建筑電氣工程節(jié)約問(wèn)題及解決

吳軍

（福建省晉一建筑工程有限公司）

建筑電氣工程節(jié)約問(wèn)題及解決

吳軍

（福建省晉一建筑工程有限公司）

目前，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建筑電氣作為該行業(yè)重要環(huán)節(jié)，在不斷發(fā)展中存在著諸多不合理因素。很多建筑電氣在設(shè)計(jì)上通常在滿足人們的需求的同時(shí)忽略了節(jié)能技術(shù)，消耗過(guò)多電能，提高了建筑成本。合理的電氣設(shè)計(jì)會(huì)提高建筑的使用價(jià)值。本文從電氣節(jié)能的角度分析建筑工程的設(shè)計(jì)和問(wèn)題的解決，為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)提供參考和建議。

建筑電氣；電氣工程；節(jié)能技術(shù)

引言

隨著科技快速進(jìn)步，電器也逐漸增多，使電氣設(shè)計(jì)更為復(fù)雜化，人們對(duì)電氣設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。對(duì)于建筑物的功能不同，電能在建筑總能耗中所占的的比例也不同，一般都在60～ 90%之間，多數(shù)民用建筑的電氣能耗會(huì)在八成左右。所以在目前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，如何發(fā)展電氣節(jié)能性是建筑電氣設(shè)計(jì)人員必須要解決的問(wèn)題。

1　弱電部分設(shè)計(jì)

建筑智能化是目前建筑行業(yè)的趨勢(shì)，其關(guān)鍵部分就是弱點(diǎn)系統(tǒng)，同時(shí)弱電設(shè)備的投資也越來(lái)越多。所以，對(duì)弱電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)約性投資和設(shè)計(jì)，會(huì)使電氣系統(tǒng)的智能化水平得到提升。在弱電系統(tǒng)里，樓宇自控系統(tǒng)由設(shè)計(jì)院控制和設(shè)計(jì)，閥門、變送器、控制器、傳感器等的控制器電源和控制線，全都會(huì)由承包商對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們主要是對(duì)兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：①綜合布線系統(tǒng)；②消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)這兩個(gè)部分。

1.1綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)是一種開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，融合了數(shù)字信號(hào)、語(yǔ)言信號(hào)的配線，并將其綜合于一套標(biāo)準(zhǔn)配線系統(tǒng)中，融合所有信息功能，包括個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)、財(cái)務(wù)管理、電視會(huì)議、電子郵件，并可以實(shí)現(xiàn)資源共享。為了降低布線系統(tǒng)的成本，主要是減少信息點(diǎn)的數(shù)量，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)之時(shí)，關(guān)鍵是要按照實(shí)際情況對(duì)信息點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)置，做出有必要的刪減，實(shí)現(xiàn)成本最小化。

1.2消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主要運(yùn)行器件為模塊和探測(cè)器，對(duì)線路的分析后，合理的減少模塊和探測(cè)器的數(shù)量可以會(huì)降低消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)以及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的成本。

1.3建筑節(jié)能智能化

建筑節(jié)能智能化是弱點(diǎn)部分重要的環(huán)節(jié)，需要建立一套功能性、適用性強(qiáng)的系統(tǒng)。針對(duì)建筑智能化系統(tǒng)運(yùn)行存在的一些問(wèn)題，我們要做好以下幾方面的工作：

（1）在了解建筑設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和節(jié)能運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)完整的節(jié)能運(yùn)行數(shù)學(xué)模型和準(zhǔn)確的控制算法，編寫控制程序。

（2）建立一個(gè)開(kāi)放性的軟件平臺(tái)，方便各子系統(tǒng)的集成和不斷優(yōu)化完善。

（3）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要具有很強(qiáng)的兼容性，有利于各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和資料的共享，使用準(zhǔn)確的控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行智能控制。

（4）建筑智能化系統(tǒng)的軟、硬件相統(tǒng)一，保障系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

2　強(qiáng)電部分設(shè)計(jì)

強(qiáng)電部分節(jié)能設(shè)計(jì)主要包括供配電系統(tǒng)及電器產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)和照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。在此部分設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照安全、靈活、可靠的原則來(lái)進(jìn)行?？紤]經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)建筑工程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的方案，但都有一個(gè)必要前提就是可靠性。有些情況下經(jīng)濟(jì)性和可靠性產(chǎn)生沖突，比如配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)，正常情況變配電所都是以放射狀的形式供電，這樣設(shè)備變多，成本變大，另一方面如果過(guò)于考慮經(jīng)濟(jì)性而簡(jiǎn)化接線，減少設(shè)備，則可能會(huì)出現(xiàn)停電或設(shè)備損壞等一系列問(wèn)題，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在處理經(jīng)濟(jì)性和可靠性的時(shí)候，一定要以可靠性為首，再考慮經(jīng)濟(jì)性。

