試論建筑電氣節(jié)能應(yīng)用

李強(qiáng)+李浩峰

摘 要：節(jié)能降耗一直基于科學(xué)發(fā)展觀的策略，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，因此，電氣節(jié)能已經(jīng)是如今節(jié)能建筑的重點(diǎn)課題之一。闡述了我國(guó)建筑電氣節(jié)能狀況，分析了存在的相關(guān)問題，基于節(jié)能應(yīng)用措施，提出了建筑電氣節(jié)能策略。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣節(jié)能；應(yīng)用；策略

黨的十六大、十七大提倡加大力度建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，建筑行業(yè)相關(guān)部門也接連出臺(tái)了不少關(guān)于節(jié)約能源的系列政策和文件。節(jié)約能源已成為每位公民的責(zé)任和義務(wù)。目前國(guó)家針對(duì)建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能審查已屬于強(qiáng)制審查環(huán)節(jié)，建筑物特別是公共建筑的能耗控制尤其引人關(guān)注。

節(jié)能已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，是保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、改善環(huán)境、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。

一、我國(guó)建筑電氣節(jié)能概述

早在2005年7月初國(guó)務(wù)院發(fā)出《關(guān)于做好建設(shè)節(jié)約型社會(huì)近期重點(diǎn)工作》的通知，特別指出“要堅(jiān)持資源開發(fā)與節(jié)約并重，把節(jié)約放在首位的方針”。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，電氣用電是一個(gè)耗能大戶。很多相關(guān)的文章都曾顯示過，其每年要消耗總發(fā)電量的10%以上，如果大量使用節(jié)能的照明產(chǎn)品和有效的措施，節(jié)電5%，則每年可節(jié)約照明用電60億kWh，為國(guó)家節(jié)省投資約30億元，并可延緩溫室效應(yīng)，減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益非?？捎^。因此，在設(shè)計(jì)文件中，電氣節(jié)能措施以專篇的形式陳述，從建筑物規(guī)劃的初期就以節(jié)能的思想為指導(dǎo)，在技術(shù)根源處為實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能提供理論依據(jù)及可行性。建筑電氣節(jié)能的原則是：在充分滿足、完善建筑物功能要求的前提下，減少能源消耗，提高能源利用率。節(jié)能的途徑之一是合理配置建筑設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行有效、科學(xué)的控制和管理。

建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅(jiān)持以下三個(gè)原則：1）滿足建筑物的功能；2）考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過高地消耗投資，增加運(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)省無(wú)謂消耗的能量。同時(shí)在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果。從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，才能真正達(dá)到節(jié)能的目的。

如今建筑電氣節(jié)能的應(yīng)用已經(jīng)在我國(guó)取得了一定的成效，但是往往在節(jié)能措施上存在相關(guān)問題。1）盲目節(jié)能；通常為了達(dá)到節(jié)能效果，而刻意地控制電氣，從而導(dǎo)致滿足不了建筑物的功能。而這樣的情況在我國(guó)出現(xiàn)不在少數(shù)，通常一方面是設(shè)計(jì)原因，而主要的方面是人為因素。2）經(jīng)濟(jì)因素考慮不周；由于建筑物的電氣節(jié)能措施，必須采取相關(guān)先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)方案，然而這些必然會(huì)增加部分成本。通常這樣的原因主要是未采取合理的節(jié)能方案，導(dǎo)致額外的附加成本。

二、建筑電氣節(jié)能策略

1.高效光源、高效燈具和節(jié)能控制措施。對(duì)于住宅公共部分節(jié)能控制措施即是指采用節(jié)能自熄開關(guān)。由于住宅公共部分是無(wú)人值守的，所以燈具在人來(lái)時(shí)點(diǎn)亮，人去時(shí)熄滅是很重要的。對(duì)于高層住宅電梯前室，由于其對(duì)于保證人員疏散的重要意義，所以此處只能采用翹板開關(guān)，但對(duì)于住宅大部分公共樓梯間，節(jié)能自熄開關(guān)的采用可作為一條重要節(jié)能措施。高效光源顧名思義具有高光效，顯色好等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)證明，白熾燈只有10%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓?0%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊彷椛?，而這種熱輻射性又往往帶來(lái)火災(zāi)隱患。細(xì)管徑熒光燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和節(jié)能燈均為高效光源，應(yīng)積極推廣應(yīng)用，盡量減少白熾燈的使用量。好的光源有了，如何使這種好光源發(fā)揮其功效能，這就要求燈具的效率要高。燈具的效率為燈具出射光通量與光源總光通量的比值，其值越高，照明的效率也就越高。

