淺談電氣設(shè)計(jì)及環(huán)保節(jié)能措施的研究

張華超

摘要：針對(duì)我國(guó)絕大部分既有建筑都是高能耗建筑的現(xiàn)狀，本文就電氣設(shè)計(jì)及環(huán)保節(jié)能措施做了研究分析。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;電氣設(shè)計(jì);節(jié)能設(shè)計(jì)

一、供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

1.變壓器的選擇

變壓器的損耗包括有功功率損耗和無(wú)功功率損耗兩部分。變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)中主要考慮的是減少其有功損耗，提高運(yùn)行的效率。變壓器的有功損耗是空載損耗和負(fù)載損耗之和。其中空載損耗為一個(gè)常數(shù)，負(fù)載損耗與電流的平方成正比，變壓器的有功損耗可表示為：P=P0+PL，式中P——變壓器總損耗功率;P0——變壓器空載損耗功率;PL——變壓器負(fù)載損耗功率。

其中PL=I2R式中R——變壓器繞組等值電阻。降低空載損耗和負(fù)載損耗的途徑有：采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，改進(jìn)鐵芯結(jié)構(gòu)，降低空載損耗或者改進(jìn)絕緣結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減小電流密度，降低負(fù)載損耗。

2.提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高功率因數(shù)可減少線路損耗，減少變壓器銅損，有利于節(jié)能降耗，減少線路及變壓器的電壓損失和增加發(fā)配電設(shè)備的供電能力。在設(shè)計(jì)時(shí)，采用功率因數(shù)高的電氣設(shè)備如同步電機(jī)等，感性設(shè)備可以選擇有補(bǔ)償電容器的設(shè)備。電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流抵消用電設(shè)備的滯后無(wú)功電流從而達(dá)到提高功率因數(shù)同時(shí)又減少整體無(wú)功電流的作用。對(duì)配電變壓器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可提高功率因數(shù)，補(bǔ)償后功率因數(shù)可大于0.95。

3.提高配電壓降，減少線路損耗

在主線路上盡量采取高壓輸電，線路在鋪設(shè)時(shí)盡量少走彎路，以走直線為主。如有降壓變壓器設(shè)備，應(yīng)將設(shè)備放置在所有負(fù)載的中心位置，以降低低壓線路的長(zhǎng)度。導(dǎo)線的電阻公式為：R=ρL/S式中：ρ——電阻的電阻率;L——電阻的長(zhǎng)度;S——電阻的橫截面積，所以在導(dǎo)線的選擇上，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)條件允許下選擇截面積相對(duì)大的導(dǎo)線，選用如銅芯導(dǎo)線以降低電阻率。這樣導(dǎo)線電阻降低，有利于減少電能消耗。

二、照明節(jié)能設(shè)計(jì)

1.利用自然光

對(duì)于有地下層或地下室的建筑，可以考慮在白天時(shí)利用自然光?？梢杂霉饫w維通過(guò)全反射將地面以上的自然光引入地下房間，達(dá)到照明或者輔助照明的作用。也可以在白天利用太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，加以儲(chǔ)藏，待晚間或白天照明不佳時(shí)將儲(chǔ)存的電能用于照明，或者將電能并入電網(wǎng)后用于照明。

2.使用節(jié)能燈

我國(guó)照明總用量占社會(huì)全部用電量的12%，采用高效的節(jié)能燈代替一般的照明燈可以有效節(jié)電約60%-70%，其節(jié)能潛力巨大。

3.照明的分時(shí)分區(qū)自動(dòng)控制

電氣設(shè)計(jì)人員在考慮建筑的照明時(shí)可以加入分時(shí)分區(qū)控制系統(tǒng)，即系統(tǒng)可以適應(yīng)不同時(shí)節(jié)的白天時(shí)間段，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉照明燈?？梢酝ㄟ^(guò)傳感器隨時(shí)感知環(huán)境亮度，特殊天氣亮度不佳時(shí)打開(kāi)照明燈。照明自適應(yīng)環(huán)境，可以有效節(jié)約10-15%的電能。

三、動(dòng)力節(jié)能

1.空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能

采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是建筑設(shè)備中最主要的組成部分。采暖空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，除了一般要求的加強(qiáng)設(shè)備的能源利用效率外，主要需要做到的是根據(jù)室內(nèi)實(shí)際工況和人員活動(dòng)狀況，設(shè)置合理的采暖空調(diào)分區(qū)。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)空調(diào)設(shè)備的最佳啟停時(shí)間的計(jì)算和控制，可以在保證環(huán)境舒適的前提下，縮短不必要的空調(diào)啟停寬容時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。采用優(yōu)化節(jié)能方法，可有效節(jié)能20%，節(jié)能效益顯著。

2.地源熱泵節(jié)能

地源熱泵以地下地?zé)豳Y源為建筑提供能量，通過(guò)消耗少量高品位能源（如電能），將地下不可直接利用的低品位熱能變成可直接利用的高品位熱能。冬季熱泵把大地中的熱量升高溫度后對(duì)建筑供熱，同時(shí)使大地中的溫度降低，即儲(chǔ)存了冷量，供夏季使用。夏季熱泵把建筑內(nèi)熱量傳給大地供冬天使用。該能量?jī)H僅是被“搬運(yùn)”而不是轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)使用的制冷劑比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%充灌量，屬自含式系統(tǒng)，密封性好。因而其效率高、成本低、節(jié)能效果好。

