電氣節(jié)能技術(shù)在建筑工程的應(yīng)用分析
　　蔣文德
　�。�南京航空航天大學(xué)基建處，南京，210016）
　　摘要：隨著現(xiàn)代建筑使用電氣設(shè)備種類越來越多，電氣控制的節(jié)能性和安全性，就顯得更加的重要。電氣節(jié)能技術(shù)在建筑工程中的合理利用將大大降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗。在闡述電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則的基礎(chǔ)上，從不同角度提出了建筑電氣技術(shù)在節(jié)能上的合理應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：電氣；節(jié)能；應(yīng)用
　　合理、安全、節(jié)能的電氣控制設(shè)計(jì)已經(jīng)是一個(gè)現(xiàn)代建筑所必須的一部分，只有充分考慮好總體布局設(shè)計(jì)和人性化設(shè)計(jì)才能更好的滿足人們實(shí)際學(xué)習(xí)、工作、生活的需要。節(jié)能工作又關(guān)系到技術(shù)進(jìn)步和緩解能需矛盾，是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要一環(huán)。
　　1、現(xiàn)代建筑電氣控制節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求和原則
　　1.1節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求
　�。�1）滿足現(xiàn)代建筑功能的需要
　　首先，要滿足現(xiàn)代建筑所需照明的亮度、色度等需要，滿足室內(nèi)空調(diào)溫度的舒適和空氣的清新，滿足一些特殊場(chǎng)所：比如娛樂場(chǎng)所、會(huì)議場(chǎng)所等特殊工藝設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。
　�。�2）綜合考慮經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的實(shí)際需要
　　安全和節(jié)能應(yīng)按我國(guó)國(guó)慶的實(shí)際需要，考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，不能單純的為了節(jié)能，而過高地進(jìn)行消耗性的投資，增加總的運(yùn)行成本。應(yīng)該在盡短的時(shí)間內(nèi)，利用節(jié)能省下來的費(fèi)用作為對(duì)投資資金的回收。
　　（3）節(jié)能的需要
　　節(jié)能應(yīng)該在滿足實(shí)際功能的前提下來進(jìn)行的，應(yīng)該節(jié)省的是沒必要的開支。在進(jìn)行電氣控制設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先，要找出哪些能量的消耗是必須的，哪些能量的消耗是可有可無甚至是根本沒有必要的，找出了這些后，然后再考慮采取何種措施來進(jìn)行節(jié)能。比如：變壓器山的功率損耗，傳輸電能線路上的損耗實(shí)際上都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，可有采用先進(jìn)技術(shù)，使其能耗降低。
　　1.2電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則
　　電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價(jià)，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能。因此，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：
　�。�1）適用性。就是基于滿足在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，為建筑設(shè)備運(yùn)行提供必需的動(dòng)力，按照用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量，電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求，來優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用。
　�。�2）實(shí)際性。要充分考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，合理選用節(jié)能設(shè)備及材料，使節(jié)能增加的投資能在較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用收回。
　　（3）節(jié)能性。應(yīng)考慮采取措施減少或消除與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的消耗，比如電氣設(shè)備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能消耗等等，這應(yīng)該是節(jié)能的著眼點(diǎn)。
　　2、電氣節(jié)能控制措施
　　2.1充分利用天然光源
　　照明節(jié)能工程中的一個(gè)較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對(duì)能源和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，建筑物中如何充分利用天然光源來節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實(shí)施工程中，應(yīng)當(dāng)充分加以利用，制定建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn)，確定采光方式，將采光和照明有機(jī)地結(jié)合起來。白天盡可能地利用天然光源，使建筑物內(nèi)獲得穩(wěn)定的光照條件。同時(shí)，室內(nèi)引入陽光，既能大大節(jié)約照明能耗，亦有助于提高室內(nèi)溫度，對(duì)于降低建筑能耗也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　2.2目前應(yīng)用的方法
　　主要有：（1）導(dǎo)光管法。（2）采光擱板。（3）反射高窗。（4）棱鏡窗。
　　2.3高效的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　照明控制是照明設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的內(nèi)容，是照明設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論的一部分，與燈具、光源一樣是照明節(jié)能實(shí)施中不可缺少的。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
　　（1）能營(yíng)造良好的光環(huán)境。通過控制光環(huán)境來劃分空間，同一空間中可創(chuàng)造出不同的環(huán)境氛圍，體現(xiàn)了照明環(huán)境的舒適性。
　　（2）可節(jié)能。使用者需要時(shí)才開啟照明，盡可能減少不必要的開燈時(shí)間、數(shù)量和過高的照度，以有利于照明的節(jié)能。雖然我國(guó)現(xiàn)有的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有照明控制的具體內(nèi)容，對(duì)照明控制也沒有給予應(yīng)有的重視，但工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到它的重要性。