2.1供配電系統(tǒng)及電器產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)

2.1.1選擇合理供配電方案

建筑電源的供應(yīng)受總體占地面積、地理環(huán)境、性能及特質(zhì)，使用強(qiáng)度等因素影響。我們需要認(rèn)識(shí)到負(fù)荷容量和用電特點(diǎn)，合理選擇好供配電方案，對(duì)減少供配電工程投資，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電有很大的幫助。供配電方案一般要遵循以下原則：

（1）首先供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，做到同一電壓供電，變配電級(jí)數(shù)少于兩級(jí)。

（2）變配電所盡量靠近負(fù)荷中心，可以縮短配電網(wǎng)絡(luò)半徑，減少線路的損耗。在多電源分段供電系統(tǒng)中，由于電源變壓器或負(fù)荷端設(shè)備的投切是系統(tǒng)自動(dòng)的，無(wú)需人為干預(yù)，可以降低管理成本，所以盡量在各分段母線或配電房之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線，隨著負(fù)荷的變動(dòng)，自動(dòng)適時(shí)地投切變壓器，用來(lái)匹配供電負(fù)荷和供配系統(tǒng)的變壓器容量，降低變壓器輕載情況下的電能損耗。

（3）合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。選擇的依據(jù)是根據(jù)負(fù)荷情況，考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)變壓器工作在高效區(qū)時(shí)，可以降低電損耗，所以選擇的電力變壓器的容量一定要和電力負(fù)荷相適應(yīng)。另一方面電能的損耗也與負(fù)荷的性質(zhì)和干撓因素所決定的運(yùn)行功率因素有關(guān)，故另一有效方法就是確保負(fù)荷匹配合理，使變壓器在較高功率因數(shù)條件下運(yùn)行（如圖1）。

（4）選用節(jié)能型變壓器或者更換和改造高耗能的變壓器。節(jié)能型變壓器基本是無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，和傳統(tǒng)的變壓器相比較，經(jīng)過(guò)運(yùn)行試驗(yàn)和檢測(cè)，新型節(jié)能變壓器的空載損耗和短路損耗都大大降低。因此在選擇變壓器的環(huán)節(jié)上也可以降低運(yùn)行成本。

（5）合理選擇電力電纜。電力電纜的選擇不僅聯(lián)系到工程的投資也關(guān)系到整個(gè)輸電系統(tǒng)的損耗。根據(jù)電纜線路的有功電能損耗公式可以知道，總的損耗等于三相線路的有功功率損耗乘以最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù)。而三相線路的有功功率損耗主要取決于線路的阻抗，也就是電纜導(dǎo)體的材質(zhì)、橫截面和絕緣形式。所以，應(yīng)該選擇材質(zhì)電阻率低，導(dǎo)電性能好的電線電纜作為供電電纜，減少線路的有功損耗。

圖1

2.1.2提升系統(tǒng)功率因數(shù)

功率因數(shù)是供配電系統(tǒng)的重要參數(shù)，提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)首先可降低輸電線路電流，從而降低有功損耗；其次，可以減少運(yùn)行變壓器的銅芯損耗來(lái)降低有功損耗；最后，可以優(yōu)化發(fā)電設(shè)備的輸電條件，提升發(fā)電效率。

提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)的主要是通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?，首先，提高系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，可以通過(guò)減少用電設(shè)備的無(wú)功損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如不使用非線性負(fù)載設(shè)備，避免三相不平衡方式帶負(fù)載運(yùn)行，可以采用在用戶端串聯(lián)電抗器或加裝濾波器的方法來(lái)過(guò)濾負(fù)載高次諧波的干擾；另一種無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ň褪遣捎渺o電電容器，在三相負(fù)載平衡的運(yùn)行方式下，提高功率因數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)功率因數(shù)與理想值偏差范圍，計(jì)算并配置合適的補(bǔ)償電容容量，在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行方式下，可采用“△/Y三相共補(bǔ)與單相分別補(bǔ)償相結(jié)合”的無(wú)功補(bǔ)償方法。

2.1.3減少低壓柜的回路

通常在設(shè)計(jì)電氣線路之前，會(huì)要先確定負(fù)荷的位置和負(fù)荷類型，我們可以通過(guò)把同一區(qū)域中性質(zhì)相同的負(fù)荷用低壓母線所饋出的一回路進(jìn)行供電，這樣做可以減少低壓柜出現(xiàn)的回路，從而減少低壓柜的臺(tái)數(shù)供應(yīng)，設(shè)備的成本就降低了。但是，這種方法也存在不足之處，即在出線端發(fā)生故障，或者在對(duì)回路進(jìn)行檢修時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致部分?jǐn)嚯?。不過(guò)此種狀況很少出現(xiàn)，所以，這也是一種可以降低電氣設(shè)備成本的方法。

