建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)途徑

續(xù)亞強(qiáng)

（重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 涪陵 408000）

1 我國(guó)能源現(xiàn)狀

能源短缺是世界性難題，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，是全世界共同關(guān)注的重大課題。就我國(guó)目前的國(guó)情看，人均能源不足世界人均水平的一半，同時(shí)能源利用率也很低，約為30%（日本的能源利用率達(dá)60%左右），單位建筑面積能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的2~3倍，再加上我國(guó)龐大的能源需求總量，致使我國(guó)成了世界上典型的無可爭(zhēng)議的能源消耗大國(guó)。

我國(guó)的建筑行業(yè)近十年來發(fā)展異常迅猛，這對(duì)拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善民生起到了極大地促進(jìn)作用，但其能源消耗量卻十分巨大。因此，國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要，首次將建筑節(jié)能工程列入了國(guó)家十大節(jié)能工程，而電氣能耗在建筑能耗中又占有相當(dāng)大的比例，因此，建筑電氣設(shè)計(jì)能否做到最大限度地節(jié)能就顯得尤為重要。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

要做好電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)思想上首先要重點(diǎn)強(qiáng)化以下3個(gè)原則。

2.1 電氣設(shè)計(jì)全面優(yōu)化原則

最優(yōu)化是指各方面指標(biāo)配套銜接，統(tǒng)籌兼顧，達(dá)到最佳的理想狀態(tài)。民用電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，就是要求在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，既要達(dá)到建筑功能的標(biāo)準(zhǔn)，也不能僅為節(jié)能而增加投資，應(yīng)使用電設(shè)備負(fù)荷容量、電能質(zhì)量、供電可靠性達(dá)到最好，設(shè)備控制方便，運(yùn)行方式處于最佳，同時(shí)還要達(dá)到安全技術(shù)要求。只有這樣，才能使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在保證適用性、安全性的基礎(chǔ)上，使電氣節(jié)能設(shè)計(jì)成為最優(yōu)化方案。

2.2 保證設(shè)備最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要著力于滿足房屋的各種功能要求，同時(shí)按設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式選擇設(shè)計(jì)，以提升設(shè)備的運(yùn)行效率。如：滿足照明的照度、色溫，滿足空調(diào)的溫度，滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無阻等。在滿足這些功能要求后，就應(yīng)充分考慮選用設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，如合理調(diào)整負(fù)荷、確定好設(shè)計(jì)系數(shù)等等，最大限度地提升設(shè)備的運(yùn)行效率，從而達(dá)到節(jié)約電能、創(chuàng)造最佳經(jīng)濟(jì)效益的目的。

2.3 追求節(jié)能效益原則

節(jié)能最直接的著眼點(diǎn)，應(yīng)首先考慮剔除那些不必要的與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的多余的能量消耗，然后才是再考慮采取什么樣的措施節(jié)能。采用的節(jié)能措施如通過正確的設(shè)計(jì)或采用節(jié)能設(shè)施來控制變壓器損耗、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無功、減少輸電線路上的有功損耗、控制光源多余的照明強(qiáng)度及覆蓋范圍等等都應(yīng)進(jìn)行節(jié)能效益的比較，不能單方面的加大節(jié)能投入，要綜合考慮節(jié)能效益，即應(yīng)該計(jì)算增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)通過用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用獲得合理的回報(bào)，但這種回報(bào)也不能光算經(jīng)濟(jì)帳，還得考慮社會(huì)效益和大環(huán)保要求。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 合理設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)

（1）建筑用配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循簡(jiǎn)單靈活，有較大的適應(yīng)性的原則。如對(duì)10kV配電系統(tǒng)，其組線方式就應(yīng)盡量以環(huán)式為主，當(dāng)然根據(jù)負(fù)荷的分布情況也可采用放射式或樹干式接線網(wǎng)絡(luò)。

（2）變壓器安裝應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷的容量及分布，盡量安排在負(fù)荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低電能損耗，節(jié)約有色金屬，減少電壓損失，提高供電質(zhì)量。

（3）要最大限度地降低線路損耗。可以通過合理確定電氣功能用房及之前闡述的變壓器的位置，以減少供電半徑；優(yōu)選線路路徑，避免交叉重復(fù)和繞行；適當(dāng)加大導(dǎo)線截面；對(duì)系統(tǒng)無功實(shí)施就地補(bǔ)償，盡可能減少無功輸送損耗等來達(dá)到目的。

3.2 正確選擇電壓等級(jí)

（1）城鎮(zhèn)的高壓配電電壓應(yīng)選擇以10kV為主，低壓配電采用220V/380V，這有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（2）小負(fù)荷用戶用電應(yīng)直接連接就近的低壓電網(wǎng)，而當(dāng)電力用戶的計(jì)算容量較大或供電距離較長(zhǎng)時(shí)（如單臺(tái)負(fù)荷大于250kW等），就應(yīng)按高壓供電進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 選擇低損耗變壓器

