淺談建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

耿長(zhǎng)龍　彭龍龍

摘 要：建筑業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)，占有極其重要的地位。建筑所需要的能源也是巨大的，電能就是其中一大項(xiàng)，怎樣才能與節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略相適應(yīng)，是電氣設(shè)計(jì)人員需要考慮的課題。文章從幾個(gè)方面提出了建筑電氣中節(jié)能設(shè)計(jì)的措施。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能

眾所周知，我國(guó)人口眾多，能源缺乏是很?chē)?yán)重的，但是在一些地區(qū)還存在能源浪費(fèi)的情況。近些年來(lái)，由于人們生活水平的不斷提高，用電指數(shù)不斷提高，電能在供應(yīng)上的矛盾越顯緊張，能源缺乏應(yīng)在很大程度上影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。節(jié)能減排是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是一項(xiàng)利國(guó)利民的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)，應(yīng)堅(jiān)持不懈。在建筑電氣設(shè)計(jì)中將節(jié)能的理念應(yīng)用于其中是緩解當(dāng)前能源危機(jī)的有效途徑。

1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑的供配電系統(tǒng)上，應(yīng)該本著安全性高，可操作性強(qiáng)的原則來(lái)設(shè)計(jì)，可以參考所能負(fù)荷的電容量用電設(shè)備特點(diǎn)，供電分布及距離等。設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)荷中心地帶是變配電所選址的依據(jù)，兩者之間的距離越短越好，這樣可以降低線路損耗。變壓器的容量和臺(tái)數(shù)在選擇上應(yīng)該更為科學(xué)合理，以應(yīng)對(duì)由于季節(jié)調(diào)整所帶來(lái)的用電量變化可以及時(shí)迅速地做出反應(yīng)——切換變壓器，能夠使其更為經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，減少不必要的電能損耗。

2 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：

△P=P0+β2Pk

式中：△P-變壓器的有功損耗（KW）；P0-變壓器的空載損耗（KW）；Pk-變壓器的短路損耗（KW）；β-變壓器的負(fù)載率

P0作為變壓器的空載損耗又稱(chēng)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S9，SL9，SC8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。

Pk是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱(chēng)變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過(guò)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7～85%之間。

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)。

3 降低線路損耗

由于配電線路有電阻，有電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗其公式為：

△P=3I2R·10-3

式中：△P-三相輸電線路的功率損耗（KW）；I-線電流（A）；R-線路相電阻（Q）

其中“R”線路電阻在通過(guò)電流不變時(shí)，線路長(zhǎng)度越長(zhǎng)則電阻值越大。如果在一個(gè)工程中由于線路上下縱橫交錯(cuò)，一般工程線路總的不下萬(wàn)米，大工程更是不計(jì)其數(shù)，造成電能損耗是相當(dāng)可觀的，所以減少線路能耗必須引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=pL/S，即與導(dǎo)線電阻率p、導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比，與導(dǎo)線截面S成反比。應(yīng)該從盡量選用電阻率p較小的導(dǎo)線、減少導(dǎo)線長(zhǎng)度、增大導(dǎo)線截面積等幾個(gè)方面來(lái)考慮減少電阻值。

4 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

為了達(dá)到節(jié)能的目的，常常用提高功率因數(shù)的方式（因?yàn)榭梢越档途€路無(wú)功功率的損耗）來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檩旊娋€路損耗AP中包含了線路傳輸有功功率時(shí)容易引起的線損和線路傳輸無(wú)功功率時(shí)引起的線路損耗。對(duì)于有功功率是能夠維持建筑物內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，是恒量的，無(wú)法改變的。但是在整個(gè)供電系統(tǒng)中一些用電設(shè)備本身具有電性，諸如電動(dòng)機(jī)、變壓器之類(lèi)，它們會(huì)產(chǎn)生無(wú)功電流，無(wú)功電流會(huì)經(jīng)過(guò)高低壓線路向設(shè)備的末端傳輸，這勢(shì)必會(huì)增加線路損耗，增加整個(gè)電能系統(tǒng)的用電負(fù)擔(dān)。事實(shí)上這種損耗完全可以避免，可以利用一以下幾種方法：

