建筑電氣設(shè)計中節(jié)能措施的探討

謝子立

摘要：雖然我國的能源總量很多，但我國亦是個能源消耗大國，尤其是對于有些不可回收的資源，我們更應(yīng)該節(jié)約。由于現(xiàn)在建筑業(yè)的快速發(fā)展，在建筑中安裝電氣亦是浪費資源的一種渠道。本文針對目前建筑電氣節(jié)能中存在的問題進行分析，提出了用電系統(tǒng)的安全節(jié)能措施,并對配電設(shè)備技術(shù)方案進行優(yōu)選。

關(guān)鍵詞：建筑工程；電氣設(shè)計；節(jié)能措施

中圖分類號：TU198文獻標(biāo)識碼： A

一、電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循的原則

電氣節(jié)能的內(nèi)容，在很多現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范中都有所體現(xiàn)。建筑電氣設(shè)計在滿足建筑的本身功能，保證建筑的各項功能穩(wěn)定連續(xù)運行的同時，更要嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計規(guī)范。既不能為了節(jié)能而盲目加大投資，也不能為了一味的節(jié)能而犧牲的建筑物的部分功能。因此，電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

社會責(zé)任感

我們每個人在社會上做的每一件事，就無形的對社會承擔(dān)了一份社會責(zé)任，工程設(shè)計亦是如此。設(shè)計者所設(shè)計出的每一項工程，自工程施工建設(shè)開始，設(shè)計者就開始對它承擔(dān)起終身的社會責(zé)任。建筑節(jié)能是貫徹國家節(jié)約能源法和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大事，設(shè)計者應(yīng)承擔(dān)起國家發(fā)展戰(zhàn)略和后代人生存條件的社會責(zé)任感。

實際性

就是要根據(jù)建筑物本身的使用功能，充分考慮實際經(jīng)濟效益，設(shè)計者不能單單純?yōu)榱斯?jié)能增加額外的建設(shè)費用，必須保證增加的建設(shè)資金可以在規(guī)定的時間內(nèi)通過電能的節(jié)省加以彌補。故合理選擇節(jié)能措施十分重要。

適用性

就是基于滿足在在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，為建筑設(shè)備運行提供必需的動力，按照用電設(shè)備對于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求，來優(yōu)化供配電設(shè)計，促進電能合理利用。

節(jié)能性

就是通過合理的設(shè)計及運行方案減少不必要的能源損耗。在民用建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)采用成熟、有效的節(jié)能措施，降低電能消耗。

二、變壓器節(jié)能措施

變壓器所消耗的電能很大，據(jù)統(tǒng)計，變壓器自身所消耗電能約占全國所有發(fā)電量的5% 。所以，如何降低變壓器本身能耗成為建筑電氣節(jié)能中關(guān)注的焦點之一。

通過降低變壓器負(fù)載率可以節(jié)約變壓器的用電損耗，但會造成工程投資提高，所以變壓器的節(jié)能措施實質(zhì)就是降低有功功率損耗提高其運行效率。變壓器的有功功率損耗分為兩部分，即空載損耗( 簡稱鐵損) 和負(fù)載損耗( 簡稱銅損) 。

有功功率損耗為:

△Ph=Pa+Pkβ2

三、照明系統(tǒng)節(jié)能措施

（一）充分利用自然光。自然光是一種綠色能源，在我們的生活中取之不盡用之不竭，充分利用好這種能源，可以很好的減少照明用電，從而達到了節(jié)能的目的。利用自然光的方法有導(dǎo)光管法，棱鏡多次反射法、光電效應(yīng)法等。

（二）合理選擇照明燈具。要實現(xiàn)照明節(jié)能，就要選擇高效的照明光源。燈具效率高，單位面積的耗電量就會下降。在選擇燈具時，盡量不使用白熾燈，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比較高的燈具。燈具的選擇還和照明場所的高度有關(guān)，如果照明場所需要將燈具懸掛較高，則需選用金屬鹵化物燈，懸掛較低的場所可選用高效節(jié)能熒光。

（三）合理選擇控制方式。對于不同的場所選擇不同的控制方式。每個照明開關(guān)所控制的燈具數(shù)量不宜過多。在照明面積大的場所，采取分區(qū)域控制燈具，并適當(dāng)增加開關(guān)數(shù)量，以便在陽光充足或照明質(zhì)量要求不高的情況下，并且在不影響正常活動的前提下關(guān)閉一部分燈具，達到節(jié)約用電的目的。

四、電力電纜節(jié)能措施

由于電力電纜的損耗占輸入電能4%左右，影響其損耗的原因主要有供電方式和各導(dǎo)線的截面積，所以，在電氣設(shè)計中應(yīng)充分考慮負(fù)荷用電性質(zhì)，負(fù)荷容量以及供電距離等眾多因素。由于電纜上存在電阻，所以當(dāng)有電流通過時會產(chǎn)生功率損耗，因此在工程中應(yīng)減少導(dǎo)線長度， 線路鋪設(shè)時應(yīng)盡量走直線避免彎路及回頭路，以減少導(dǎo)線長度。變壓器供電中心應(yīng)盡量靠近工程負(fù)荷中心，低壓線路供電半徑應(yīng)小于150m為宜，并且在合理情況下線路越短越好。建筑物每層大于1萬m2時宜考慮設(shè)置兩個變電所，另外低壓配電室應(yīng)盡量靠近電氣豎井，不要產(chǎn)生倒送電的情況.單相用電設(shè)備應(yīng)均勻接在三相供電系統(tǒng)以降低電網(wǎng)中三相不平衡度，供電網(wǎng)絡(luò)的電壓損失率應(yīng)盡量小于2% 。對于線路較長的在滿足載流量、導(dǎo)熱性、保護配合及電壓損失所選定的截面的情況下，宜適當(dāng)加大導(dǎo)線截面，但也應(yīng)考慮加大導(dǎo)線截面所增加的造價成本，所以應(yīng)在技術(shù)性與經(jīng)濟性兩個方面進行合理比較，以確定其導(dǎo)線截面大小。

