建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)淺析

白金哲

摘要：電氣節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)化工程，能源電能在整個(gè)建筑能耗當(dāng)中占有比例非常高，節(jié)能設(shè)計(jì)是必須引起廣大工程設(shè)計(jì)人員重視的內(nèi)容。本文筆者就結(jié)合自己的實(shí)踐，對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施及相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能

隨著社會(huì)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提升，隨之對(duì)能源的消耗也在增加，全球性的能源危機(jī)已經(jīng)迫在眉睫。隨著國(guó)家建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召出臺(tái)，相關(guān)行業(yè)主管部門(mén)也接連發(fā)出了不少關(guān)于節(jié)約能源的系列政策和文件。這更需要我們?cè)O(shè)計(jì)人員和建設(shè)投資方善于綜合考慮建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，注重運(yùn)用經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)估方法，做好建筑電氣的節(jié)能，應(yīng)著重從設(shè)計(jì)這個(gè)源頭抓起，優(yōu)化節(jié)能策略，提高建筑工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

一、建筑電氣節(jié)能的原則

1.滿足建筑物的功能

即滿足照明的亮度，色溫、顯色指數(shù)；舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無(wú)阻。

2.節(jié)能必須考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高地增加前期投資的費(fèi)用或增加其它運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

3.節(jié)能是節(jié)省不必要消耗的能量

首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能，如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無(wú)用的能量損耗。因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

4.充分考慮新技術(shù)，以技術(shù)促節(jié)能

往往一次建設(shè)完成后使用時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，成熟的節(jié)能新技術(shù)能發(fā)揮更大的效果。

三、建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能

1.供配電系統(tǒng)的節(jié)能

1.1.設(shè)計(jì)時(shí)要合理選擇變壓容量和臺(tái)數(shù)。如何降低電氣設(shè)備自身的損耗一直是電氣節(jié)能的重要方面，而其中變壓器的節(jié)能尤為重要。設(shè)計(jì)時(shí)變壓器的有功損耗按計(jì)算公式為，ΔP=Po+β2PK，ΔP為變壓器的有功損耗（kW），Po為變壓器的空載損耗（kW）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)，PK為變壓器的短路損耗（kW）是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱變壓器線損，多稱為銅損，它與流過(guò)繞組電流的平方成正比，β為變壓器的負(fù)載率即變壓器實(shí)際功率與額定功率的比值。

變電所內(nèi)變壓器宜為偶數(shù)，每?jī)膳_(tái)設(shè)置低壓聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)；小區(qū)箱變宜成對(duì)設(shè)置，變壓器之間敷設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)線。因此，可以根據(jù)負(fù)荷情況，及時(shí)投入或切除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載運(yùn)行，減少損耗。

選擇節(jié)能型變壓器近年來(lái)逐漸推廣的S1l系列油浸變壓器比S9、S10系列更為節(jié)能，S11型卷鐵芯變壓器與S9型變壓器相比，空載損耗平均降低30%，空載電流平均下降70%。新型干式變壓器SC9、SCl0、SC11系列以及非晶合金變壓器等產(chǎn)品也都顯示了低損耗的節(jié)能潛力。

另外，單相負(fù)荷應(yīng)作相位選擇，使三相盡量平衡。變電所低壓側(cè)設(shè)置集中無(wú)功補(bǔ)償裝置，使10kV側(cè)功率因數(shù)在0.92以上。無(wú)功補(bǔ)償電容串接濾波電抗器。并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，當(dāng)諧波量超出規(guī)范要求時(shí)，在諧波源處設(shè)置相當(dāng)?shù)挠性礊V波器。

1.2.配電線路的節(jié)能

充分考慮到工程建設(shè)過(guò)程及后期使用中，配電設(shè)備及線路對(duì)于能源的消耗。當(dāng)電網(wǎng)輸送電能時(shí)，在電網(wǎng)中就產(chǎn)生有功損耗，單一線路有功損耗計(jì)算公式為，△P=I*I*R，式中△P為損失功率，I為負(fù)荷電流，R為導(dǎo)線電阻。線路上電流是不能改變的，因此要想減少線路的功能損耗，只有想辦法減少導(dǎo)線電阻，電阻計(jì)算公式為R=ρ×L/S，式中ρ為電導(dǎo)率，L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，S為導(dǎo)線截面積。

（1）選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線

選擇電導(dǎo)率小的銅線，在改革開(kāi)放初期，由于銅價(jià)較高，國(guó)家貫徹節(jié)約用銅，以鋁代銅的原則。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國(guó)家從節(jié)能、環(huán)保的角度出發(fā)，開(kāi)始提倡采用銅質(zhì)導(dǎo)體。