降低用電設(shè)備的無(wú)功損耗。功率因數(shù)高的用電設(shè)備可以有效地降低用電設(shè)備的無(wú)功損耗?；诖?，同步電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的設(shè)備功率因數(shù)高，在設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)采用，有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備可以被選擇為電感性用電設(shè)備。

以靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。實(shí)踐證明，利用電容器可以產(chǎn)生超前無(wú)功電流，這種電流可以與用電設(shè)備所產(chǎn)生的無(wú)功電流兩者相互抵消，這樣不但降低了無(wú)功電流，還提高了功率因數(shù)。

5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)是降低電動(dòng)機(jī)損耗的有力方法。高效率的電動(dòng)機(jī)是建筑設(shè)計(jì)中的首選設(shè)備，然而在具體施工中水暖及建筑等專(zhuān)業(yè)設(shè)備中包含有電動(dòng)機(jī)，設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)，所以節(jié)能的理念只能融入到具體操作中。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，電動(dòng)機(jī)在輕載運(yùn)行時(shí)的效率處于很低的位置，所以降低電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行是降低線路損耗的有效途徑。具體運(yùn)行方法是要在電動(dòng)機(jī)負(fù)載率發(fā)生變化時(shí)運(yùn)用變頻調(diào)速來(lái)使電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以便更好地和電動(dòng)機(jī)負(fù)載率變化相適應(yīng)，提高電動(dòng)機(jī)輕載的工作效率。這是電動(dòng)機(jī)節(jié)能的有效方法。

6 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明是人們?nèi)粘Ｉ疃紩?huì)普遍使用的，所以它的節(jié)能設(shè)計(jì)將有效達(dá)到節(jié)約電力資源的效果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮照明中的節(jié)能設(shè)計(jì)。所謂的照明節(jié)能設(shè)計(jì)是指降低照明中光的損耗，同時(shí)又要確保照明使用的質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能最大化。

6.1 自然光的有效利用

一座建筑的整個(gè)施工過(guò)程需要各部門(mén)的協(xié)調(diào)配合才能完成，電氣設(shè)計(jì)者應(yīng)該與建筑施工單位協(xié)調(diào)組織，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮建筑的位置、朝向等方面因素，充分利用自然光，減少照明的使用，這是照明設(shè)計(jì)的最為提倡的理念。

6.2 照明安裝功率合理化

對(duì)于建筑物室內(nèi)的照明使用，有一定的標(biāo)準(zhǔn)。施工單位和設(shè)計(jì)者不可隨意修改，保證照明質(zhì)量的條件下，一般室內(nèi)燈具安裝功率應(yīng)該采用發(fā)光性能良好的熒光燈，比較空曠的地方（體育館、車(chē)間廠房）最好使用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等比較高效的氣體放電光源。

6.3 光源用電宜用低能耗

耗能低、具有優(yōu)良性能的光源用電是設(shè)計(jì)中重點(diǎn)推廣和使用的。無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒艟咴诠步ㄖ?chǎng)所使用較為合適。電子鎮(zhèn)流器是緊湊型熒光燈的首選，電子觸發(fā)器是氣體放電燈的最佳使用方式。

6.4 燈具的控制方式宜提高

小小的開(kāi)關(guān)和裝置在節(jié)能設(shè)計(jì)中也派上大用場(chǎng)。如果室內(nèi)的空間比較大，可以多設(shè)置一些照明開(kāi)關(guān)點(diǎn)，調(diào)光開(kāi)關(guān)可以運(yùn)用在家庭主臥、賓館房間、醫(yī)院病房中，光電、聲控開(kāi)關(guān)可以廣泛運(yùn)用到公共場(chǎng)所中，自熄開(kāi)關(guān)可以運(yùn)用到過(guò)道或者樓梯道等公共場(chǎng)所。

7 結(jié)束語(yǔ)

建筑中的節(jié)能設(shè)計(jì)有著無(wú)限的可能性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷鉆研探索，積極汲取國(guó)外的一些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常深入施工現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)地考察，才能不斷提高設(shè)計(jì)水平，來(lái)節(jié)約電能，為國(guó)家建設(shè)發(fā)展謀利。

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