淺析電氣節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑工程中的應(yīng)用

歐陽曌喆 于海龍

【摘要】隨著城市化進(jìn)程的加快，人口的遷移，建筑數(shù)量在城市呈現(xiàn)出了迅猛增加的態(tài)勢，但是在這個過程中能源浪費(fèi)嚴(yán)重制約著我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，因此基于節(jié)能理念的建筑工程電氣設(shè)計(jì)的研究有著重要的發(fā)展意義

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)；損耗；建筑；電氣；

對建筑工程電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要根據(jù)國家的節(jié)能降耗基本國策，推廣并大力落實(shí)國家的節(jié)能降耗方針，在完全達(dá)到建筑物的使用功能的基礎(chǔ)上，科學(xué)地配置建筑的設(shè)備，并對設(shè)備運(yùn)用科學(xué)的管理和控制方法，提高能源利用率，降低能源損耗。建筑工程的電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括配電系統(tǒng)、建筑設(shè)備、電氣照明三個領(lǐng)域的技術(shù)方案。

1.配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性直接關(guān)系著系統(tǒng)的電氣設(shè)備管理、運(yùn)行及投資，所以， 在確保技術(shù)先進(jìn)、供電可靠、人身安全外，同時要求檢驗(yàn)其在實(shí)際的運(yùn)行中是否具有合理性和經(jīng)濟(jì)性，按保護(hù)配合的相關(guān)要求綜合選擇導(dǎo)線的截面。系統(tǒng)的電能損耗分為變壓器損耗和線路損耗兩部分。按損耗的變化情況又可以分為固定損耗和可變損耗。固定損耗主要為配電系統(tǒng)、接能電源的損耗、與頻率和電壓有關(guān)變壓器的鐵損、互感器線圈上的鐵損、電容器、電纜線路及其他電器上的介質(zhì)損耗，約占 10%?20%。可變損耗主要為配電線路上的銅損和變壓器的銅損，是電流通過的變壓器和導(dǎo)體所產(chǎn)生的損耗，與電網(wǎng)電壓、 負(fù)荷率等相關(guān)因素有關(guān)，約占總損耗的80% ?90%。

配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)：變壓器容量在小于等于50kVA或者用電設(shè)備的設(shè)備 容量小于等100kW，可選取380/220V供電；有特殊要求的或大容量用電設(shè)備也可選用10kV進(jìn)行供電；負(fù)荷中心選用較高的配電電壓。變壓器活變電所設(shè)置于負(fù)荷中心處，可以降低線路損耗，減少低壓側(cè)線路的長度；設(shè)置專用變壓器，采用最小損耗的運(yùn)行方式，根據(jù)季節(jié)性負(fù)荷或?qū)Ｓ?設(shè)備設(shè)置專用變壓器，如空調(diào)機(jī)組和體育場地照明負(fù)荷可以最大限度的優(yōu)化變壓器 的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式；采用高效低耗的變壓器，盡量使變壓器的實(shí)際負(fù)荷與設(shè)計(jì)的最佳負(fù)荷相匹配，減少變壓器的能耗；優(yōu)化線路路徑，使負(fù)荷線路盡量短，最大限度的降低低壓線路的線損。在線式靜止逆變應(yīng)急電源、配電用變壓器等設(shè)備在運(yùn)行過程中自身消耗一些電能，如果選擇不當(dāng)，在電網(wǎng)中長期運(yùn)行時累計(jì)電能損耗也很大。所以在對在線式靜止逆變應(yīng)急電源和變壓器進(jìn)行選擇時要注意：（1）采用電能自耗低的設(shè)備；（2）選用經(jīng)過國家相關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的節(jié)能型設(shè)備；（3）采用符合國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。借助無功補(bǔ)償來提高功率 因數(shù)，從而降低變壓器的無功功率，這也 是配電系統(tǒng)重要的節(jié)能措施之一。供配電設(shè)計(jì)還要借助正確選用變壓器、電動機(jī)的 容量及照明燈具啟動器，來降低線路感抗，來提高用電部門的自然功率因數(shù)。在采用提高自然功率因數(shù)措施以后，仍不能滿足電網(wǎng)合理運(yùn)行要求時，可采用并聯(lián)電容器的方式。如經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，無功功率補(bǔ)償裝置采用同步電動機(jī)是合理的，也可采用此方式。

2.建筑設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

常用的建筑設(shè)備中包含給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯、電動機(jī)等。建筑設(shè)備中監(jiān)控系統(tǒng)的控制和監(jiān)測功能是建筑設(shè)備得以節(jié)能控制的基礎(chǔ)，在對建筑設(shè)備進(jìn)行控制方案制定時，要充分發(fā)揮系統(tǒng)的潛能，提高系統(tǒng)的節(jié)能效果?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)方案主要是通過監(jiān)測水泵、冷水機(jī)組或熱交換器、冷卻塔風(fēng)機(jī)、閥門等相關(guān)建筑設(shè)備的狀態(tài)、壓差、供回水的溫度及流量。對冷卻塔風(fēng)機(jī)、水泵、冷水機(jī)組等建筑設(shè)備的運(yùn)行臺數(shù)及啟停進(jìn)行控制，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可調(diào)速控制。