五、電動機的節(jié)能措施

在建筑電氣中動力系統(tǒng)的能耗也是主要能耗之一，而動力系統(tǒng)中主要是電動機消耗電力，因此降低電動機的電能損耗應(yīng)從電動機的自身進行考慮。對電動機的選擇時應(yīng)該注意其的負(fù)荷特性，弄清所帶負(fù)荷是連續(xù)的還是斷續(xù)的。如果為連續(xù)負(fù)荷要了解電動機的輸出功率是否與各種負(fù)荷相匹配，如果是風(fēng)機和泵等平方遞減負(fù)荷特性，在輕載時打開風(fēng)門和閥門，采用調(diào)速電動機在低速運行可以節(jié)約電能。如果是斷續(xù)負(fù)荷時，要了解輕負(fù)荷時能否停止電動機的運行或運行中能否把多余的能量釋放出來。如果即使輕負(fù)荷時也不能停止電動機的工作，則應(yīng)考慮采用交流變頻調(diào)速裝置。在民用建筑中動力負(fù)荷主要是風(fēng)機和水泵類電機，所以對風(fēng)機和水泵采取節(jié)能措施具有很好的實用意義。水泵的工作特點是其流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚程與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比，當(dāng)流量減少一半時采用調(diào)速方法將電動機轉(zhuǎn)速降低一半，則此時電動機的軸功率只是額定功率1/8,對于需要變流量運行的水泵采用調(diào)速技術(shù)可大幅度降低能耗F 目前，變頻調(diào)速是一種高效能調(diào)速方式，可以在保持正常轉(zhuǎn)差率下運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)無級調(diào)速。同時，可以在低速運行時使電動機輸出最大轉(zhuǎn)矩不變，起到節(jié)能降耗目的。相對于初期投資而言，采用軟起動器是另一種節(jié)能措施，軟起動器是按起動時間逐步調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此起動平穩(wěn)，起動完畢后則全壓投入運行。軟起動器也可采用測速反饋&電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制晶閘管導(dǎo)通角以達到轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。軟起動器通常用在電動機容量較大&又需要頻繁起動的水泵設(shè)備中及附近用電設(shè)備對電壓的穩(wěn)定要求較高的場合。

六、諧波治理措施

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。例如計算機系統(tǒng)，開關(guān)電源，電子熒光整流器等導(dǎo)致配電系統(tǒng)的電壓、電流發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波。惡劣的諧波環(huán)境將會對智能建筑中用電設(shè)備和系統(tǒng)造成巨大的危害。 在實際工作中，由于諧波具有多發(fā)性、隨機性和不可重復(fù)性，導(dǎo)致智能建筑中的各種電氣設(shè)備性能下降、無法工作的現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，為保證現(xiàn)代智能建筑中各種不同類型設(shè)備和計算機及精密電子裝置正常、可靠、高效地運行，必須要采取相應(yīng)措施，確保用電設(shè)備的使用壽命。

諧波治理的主要措施有：①采用有源濾波，無源濾波裝置；②加裝交流濾波裝置；③加裝動態(tài)無功補償裝置；④改善三相不平衡度；⑤改變諧波源的接線方式和工作方式。

七、供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

變電所的位置應(yīng)深入或接近負(fù)荷中心，且接近電源側(cè)，亦要進出線方便，減少供電距離，以縮短供電半徑，減少線路損耗。

導(dǎo)線應(yīng)選用電導(dǎo)率相對較小的材料做導(dǎo)線。工程設(shè)計中通常選用銅芯線纜，按經(jīng)濟電流密度法合理選擇導(dǎo)線截面，以減少損耗。在實際施工布線時，應(yīng)盡量使線路走直線或最短距離，低壓線路還要不走或者少走回頭線。

合理提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，減小電能損耗。我們知道在供配電系統(tǒng)中，一些用電設(shè)備會產(chǎn)生滯后的無功電流，增加了系統(tǒng)中的無功功率。為了降低無功功率，減小損耗，通常采用以下辦法：在設(shè)計中合理正確的選擇電動機、變壓器等設(shè)備來提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，當(dāng)自然功率因數(shù)偏低時，應(yīng)采用電容器就地補償，就地補償方式為集中補償，單獨補償，高壓電容補償和低壓電容補償。一般住宅小區(qū)采用的補償方式就是變電所低壓側(cè)集中補償。

供配電系統(tǒng)設(shè)計采用的設(shè)備，應(yīng)符合國家或行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用和節(jié)能的成套設(shè)備和定型產(chǎn)品，不得采用淘汰產(chǎn)品。

總而言之，電氣的節(jié)能在我國的節(jié)能領(lǐng)域是很重要的一個部分，由于我國現(xiàn)在資源的日漸匱乏，所以建筑業(yè)的節(jié)能是勢在必行的。在為人類提供健康、舒適、安全的居住、工作和生活空間的同時，又能行之有效地節(jié)約能源，這是每一個設(shè)計人員必須思考的問題。

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