　　2.4科學(xué)合理地利用太陽能照明技術(shù)與產(chǎn)品
　　其一，太陽能是無處不有、取之不盡、用之不竭的清潔能源。太陽能照明技術(shù)的開發(fā)利用，可節(jié)省資源，減少?gòu)U氣排放，減少對(duì)地球資源的使用和破壞，保護(hù)地球環(huán)境�？茖W(xué)合理地利用太陽能照明在節(jié)能、環(huán)保方面具有重大的意義。其二，太陽能照明技術(shù)通常利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將入射的太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，提供給照明負(fù)荷。
　　2.5建筑電氣設(shè)備的節(jié)能
　　（1）空調(diào)系統(tǒng)。其主要內(nèi)容包括：a.冷凍水與冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化控制；b.冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制，現(xiàn)行的冰蓄冷控制技術(shù)還很不成熟，冰蓄冷控制策略仍需作深入研究，尤其是在蓄冰裝置優(yōu)先方式下的融冰策略的研究，對(duì)于提高冰蓄冷系統(tǒng)的能源利用效率，促進(jìn)冰蓄冷技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用具有決定性的意義；c.熱交換系統(tǒng)溫差與流量的優(yōu)化控制；d.變風(fēng)量系統(tǒng)等控制技術(shù)。（2）給排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制。（3）電動(dòng)機(jī)。包括電動(dòng)機(jī)的正確選型、調(diào)速方法、基于負(fù)載檢測(cè)的臺(tái)數(shù)控制。（4）電梯。包括電梯的合理選型（如速度、載重量、調(diào)速方式等）、停層計(jì)劃及群控策略。（5）電動(dòng)門窗。包括門窗的節(jié)能控制、遮陽系統(tǒng)的自動(dòng)控制等。
　　2.6能源的綜合利用
　�。�1）太陽能光伏電源系統(tǒng)�！洞胧�》規(guī)定了太陽能光伏電源系統(tǒng)的適用環(huán)境、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、電池技術(shù)要求、逆變器的技術(shù)指標(biāo)、控制系統(tǒng)技術(shù)要求等技術(shù)原則。
　�。�2）冰蓄冷系統(tǒng)。提出了冰蓄冷系統(tǒng)的常用控制策略及系統(tǒng)配置。另外，一些其他節(jié)能方法還可以利用：減少變壓器的功率損耗，合理選擇變壓器的負(fù)載率；減少線路能量損耗。在一個(gè)工程中，線路縱橫交錯(cuò)，使用的導(dǎo)線及電纜不計(jì)其數(shù)，所以在線路上消耗的有功功率相當(dāng)大，必須減少線路能耗；提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。一是變壓器無功功率損耗很多，應(yīng)考慮在一次側(cè)裝設(shè)靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償；二是目前的建筑設(shè)計(jì)絕大部分采用二次集中補(bǔ)償；減少照明系統(tǒng)光能損失。其一，要電氣設(shè)計(jì)要與建筑設(shè)計(jì)配合。其二，要合理選擇照明器具。最后是合理選擇照明的配光曲線以提高照明利用系數(shù)。
　　2.7電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中的節(jié)能
　　在建筑電氣中的電動(dòng)機(jī)都是與暖通、水道、建筑等工種的設(shè)備配套的，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)的。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了上述的用就地補(bǔ)償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因?yàn)�，在這種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速器，使其在負(fù)載下降時(shí)，采用變頻的方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使其與負(fù)載的變化相適應(yīng)。采用這種方式，可提高電機(jī)在輕載時(shí)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。但是，這種設(shè)備的價(jià)格仍偏高，因此在應(yīng)用中受到一定的限制。另一種節(jié)能方式是采用軟起動(dòng)器，軟起動(dòng)器設(shè)備是按起動(dòng)時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)完畢，則全壓投入運(yùn)行。此設(shè)備也可采用測(cè)速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到速度隨負(fù)載的變化而變化。它可用在電動(dòng)機(jī)容量較大，又需要頻繁起動(dòng)的設(shè)備，以及附近用電設(shè)備對(duì)電壓的穩(wěn)定要求較高的場(chǎng)合。因?yàn)樗鼜钠饎?dòng)到運(yùn)行，其電流變化不超過三倍，可保證電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在所要求的范圍內(nèi)。但它是采用可控硅調(diào)壓，正弦波未導(dǎo)通部分的電能全部消耗在可控硅上，不會(huì)返回電網(wǎng)。因此，它要求散熱、通風(fēng)措施完善。其價(jià)格比變頻器便宜，在水泵系統(tǒng)中的大容量電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備中可以應(yīng)用。
　　民用建筑的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮。但是在選用節(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)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。
　　我國(guó)加入WTO后，我國(guó)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)領(lǐng)域中面臨著新的挑戰(zhàn)，因?yàn)閲?guó)外的設(shè)計(jì)公司在設(shè)計(jì)過程中十分重視環(huán)保和節(jié)能，如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中不重視節(jié)能，就有可能被淘汰出局。而節(jié)電節(jié)能工作牽涉的面又十分廣泛，從發(fā)電廠開始到線路末端的用戶都應(yīng)該高效地使用電能以減少損失。對(duì)于設(shè)計(jì)者而言，就是要合理的選用設(shè)備（變壓器，電動(dòng)機(jī)，電纜，照明光源等），合理確定供電電壓等級(jí)以及采用新材料，新技術(shù)等。
　　3、結(jié)論
　　建筑電氣節(jié)能潛力很大，應(yīng)精心考慮設(shè)計(jì)方案，選擇高效節(jié)能設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計(jì)。在為人類提供健康、舒適、安全的居住、工作和生活空間的同時(shí)，又能行之有效地節(jié)約能源。
　　參考文獻(xiàn)：
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