在對給排水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制時，要對生活中給排水系統(tǒng)的水箱或水池的水位、系統(tǒng)壓力及水泵進(jìn)行監(jiān)測。水泵的啟停順序要根據(jù)壓力及水位時刻變化自動控制主或備用泵的啟停順序。當(dāng)出現(xiàn)超時間運(yùn)行、 超高低水位、系統(tǒng)故障等情況應(yīng)及時進(jìn)行報警。交流電動機(jī)的節(jié)能實(shí)施是通過控制其轉(zhuǎn)速、端電壓、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)矩、傳動效率來進(jìn)行節(jié)能；直流電動機(jī)則是通過控制其速度節(jié)能、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩。以下介紹幾種常用的節(jié)能設(shè)計(jì)方案及適用的地點(diǎn)： 在改建、擴(kuò)建、新建建筑中，要選取高效并節(jié)能的電動機(jī)；對于功率要求在200kW或更大的電動機(jī)，要采用高壓電動機(jī)；當(dāng)變壓器或系統(tǒng)的短路容量相對較小的情況下，大容量的交流異步電動機(jī)要使用恒頻變壓軟啟動器進(jìn)行啟動，以促進(jìn)啟動特性的改善。在電動機(jī)進(jìn)行輕載或空載時，根據(jù)電動機(jī)的功率因數(shù)大小，來控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而提高功率因數(shù)，以達(dá)到節(jié)電降耗的目的；在節(jié)能改造和技術(shù)改造的設(shè)計(jì)方案中，在電動機(jī)的繞組接線條件允許的情況下，電動機(jī)處于“大馬拉小車”狀態(tài)時，電動機(jī)的定子繞組可由改為“Y”形接法。

在節(jié)能改造和技術(shù)改造的設(shè)計(jì)方案中， 為提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可將異步電動機(jī)進(jìn)行同步化運(yùn)行。由于電梯是成套的定型采購設(shè)備，電氣專業(yè)只是滿足供電要求，伴隨著建筑物的高度及建筑面積、電梯控制工藝的程序化和智能化、人流量的增加等因素的影響，在控制方式、供電系統(tǒng)等方面都要考慮到節(jié)能設(shè)計(jì)方案的實(shí)施。

3.電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)

在確保照明質(zhì)量的情況下，照明節(jié)能設(shè)計(jì)既要滿足節(jié)約照明用電量的原則，又要提升整個照明系統(tǒng)的用電效率。對照明進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要相關(guān)規(guī)范中的照明均勻度、光色、照度標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一眩光值、能效指標(biāo)等相關(guān)條款的要求。對于民用建筑的照度標(biāo)準(zhǔn)值，可依據(jù)照明要求的檔次來確定照度標(biāo)準(zhǔn)值。對于建筑裝修照度標(biāo)準(zhǔn)值則可以從節(jié)能方面進(jìn)行考慮，無需攀比或追求高照度水平。開始照明設(shè)計(jì)時，首先要確定合適的照明形式。

照明節(jié)能的設(shè)計(jì)措施包括：在達(dá)到并滿足照明標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量的情況下，首先要根據(jù)不同的場合選擇照明光源，再盡可能地選取高光效的光源；以國家現(xiàn)行的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求為基本出發(fā)點(diǎn)，達(dá)到并滿足不同場所的視覺、照明功率密度、照度要求等規(guī)定；在眩光限制得到滿足的情況下，要首先考慮開啟式直接照明燈具和效率高的燈具，通常情況下，對于室內(nèi)的燈具，要求燈具的反射罩具有較高的反射比，同時要求效率不得低于70% ；在滿足燈具的美觀要求和最低允許安裝高度的情況下，盡量降低燈具的安裝高度來節(jié)約電能；局部照明設(shè)置的合理性。有高度要求的環(huán)境， 要設(shè)置局部照明，而對于高大空間區(qū)域的照明，要在高處采用一般的照明方式；要選擇節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器，對于公共建筑內(nèi)的熒光燈單燈功率因數(shù)0.9 ；應(yīng)采用能效等級高的氣體放電燈，單燈的功率因數(shù)不得低于0.85 ；對于照明配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要降低配電線路中的能量損耗；主照明的電源線路要盡量選用三相供電，以降低電壓損耗，同時要盡量使三相照明負(fù)荷趨于平衡，以增加光源的發(fā)光效率；設(shè)置具有人體感應(yīng)、時控、光控等功能的智能照明控制設(shè)備。