圖2

2.2照明系統(tǒng)的節(jié)能

近期國(guó)家大力推廣節(jié)能照明電源和節(jié)能運(yùn)行方式，并且對(duì)照明節(jié)能提出了一系列量化的要求，給予標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，我們?cè)谑┕ぴO(shè)計(jì)過(guò)程中，務(wù)必進(jìn)行參考。

2.2.1照明控制方式的選擇

照明系統(tǒng)的控制方式是照明節(jié)能的基本，實(shí)現(xiàn)好對(duì)照明光源的合理控制，可以減少光照的浪費(fèi)，符合節(jié)能運(yùn)行方式的政策。要實(shí)現(xiàn)對(duì)照明光源的有效控制，要注意以下幾點(diǎn)：

（1）燈具控制開(kāi)關(guān)控制的光源控制在2～10個(gè)之間；（2）控制開(kāi)關(guān)設(shè)置在利于操作的位置，方便開(kāi)斷不必要的光源；（3）對(duì)娛樂(lè)場(chǎng)所的光源可以采用聲、光控制或全夜、半夜控制；（4）對(duì)公共樓梯、大堂燈等光源，可以采用定時(shí)控制和光感控制；（5）對(duì)公共展廳、停車場(chǎng)、建筑泛光照明等可以采用建筑設(shè)備綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制；

（6）對(duì)演播廳、音樂(lè)水境照明等場(chǎng)所，可以采用智能照明控制系統(tǒng)控制。

2.2.2節(jié)能照明設(shè)備的選擇

選擇照明設(shè)備時(shí)要考慮到光源的光效、色溫、顯色指數(shù)、及價(jià)格，綜合這些因素選擇高效的節(jié)能型光源。目前，國(guó)家大力推廣LED燈光源，LED燈具有節(jié)能、無(wú)噪音、電壓范圍寬、保護(hù)眼睛、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，盡量采用LED光源燈具，可以很好的實(shí)現(xiàn)建筑電氣工程的節(jié)能。另外鎮(zhèn)流器的選擇也很重要，通常不同的熒光燈對(duì)應(yīng)不同的鎮(zhèn)流器。

2.3建筑其他機(jī)電設(shè)備綜合節(jié)能

建筑電氣施工中會(huì)同時(shí)使用多種多樣的機(jī)電設(shè)備，所有的機(jī)電設(shè)備都存在著電能損耗。所以，所有機(jī)電設(shè)備的節(jié)能問(wèn)題也是建筑電氣節(jié)能所要考慮的。那么，首先就是要做好建筑機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理和控制。務(wù)必要提供合理的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)于許多電氣設(shè)備，溫度是重要的指標(biāo)，降低工作環(huán)境的溫度有利于設(shè)備的散熱，可以提高效率和延長(zhǎng)壽命；還需要嚴(yán)格的規(guī)章管理制度，通過(guò)監(jiān)督來(lái)提高工作人員的節(jié)能意識(shí)；最后一定要有科學(xué)的控制方法，通過(guò)改變?cè)O(shè)備的工作方式，盡可能的降低電氣損耗。

3　結(jié)束語(yǔ)

總之，建筑電氣工程節(jié)約的問(wèn)題主要可以從弱電部分和強(qiáng)電部分來(lái)考慮，弱點(diǎn)是關(guān)鍵，強(qiáng)電是核心。作為一個(gè)比較復(fù)雜和統(tǒng)一的系統(tǒng)，做好節(jié)能的工作，要求我們有一個(gè)全面合理的設(shè)計(jì)體系，采用科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)，使用新型節(jié)能的電氣設(shè)備，加上嚴(yán)格的監(jiān)督管理制度。在我們不斷努力和不斷研究的過(guò)程中，一定能夠?qū)崿F(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)，促進(jìn)建筑行業(yè)更好的發(fā)展。

[1]張遠(yuǎn)軍，張燕.優(yōu)化建筑電氣工程設(shè)計(jì)提高建筑電氣工程經(jīng)濟(jì)性[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2013（20）.

[2]田建紅.智能小區(qū)建筑電氣工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D].西南交通大學(xué)，2014（12）.

[3]喬巍.淺談如何提高建筑電氣工程施工質(zhì)量[J].企業(yè)家天地（理版），2014（07）.

TU85

A

1673-0038（2015）30-0181-02

2015-7-5

吳軍（1980-），工程師，本科，主要從事水電設(shè)計(jì)工作。