3.變頻調(diào)速節(jié)能

電動(dòng)機(jī)作為一種動(dòng)力源，在電氣設(shè)備中使用廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)機(jī)占用電總量的60%-70%，電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于環(huán)保節(jié)能有關(guān)鍵的意義。以水泵為例，根據(jù)風(fēng)機(jī)的比例定律，對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵，流體流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率將以其三次方的速率下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果顯著。如果流量由100%降低到70%，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到70%，壓力降到49%，而電動(dòng)機(jī)的功率降到34.3%，即節(jié)約電能65.7%，節(jié)能效果顯著。

四、照明節(jié)能與環(huán)保措施

1.設(shè)計(jì)措施由《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50034-2004根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置主要功能場(chǎng)所照明功率密度現(xiàn)行值及對(duì)應(yīng)的照度值。

2.照明設(shè)備選擇及節(jié)能技術(shù)措施照明光源設(shè)備選用的節(jié)能技術(shù)措施

照明光源采用T8直管形三基高顯色熒光燈和其它型節(jié)能光源.高效率節(jié)能燈具和附件選用的節(jié)能技術(shù)措施，直管形三基色熒光燈采用高品質(zhì)電子鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)在0.9以上，總諧波失真在L級(jí)允許值以下，所有鎮(zhèn)流器應(yīng)符合該產(chǎn)品的國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)。

3.合理選擇照明燈具及照明控制方式

充分利用天然光燈具的效率，不低于國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn).每個(gè)照明開(kāi)關(guān)所控光源數(shù)不宜太多;生產(chǎn)場(chǎng)所按車間、工段或工序分組;所控?zé)袅信c側(cè)窗平行，在確保達(dá)到設(shè)定的照度水平前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)電。

五、照明控制系統(tǒng)

便捷的控制是照明節(jié)能的手段之一，通過(guò)一個(gè)鼠標(biāo)，在計(jì)算機(jī)中能滿足多種控制模式，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)行整個(gè)建筑和建筑群的照明控制，包括室內(nèi)和室外廣場(chǎng)、道路照明。

1.智能化照明系統(tǒng)一般由以下單元組成：照明燈具、調(diào)光控制模塊、照度傳感器、紅外跟蹤器、動(dòng)靜探測(cè)器、時(shí)鐘管理器、控制面板、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊等單元，利用多種預(yù)置的控制方式和功能模塊，對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合下的照明場(chǎng)所的照度參數(shù)進(jìn)行分時(shí)段精確控制和開(kāi)關(guān)控制，科學(xué)化、人性化管理，實(shí)現(xiàn)根據(jù)外部光環(huán)境變化全自動(dòng)調(diào)光，最大限度地利用自然光，維持照度的一致性、提供一個(gè)不受季節(jié)與外部環(huán)境影響的相對(duì)穩(wěn)定的視覺(jué)環(huán)境;同時(shí)實(shí)現(xiàn)照明場(chǎng)景的智能切換，其節(jié)電效果十分顯著，一般可達(dá)30%以上。

2.在實(shí)際生活中，照明控制系統(tǒng)有其先進(jìn)性、智能性，照明控制系統(tǒng)屬于BAS—建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)一部分，通過(guò)集成管理平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行圖形化管理。根據(jù)集成管理軟件中的每日的預(yù)定時(shí)間表、每年的預(yù)定日程表以及假期、特定日期的安排表等進(jìn)行時(shí)間程序編程。從而提供全年的照明計(jì)劃安排表;在集成管理平臺(tái)上編程可實(shí)現(xiàn)對(duì)各照明分區(qū)的照明回路的照明自動(dòng)控制，此外，還可根據(jù)軟件提供的關(guān)于照明系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間、照度值等參數(shù)的匯總報(bào)告（區(qū)別各照明場(chǎng)所內(nèi)各照明回路）來(lái)統(tǒng)計(jì)照明燈具的運(yùn)行時(shí)間、照度水平等，并充分結(jié)合軟件中預(yù)置的工作循環(huán)程序表，自動(dòng)切換各照明回路燈具的運(yùn)行，從而均衡各照明回路的燈具的運(yùn)行時(shí)間，并根據(jù)匯總報(bào)告定期對(duì)燈具進(jìn)行維護(hù)檢修，延長(zhǎng)燈具的使用壽命。照明控制系統(tǒng)有它不可替代的優(yōu)勢(shì)，但我們也要根據(jù)實(shí)際情況合理選用，否則非但不能達(dá)到節(jié)能效果，還可能造成不必要的損失和浪費(fèi)。

六、結(jié)束語(yǔ)

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)沒(méi)有最好只有更好的過(guò)程，做好建筑節(jié)能對(duì)于能源的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。建筑電氣節(jié)能又是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在建筑生命周期的各個(gè)階段都伴隨能源的消耗，所以作為一個(gè)電氣設(shè)計(jì)者，更有義務(wù)在設(shè)計(jì)階段就將節(jié)能概念引入設(shè)計(jì)理念之中。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)可以從多個(gè)方面入手，綜合運(yùn)用多種電氣節(jié)能手段，可以達(dá)到更好的效果。

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