淺析公共建筑中電氣設備的節能措施

董 振

(淮南市建發規劃設計研究院有限公司，安徽 淮南 232001)

1 公共建筑電耗調查

經預計，2020年底我國的建筑能耗將達到社會總能耗的46.7%。隨著經濟的發展，我國大型公共建筑數量日益增加，該類建筑具有體量大、數量多、使用功能多和用電能耗大的特點，具體包括在采暖、空調、供水、照明、消防和電梯等方面的能耗。公共建筑用電能耗調查結果顯示，采暖空調占45%，電梯占5%，照明占20%，給排水占10%，其它設備占20%。調查結果同時表明大型公共建筑能耗存在嚴重浪費的突出問題。《中華人民共和國節約能源法》和《民用建筑節能條例》中指出，為了促進經濟社會協調可持續發展，國家鼓勵、支持節能科學技術的研究、開發、示范和推廣，促進節能技術創新與進步。因此，公共建筑中電氣設備節能潛力較大，是電氣專業工程師急需解決的問題。

2 設備用電存在的問題

(1)大型公共建筑中的人員密度較大，外圍護結構面廣，中央空調的冷負荷和熱負荷也較大，中央空調系統的各種機電設備運行能耗可觀。目前存在多種動力設備沒有自動控制和節能優化策略的現狀，管理粗放。

(2)給水系統分區不合理，未充分利用市政供水管網壓力，造成水泵的用電能耗增加。

(3)照明系統沒有實行分區分時控制；照明燈具使用存在T5，T8燈管和螺口燈等傳統或普通的功率較大燈管，未選用高效率的LED節能型產品。

(4)電梯沒有采用能量回饋裝置，無法有效回收運行過程中的勢能，造成大量的能源浪費。變頻器調速電梯均采用電阻消耗電容中儲存電能的方法來防止電容過壓，但是電阻耗能不僅降低了系統的效率，產生的熱量還惡化了電梯控制柜及其機房的環境。這種方法效率很低，而且對周圍環境影響很大，為了給機房散熱，必須加裝空調和風機設備，有些情況下，給機房降溫的空調耗電量甚至超過了電梯本身的耗電量。

3 節能措施

(1)設有中央空調系統的公共建筑，其動力設備的種類多且功率大，是節電的重點，主要采取措施是設置智能化弱電控制系統。建議在機房內增設建筑設備自動化(BAS)控制系統，其中之一的集散型控制系統(DCS)應用較為廣泛。DCS采用分散控制，集中操作，分級管理的模式，利用綜合布線將制冷機組、冷凍水泵、熱源動力、冷卻水泵、冷卻塔風機、熱水循環泵綜合成一個系統，并在每個動力設備點設置現場控制器(DDC)，可實現冷水機組的集中群控。冷凍水泵和冷卻水泵為變頻控制方式，通過檢測冷凍水和冷卻水總供回水管之間壓差傳感器的值，將信號傳至現場DDC，經過PID算法后發出調節信號控制水泵的運行的頻率；冷卻塔風機的變頻控制主要是控制冷卻水的溫度恒定，使冷卻塔在最高能效范圍內運行，大幅度降低能耗，實現節能的最終目的。整個控制系統能夠確保空調設備根據實時的空調負荷進行最優的節能運行。

(2)對整個建筑的給水系統進行合理分區，針對性地改變供水方式，可以大大降低給水泵的用電量。在建筑的低區采用市政管網壓力直接供水，免去該區供水用電能耗；在中高區采用無負壓供水設備和不同型號變頻水泵組合的方式，可以疊加原有的市政管網壓力，從而減小水泵的揚程，降低加壓水泵的耗電量。

(3)在已使用的公共建筑中，常用的燈具一般有普通熒光燈、LED球泡、普通燈泡、節能燈泡等。在不降低室內照度水平的情況下，LED燈管具有較好的節能效果。測試表明，同樣的照度值時，LED燈管與普通熒光燈、普通燈泡、節能燈泡相比，節能率分別為50%，80%和30%。目前LED節能燈的發光效率已達到80～120lm/W，具有節能、環保、長壽命、抗震、安全、不傷眼、無蚊蟲煩惱及應用靈活等優點。如對某大型寫字樓進行綠色照明改造，原先的辦公空間全部使用0.6m的T5節能燈(22W)，走道和附屬房間基本采用1.2m的T5節能燈(44W)。經物業管理部門統計，0.6mT5節能燈的數量為350個，1.2mT5節能燈的數量為9800個。現將走道和樓梯間的照明改為光控+聲控的方式，將T5節能燈全部替換成LED節能燈，改造后的對應的LED節能燈功率分別為12W和18W。改造后的年總節電量為292400kWh，年節約電費約為233920元。

(4)公共建筑中，電梯的用電量占有相當的比例。電梯運行節電措施體現在兩個方面，首先要根據樓層的數量和樓層分區優化電梯的運行程序，可以起到電耗的節約。再者，為電梯增加節能回饋裝置，該裝置可將多余的電能經逆變轉成與低壓電網(局域電網)相同頻率、相同相位、相同相序、相同電壓的交流電返回低壓電網，將回收的電能再利用。另外，因為電阻不再消耗電能，所以電阻不會發熱，使得機房的環境溫度得以降低。此方法不僅改善了電梯控制系統的運行溫度，而且使控制系統不再死機，延長電梯的使用壽命。由于機房溫度的降低，機房可以不再使用制冷系統冷卻散熱，節省了機房空調降溫設備的耗電量，節能環保，使電梯更省電。電梯回饋裝置在將多余的直流電流逆變為可以利用的交流電能時，并不會改變電梯原有的控制方式，在節電的同時可避免熱阻對電梯機房的余熱效應，甚至可以停運機房內的空調，節電率可達30%左右。如某辦公樓共有19部LEHY-1.0電梯，額定速度為1m/s。未設回饋裝置前年用電量148100 kWh，增設回饋裝置后年節電量41240 kWh，年節約費用約為37550元。

4 結 語

本文通過對公共建筑電耗的調查和設備用電存在問題的分析，針對性地提出不同電氣設備的節能措施。不僅為既有公共建筑的節能改造提供思路，也為新建公共建筑的電氣設計提供技術指導。