變壓器損耗由銅損和鐵損構(gòu)成，鐵損則包括渦流損耗和磁滯損耗，是基本不變的，主要受硅鋼片的性能和鐵芯制造工藝這些固有因素的影響。因此，從減少鐵損的角度，就應(yīng)注意選擇節(jié)能型的變壓器，如選采用高導(dǎo)磁硅鋼片的，對(duì)鐵芯疊片方式進(jìn)行了節(jié)能型改進(jìn)的變壓器設(shè)備等等。

變壓器銅損的大小則由繞組的電阻和電流的大小確定，所以，要減少銅損就應(yīng)盡量選擇繞組電阻較小的銅芯變壓器。

3.4 精心設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)，原則是要在保證照明質(zhì)量的前提下，最大限度的利用光能，具體可從以下方面著手:

（1）盡可能利用自然光源。天然光源是取之不盡的環(huán)保能源，民用建筑獲得較多的自然光，可以提高室內(nèi)溫度，省掉照明能耗，同時(shí)也有益于人們對(duì)環(huán)保的需求。所以，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理確定好建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn),盡可能利用自然光源，在具體的措施上，可以采用反射高窗、采光擱板等，增加對(duì)自然光源的利用。

（2）采用合理的控制方式。應(yīng)充分利用天然光的照度變化，決定電氣照明點(diǎn)亮的范圍，實(shí)行一般照明的分區(qū)控制和適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)，改變?nèi)_的習(xí)慣，以達(dá)到有效地節(jié)能。還可采用各種類型的節(jié)電開關(guān)，如在旅館客房設(shè)置節(jié)能控制型總開關(guān)，對(duì)居住建筑有天然采光的樓梯間、走道燈（應(yīng)急照明除外)采用節(jié)能自熄開關(guān)等。對(duì)公共場(chǎng)所、室外照明，可采用集中控制遙控管理的方式或采用自動(dòng)控光裝置等。

（3）選用高效光源和電氣附件。照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等。照度標(biāo)準(zhǔn)不可隨意更改，這就需要有效地控制單位面積燈具安裝功率。一般場(chǎng)所應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育場(chǎng)館的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

電氣附件也應(yīng)注意選用節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，如目前的電子鎮(zhèn)流器與傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器相比較，就具有啟動(dòng)電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)電效果顯著，環(huán)保效果好。

3.5 重視建筑電氣設(shè)備節(jié)能

（1）空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。建筑物內(nèi)的用電設(shè)備基本上分為照明燈具、電熱用具及各類電動(dòng)機(jī)。目前，電動(dòng)機(jī)尤其是交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常頻繁，節(jié)能潛力較大。眾所周知，空調(diào)系統(tǒng)是建筑中的用電大戶，特別是中央空調(diào)系統(tǒng)。近年來，隨著智能建筑的發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制潛能越發(fā)突出，如：冷凍水與冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化控制；冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制；熱交換系統(tǒng)溫差與流量的優(yōu)化控制；變風(fēng)量系統(tǒng)等控制技術(shù)，都可以在很大程度上減少電力能源消耗。

（2）動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能。作為動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)，從家用電器到民用建筑設(shè)備，以及各行各業(yè)都用得很多，其耗電量也十分巨大。減少電動(dòng)機(jī)電能損耗的主要途徑就是要提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)，如采用高效率電動(dòng)機(jī)，最大限度地減少電動(dòng)機(jī)的空載損耗及負(fù)載損耗；根據(jù)負(fù)荷特性合理地選擇電動(dòng)機(jī)，避免“大馬拉小車”；對(duì)輕載電動(dòng)機(jī)采取降壓運(yùn)行，減少啟動(dòng)消耗；根據(jù)負(fù)載情況對(duì)電動(dòng)機(jī)無功功率進(jìn)行就地補(bǔ)償，提高運(yùn)行效率；對(duì)需要根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)的設(shè)備采用調(diào)速電機(jī)，以改進(jìn)控制方式等等，通過這些措施，就可以大大改善動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能效果。

綜觀整個(gè)建筑電氣節(jié)能工程，環(huán)節(jié)繁多，潛力巨大。要想取得最佳的節(jié)能效果，首先就要認(rèn)真對(duì)待建筑節(jié)能設(shè)計(jì)這個(gè)初始環(huán)節(jié)，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做充分考證研究的基礎(chǔ)上，從配電網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備選型、控制方式等多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能增效的目標(biāo)。

[1]劉澤源，孟新林.論建筑行業(yè)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與發(fā)展[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2007.

[2]張利.談現(xiàn)代房屋建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)觀[J].建筑學(xué)報(bào)，2009，（3）．

[3]鄒德義.中國(guó)現(xiàn)代建筑史[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．