（2）減小導(dǎo)線長(zhǎng)度

在設(shè)計(jì)中盡量減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度，盡可能使用直線，盡量少用或者不用回頭線，要盡可能把配電箱放置負(fù)荷中心，這樣導(dǎo)線長(zhǎng)度小些。第三，可增大導(dǎo)線截面?？砂凑照Ｐ枨蟮慕孛妫哟笠患?jí)導(dǎo)線截面，既能減少功能損耗，又能延長(zhǎng)使用壽命，并且還能提高用電的安全性。

（3）增大導(dǎo)線截面

首先，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度法合理選擇導(dǎo)線截面，以減少損耗；其次，對(duì)于比較長(zhǎng)的線路，除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失等要求外，宜加大一級(jí)導(dǎo)線截面；第三，除消防等重要負(fù)荷或大容量負(fù)荷外，應(yīng)優(yōu)先采用母干線分支方式配電。當(dāng)某些負(fù)荷不用時(shí)，使用同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，能減小線路損耗。

3.照明系統(tǒng)的節(jié)能

照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面照度、色溫、顯色指數(shù)要達(dá)標(biāo)，另一方面又要達(dá)到節(jié)能的目的。由于電氣照明設(shè)備的耗電量與照明設(shè)備用電使用時(shí)間、照明設(shè)備的損耗、房間面積、照明器數(shù)量等因素成正比關(guān)系，與照明電氣的發(fā)光效率成反比關(guān)系。因此，照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)可從以下方面來(lái)考慮。

（1）減少設(shè)備使用時(shí)間

在設(shè)計(jì)的時(shí)候，樓梯間、走廊這樣的公共場(chǎng)所可采用自動(dòng)控制的方式，做到人來(lái)燈亮，人走燈滅?？紤]到線路損耗，對(duì)于面積小的房間可采用一燈一控或二燈一控；面積較大的房間采用多燈一控的方式。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物結(jié)構(gòu)允許的情況下，門(mén)窗盡可能開(kāi)的大些，門(mén)窗的玻璃采用選用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可

用導(dǎo)光管、反射高窗或棱鏡窗將光線引入需要陽(yáng)光的地方。以最大限度地減少照明設(shè)備的使用時(shí)間。

（2）提高光源的利用效率

建筑物內(nèi)的墻壁、天頂、地面以及家具的表面盡量光滑、色彩盡量選用淺色改善環(huán)境的反射條件。鑒于健康因素，屋頂和墻面的光反射系數(shù)宜在55%一60%之間，地面宜為15%一35%。其次用高效光源，首選發(fā)光率高的光源，如節(jié)能燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、電磁感應(yīng)燈等，這些光源節(jié)能效果及光效都非常顯著，因此能夠在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）控制照明器的數(shù)量

照明器應(yīng)按照我國(guó)照度標(biāo)準(zhǔn)確定最合適的照度結(jié)合建筑類型及功能的實(shí)際需要，并且要結(jié)合房間面積確定數(shù)量及布置。在這方面，我們可以利用先進(jìn)的照明設(shè)計(jì)軟件，嚴(yán)格進(jìn)行照度計(jì)算，確定合理的照明燈具布置方案。

4.計(jì)量及運(yùn)行管理的節(jié)能

①在計(jì)量方面，建議變電所低壓配電出線回路均設(shè)電能相關(guān)參數(shù)的顯示裝置，對(duì)所有干線的主要出線回路包括冷熱源、生活水泵等均設(shè)置計(jì)量裝置。各樓層建議按物管要求或按樓層、按系統(tǒng)設(shè)置計(jì)量裝置，方便內(nèi)部考核計(jì)費(fèi)或管理。

②在電能方面，建議變電所采用智能化電能管理系統(tǒng)，對(duì)全部的電力運(yùn)行情況進(jìn)行全方位、全過(guò)程的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量的監(jiān)視、分析、達(dá)到節(jié)能管理目的。

③在電氣設(shè)備上，建議選擇合適的建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，對(duì)建筑設(shè)備、電氣照明及其他用電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到集中管理、程序控制和節(jié)約能源的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

建筑電氣技術(shù)工作者應(yīng)建立和健全節(jié)能理念，通過(guò)科學(xué)的管理，精心的考慮，反復(fù)的比較方案，拿出一套既符合各種技術(shù)指標(biāo)又能夠滿足功能需求，行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施，盡量使電氣設(shè)計(jì)做到安全、可靠、合理、方便，努力做到設(shè)計(jì)能用、夠用、好用。做到既經(jīng)濟(jì)美觀又可靠實(shí)用。

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