在設計和技術改造中，應選用YYZYZR等新系列高效率要高3%~6%,平均功率因數高7%-9%,總損耗減少20%~30%,因而具有較好的節電效果。所以在設計和技術改造中,應選用YYZYZR等新系列高效率電動機,以節省電能。

3.2 選用交流變頻調速裝置

推廣交流電機調速變電技術，是當前我國節約電能的措施之一。采用變頻調速裝置，使電機在負載下降時,自動調節轉速,從而與負載的變化相適應，即提高了電機在輕載時的功率,達到節能的目的。目前，用普通晶閘管GTR(大功率晶體管)GTO(門極可關斷開關)IGBT(絕緣門雙極晶體管)等電力電子器件組成的靜止變頻器對異步電動機進行調速已廣泛應用。

3.3 選用軟啟動器設備

比變頻器價格便宜的另一種節能措施是采用軟啟動器。軟啟動器設備是按啟動時間逐步調節可控硅的導通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續調節，因此啟動平穩，啟動完畢，則全壓投入運行。軟啟動器也可采用測速反饋、電壓負反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導通角，以達到轉速隨負載的變化而變化。軟啟動器通常用在電機容量較大、又需要頻繁啟動的水泵設備中，以及附近用電設備對電壓的穩定要求較高的場合。

4 變壓器的節能設計

減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計算：

ΔP＝PO＋β2PK

式中ΔP-變壓器的有功損耗（KW）

PO-變壓器的空載損耗（KW）

PX-變壓器的短路損耗（KW）

β－變壓器的負載率

4.1 作為變壓器的空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關，與負荷大小無關，所以在選用變壓器時最好選擇節能型變壓器如S11、SL11、SC11等。它們采用優質冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，減少鐵芯渦流損耗，45度全斜度接縫結構使接縫密合性好，減少了漏磁損耗。

4.2 PK是變壓器額定負載傳輸的損耗又稱變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，并與負荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器。β2PK用微分求它極值時，是在β＝50%時每千瓦的負荷，此時變壓器的能耗最小，但在β＝50%負載率時僅減少變壓器的線損，并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節能的。綜合初裝費，變壓器、高低壓柜、土建投資及運行費用，又要使變壓器在使用期內預留適當的余量，變壓器最經濟節能運行的負載率一般在75%-85%之間。

4.3 在選擇變壓器容量和臺數時，應根據負荷情況，綜合考慮投資和年運行費用，對負荷合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效低耗區內。

5 結語

目前，電氣系統設計節能是建筑節能所倡導的，電氣設計師通過選擇合理的供配電方案、使用節能變壓器、采用高光效、壽命長、污染小的光源、燈具以及選用合理的照明設計方案等措施為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動空間，使居住者真正感受到綠色節能建筑的存在。建筑電氣的節能設計發展潛力很大。若從現在開始實施國家所要求的節能措施，據有關方面估算，所節約的能源將是十分可觀的，因此，建筑電氣設計工程技術人員應在滿足功能需求的前提下拿出一套符合各種技術指標、行之有效而又切實可行的節能措施。

[1]楊航超.建筑電氣節能設計及照明節能設計的探討，燈與照明，2006

[2]江祥明.淺析建筑電氣照明設計的節能措施，建筑科學，2009.