建筑樓宇中的電氣節(jié)能綜合措施研究

王國(guó)峰

（上海市外高橋保稅區(qū)新發(fā)展有限公司，上海 200131）

1 前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，能源消耗也不斷增加。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明：我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值每增長(zhǎng)1%，能源消耗就要增長(zhǎng)1.5%，與其合理的比例：國(guó)民經(jīng)濟(jì)每增長(zhǎng)1%，能源消耗只增長(zhǎng)0.8%，相差較遠(yuǎn)。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)不能建立在高能耗的基礎(chǔ)上，這樣得不償失。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境是我國(guó)長(zhǎng)期的重大方針，也是全世界所關(guān)注的重要課題。

2 照明系統(tǒng)節(jié)能

照明節(jié)電具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,將常用場(chǎng)所的照明功率密度限值作為強(qiáng)制性條文執(zhí)行，旨在使照明達(dá)到高效、節(jié)能、舒適、有益環(huán)境和提高工作效率。照明節(jié)能設(shè)計(jì)主要可從以下幾個(gè)方面著手：

2.1 節(jié)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(chǎng)所等。熒光燈應(yīng)以直管熒光燈為主，直管熒光燈應(yīng)選用細(xì)管徑型(d<26mm),有條件時(shí)應(yīng)選用直管稀土十三基色細(xì)管熒光燈,以達(dá)到光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性好的要求。一般室內(nèi)空間高度大于4.5m且對(duì)顯色性有一定要求時(shí),宜采用金屬鹵化物燈，如體育場(chǎng)館、高大工業(yè)廠房、商業(yè)場(chǎng)所等，因其高顯色性、長(zhǎng)壽命、光效高的特點(diǎn)使其替代了熒光高壓汞燈。高壓鈉燈的發(fā)光特性與燈內(nèi)的鈉蒸氣壓有關(guān),標(biāo)準(zhǔn)高壓鈉燈光效高,顯色性較差,適用于顯色性無(wú)要求的場(chǎng)所;對(duì)顯色性要求較高的場(chǎng)所，選用顯色性改進(jìn)型高壓鈉燈，高壓鈉燈可進(jìn)行調(diào)光,光輸出可以調(diào)至正常值一半,系統(tǒng)的功耗減少到正常值的65%。

2.2 根據(jù)照明部位的燈光布置形式和環(huán)境條件

選擇合適的照明控制方式房間有多列燈具時(shí),按與側(cè)窗平行控制;生產(chǎn)場(chǎng)所按車間、工段、工序分組控制;電化教室、會(huì)議室、報(bào)告廳等場(chǎng)所,按靠近或遠(yuǎn)離講臺(tái)分組控制。建筑科技的飛速發(fā)展,讓燈具的控制方式更加個(gè)性化、人性化、智能化，例如，人體感應(yīng)或動(dòng)靜感應(yīng)開關(guān),智能化面板開關(guān)等新的控制方式逐步進(jìn)入到我們的身邊。

2.3 智能照明控制系統(tǒng)

采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源,智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件,對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，根據(jù)不同切合、不同的人流量,進(jìn)行時(shí)間段、工作模式的細(xì)分,關(guān)掉不必要的照明,在需要時(shí)自動(dòng)開啟,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)照度的方式,充分利用室外的自然光,只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)通過對(duì)照明燈的工作狀態(tài)科學(xué)的管理和控制節(jié)電效果十分明顯，一般可達(dá)30%以上。

2.4 積極推廣使用新型光源

發(fā)光二極管(LED)被稱為“綠色光源”,白光LED理論發(fā)光光效可達(dá)2001m/W,目前實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)達(dá)到1001m/W,501m/W的產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)，其較同等亮度的白熾燈耗電減少約80%,節(jié)能潛力巨大;隨著LED的迅速發(fā)展，發(fā)光光纖得以廣泛應(yīng)用，與LED光源結(jié)合，發(fā)光光纖現(xiàn)已在建筑物立面裝飾、室內(nèi)裝飾及水下裝飾廣泛使用;室外照明可選用太陽(yáng)能燈具。

3 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

電動(dòng)機(jī)在工程中的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，其用電量亦占總用電量的大部分，在設(shè)計(jì)時(shí)選用優(yōu)質(zhì)高效的電動(dòng)機(jī)是重要的節(jié)能措施。

3.1 選用高效率電動(dòng)機(jī)

提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素，是減少電動(dòng)機(jī)的電能損耗的主要途徑。與普通電動(dòng)機(jī)相比，高效電動(dòng)機(jī)的效率要高3%~6%,平均功率因數(shù)高7%~9%,總損耗減少20%~30%,因而具有較好的節(jié)電效果。所以在設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中，應(yīng)選用YYZYZR等新系列高效率要高3%~6%,平均功率因數(shù)高7%-9%,總損耗減少20%~30%,因而具有較好的節(jié)電效果。所以在設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中,應(yīng)選用YYZYZR等新系列高效率電動(dòng)機(jī),以節(jié)省電能。

3.2 選用交流變頻調(diào)速裝置

推廣交流電機(jī)調(diào)速變電技術(shù)，是當(dāng)前我國(guó)節(jié)約電能的措施之一。采用變頻調(diào)速裝置，使電機(jī)在負(fù)載下降時(shí),自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,從而與負(fù)載的變化相適應(yīng)，即提高了電機(jī)在輕載時(shí)的功率,達(dá)到節(jié)能的目的。目前，用普通晶閘管GTR(大功率晶體管)GTO(門極可關(guān)斷開關(guān))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(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速已廣泛應(yīng)用。

3.3 選用軟啟動(dòng)器設(shè)備

比變頻器價(jià)格便宜的另一種節(jié)能措施是采用軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器設(shè)備是按啟動(dòng)時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)完畢，則全壓投入運(yùn)行。軟啟動(dòng)器也可采用測(cè)速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。軟啟動(dòng)器通常用在電機(jī)容量較大、又需要頻繁啟動(dòng)的水泵設(shè)備中，以及附近用電設(shè)備對(duì)電壓的穩(wěn)定要求較高的場(chǎng)合。

4 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計(jì)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(fù)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(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，所以在選用變壓器時(shí)最好選擇節(jié)能型變壓器如S11、SL11、SC11等。它們采用優(yōu)質(zhì)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(jié)構(gòu)使接縫密合性好，減少了漏磁損耗。

4.2 PK是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p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(fù)荷率平方成正比。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。β2PK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?，變壓器最?jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率一般在75%-85%之間。

4.3 在選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況，綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)負(fù)荷合理分配，選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能是建筑節(jié)能所倡導(dǎo)的，電氣設(shè)計(jì)師通過選擇合理的供配電方案、使用節(jié)能變壓器、采用高光效、壽命長(zhǎng)、污染小的光源、燈具以及選用合理的照明設(shè)計(jì)方案等措施為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動(dòng)空間，使居住者真正感受到綠色節(jié)能建筑的存在。建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展?jié)摿艽蟆Ｈ魪默F(xiàn)在開始實(shí)施國(guó)家所要求的節(jié)能措施，據(jù)有關(guān)方面估算，所節(jié)約的能源將是十分可觀的，因此，建筑電氣設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員應(yīng)在滿足功能需求的前提下拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo)、行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施。

[1]楊航超.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及照明節(jié)能設(shè)計(jì)的探討，燈與照明，2006

[2]江祥明.淺析建筑電氣照明設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，建筑科學(xué)，2009.