2.供配電系統(tǒng)節(jié)能措施。應(yīng)采取提高系統(tǒng)的運(yùn)行電壓和功率因數(shù)，減少無(wú)功功率及導(dǎo)線中的電阻，降低供配電系統(tǒng)線路損耗等措施。節(jié)能途徑主要有：（1）根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓，供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)變配電級(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)。（2）變電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半徑，減少線路損耗，電力用戶內(nèi)部變電所之間宜敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線，根據(jù)負(fù)荷情況，可切除部分變壓器，從而減少損耗。（3）降低線路電阻，線路截面選擇要與國(guó)際接軌，推廣應(yīng)用 “電力電纜截面的經(jīng)濟(jì)最佳化”，按經(jīng)濟(jì)電流密度法合理選擇導(dǎo)線截面，以減少損耗。此外，對(duì)于環(huán)形供電方式，為降低線路的電阻值，將開式網(wǎng)運(yùn)行改為閉式網(wǎng)運(yùn)行，同樣可明顯降低線路損耗。（4）傳輸上可以采用提高電壓等級(jí)的方法。通過計(jì)算可知，當(dāng)電壓提高10%耗損可降低17.4%，因此，提高電壓傳輸，是降低線損的有效途徑。（5）提高功率因數(shù)減少電能損耗。線損與電力用戶的功率因數(shù)的2次方成反比，故提高功率因數(shù)也是降損的有效措施。提高功率因數(shù)，可從合理選用電氣設(shè)備容量及裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器兩方面著手。

3.太陽(yáng)能節(jié)能措施。目前住宅熱水系統(tǒng)雖然已不少設(shè)計(jì)采用了太陽(yáng)能設(shè)備，但本人認(rèn)為在大型住宅小區(qū)以及公共建筑的室外照明系統(tǒng)應(yīng)該可以設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)能蓄電的照明設(shè)備。目前這類產(chǎn)品以太陽(yáng)能LED燈具為主，其產(chǎn)品的工作原理是：白天太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能組件上，使太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓，把光能轉(zhuǎn)換為電能，再傳送給智能控制器，經(jīng)過智能控制器的過充保護(hù)，將太陽(yáng)能組件傳來(lái)的電能輸送給蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存；到了夜晚太陽(yáng)能組件因接收不到光能，其輸出的直流電壓降到接近為零時(shí)，智能控制器自動(dòng)開啟控制裝置，向LED提供電能，促使LED發(fā)光源發(fā)出足夠的亮度用于照明；到天亮?xí)r，太陽(yáng)能組件又接收到光能產(chǎn)生電壓時(shí)，智能控制器又自動(dòng)轉(zhuǎn)換到充電模式工作。隨著太陽(yáng)能蓄電的照明設(shè)備的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這種產(chǎn)品的制造成本將會(huì)越來(lái)越低，相信在不久的將來(lái)太陽(yáng)能蓄電的照明設(shè)備應(yīng)該會(huì)在室外照明領(lǐng)域得到普及應(yīng)用。

4.變壓器節(jié)能措施。變壓器損耗包括有功功率損耗和無(wú)功功率損耗兩部分。變壓器有功功率損耗可用下式計(jì)算：p2=p0+β2pk 式中：p2——變壓器有功功率損耗（kw）； P0——變壓器空載損耗（kw）； Pk——變壓器短路損耗（kw）； β——變壓器負(fù)載率（%）。

一般，在50%～60%時(shí)，變壓器效率最高。在設(shè)計(jì)中，要正確選擇變壓器的負(fù)載率，以便合理選擇變壓器容量。變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在節(jié)能的同時(shí)，還能降低運(yùn)行費(fèi)用（包括設(shè)備折舊、正常維護(hù)和能耗），取得經(jīng)濟(jì)效益。鐵損對(duì)變壓器來(lái)說雖為常數(shù)，但可通過合理選型與運(yùn)行而達(dá)到節(jié)能的目的；變壓器銅損是變化的，合理地確定最佳運(yùn)行，保持變壓器在正常條件下，選擇最大效率點(diǎn)，可達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。故變壓器節(jié)能措施主要為：1）合理選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)，選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，使其工作在高效區(qū)內(nèi)。對(duì)車間停產(chǎn)后仍不能停電的負(fù)荷，宜設(shè)置專用變壓器，大型廠房及非三班制車間宜設(shè)置照明專用變壓器。2）選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。近年來(lái)逐漸推廣的S10、S11系列油浸變壓器比s9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。

三、結(jié)語(yǔ)

建筑電氣節(jié)能應(yīng)該始在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)，終在實(shí)踐中應(yīng)用，只有采取合理的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用合理的節(jié)能器具以及優(yōu)化節(jié)能措施，才能實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹玉亭.對(duì)電氣節(jié)能技術(shù)的思考[J].山西建筑，2007，33（7）：239—240.

[2]付家才.變壓器的設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[M].北京：中國(guó)礦業(yè)出版社.2001.

[3] 吳慧娟.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇[J].電氣，2005（4）：76—77.