論建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)
段智勇 北京中外建建筑設(shè)計(jì)有限公司深圳分公司
摘要：建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)有很大的潛力,本文從配電系統(tǒng)、電氣配電線路、空調(diào)用電、照明用電等幾方面對(duì)建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望對(duì)同行有所幫助。
關(guān)鍵詞：建筑；電氣；節(jié)能；設(shè)計(jì)
隨著黨的十六大、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(mén)也相繼出臺(tái)了不少關(guān)于節(jié)約能源的政策和文件，節(jié)約能源已成為每位公民應(yīng)盡的責(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)，建筑物尤其是公共建筑物的能耗控制尤其引人關(guān)注。本文通過(guò)本人多年從事建筑電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出部分節(jié)能措施，希望對(duì)同行尤其是建筑電氣設(shè)計(jì)初學(xué)者有所幫助，不足之處，尚請(qǐng)各位同行不吝指正。
1 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)
制造廠設(shè)計(jì)的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷率在0％~60％，在變壓器設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用低能耗及銅線材的新型高效節(jié)能變壓器，選擇其臺(tái)數(shù)和容量時(shí)，盡可能使變壓器負(fù)荷率設(shè)計(jì)在40％~60％。同時(shí)在滿(mǎn)足容量及負(fù)荷率的情況下，應(yīng)盡量減少變壓器的臺(tái)數(shù)，選擇大容量變壓器，以減少變壓器損耗。另外，在空調(diào)負(fù)荷較大時(shí)可采用單獨(dú)一臺(tái)變壓器作專(zhuān)用空調(diào)變壓器，在空調(diào)不使用的季節(jié)時(shí)可停運(yùn)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
2 配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
在工程設(shè)計(jì)中，變電所的中心位置應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心，以縮短配電半徑，減少線路損耗，同時(shí)還要兼顧電源的進(jìn)出線方向。實(shí)際上對(duì)多數(shù)用戶(hù)來(lái)講，至少?gòu)挠猩�金屬消耗量及線路功率損失這兩個(gè)原則出發(fā)選擇變電所的位置，得出的結(jié)果才能使用戶(hù)在一次性投資、節(jié)能降損及設(shè)施維護(hù)管理等方面產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備的特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單可靠，操作方便。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于10％，干線及分支線首端的不平衡度不大于20％，中性線的電流不超過(guò)額定電流的25％，這是因?yàn)樵谂潆娤到y(tǒng)中，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過(guò)額定電流，這種情況下，不僅影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，影響供電質(zhì)量，而且會(huì)成倍增加線損。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小三相不平衡度。
3 電氣配電線路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的節(jié)能
在電氣耗能中，配電線路的耗能不可小覷，我們知道，配電線路電能的損耗取決于線路的阻抗和電流，與阻抗成正比、與電流的平方成正比；而線路的阻抗與導(dǎo)體的導(dǎo)電率、導(dǎo)體的長(zhǎng)度、導(dǎo)體的截面積有關(guān)。因此，我們?cè)陔姎馀潆娋�路中要緊緊抓住影響電氣線路耗能的以上幾個(gè)因素優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
3.1 配電線路設(shè)計(jì)中盡量多采用高導(dǎo)電率的導(dǎo)體
在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，配電線路推薦選用高導(dǎo)電率的導(dǎo)體，即相比鋁芯電纜（電線）而言，宜采用銅芯電纜（電線）。
3.2 配電線路設(shè)計(jì)中盡量減少配電線路的長(zhǎng)度
在設(shè)計(jì)中盡量走直線，可減少供電線路長(zhǎng)度，提高功率因數(shù)，不僅減低線路損耗，而且還可以減少線路壓降，提高供電質(zhì)量；各層配電間、層配電箱也應(yīng)盡量設(shè)置在負(fù)荷中心，減少線路的長(zhǎng)度。
3.3 電線、電纜界面選擇宜按經(jīng)濟(jì)電流選擇
按經(jīng)濟(jì)電流選擇電線、電纜截面的方法是經(jīng)濟(jì)選型，盡管我們?cè)谂潆娫O(shè)計(jì)中這種方法用得較少，但這種方法卻可以盡量減少配電線路中的電能損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而且減少電纜電能損耗隨之也帶來(lái)一些技術(shù)上的好處：如隨著電纜電壓損失的減小，改善了電網(wǎng)的電壓質(zhì)量；隨著電纜發(fā)熱的減少，延長(zhǎng)了電纜的使用壽命等。
4 空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)
民用建筑中空調(diào)型式有中央空調(diào)系統(tǒng)、分體式空調(diào)系統(tǒng)等，夏天空調(diào)用電占民用電的很大部分，中央空調(diào)系統(tǒng)可采用樓宇自控BA 系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，以達(dá)到節(jié)能目的；分體式空調(diào)采用遙控器控制開(kāi)或關(guān)，空調(diào)待機(jī)功耗南方地區(qū)有2~3W，北方地區(qū)有5~8W，例如某單位有300臺(tái)空調(diào)，一天待機(jī)為14h，待機(jī)功率為5W，一天耗能將達(dá)到21度電。對(duì)于住宅空調(diào)一般是設(shè)計(jì)一個(gè)插座或是帶開(kāi)關(guān)的插座，由于空調(diào)插座安裝高度較高，平時(shí)操作很不方便，因而造成僅用遙控器關(guān)機(jī)，無(wú)法切除電源，為解決這一問(wèn)題，可為空調(diào)插座設(shè)置一個(gè)獨(dú)立開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，以便用遙控器關(guān)機(jī)時(shí)，順手把空調(diào)機(jī)電源關(guān)掉；而對(duì)于單位辦公大樓等的分體空調(diào)，電氣設(shè)計(jì)有時(shí)往往與照明共用一個(gè)配電箱，這樣一來(lái)要想關(guān)掉空調(diào)電源，必然要大樓管理人員到各層配電箱處關(guān)掉空調(diào)電源回路，工作量很大也很麻煩，因而往往造成空調(diào)處于待機(jī)狀態(tài)，甚至連春、秋、冬季也處于待機(jī)狀態(tài)，造成電能的大量浪費(fèi)，而且還是一個(gè)火災(zāi)隱患。解決這一問(wèn)題，空調(diào)用電可設(shè)置專(zhuān)用配電控制箱進(jìn)行供電，其遠(yuǎn)程控制可設(shè)置在建筑物的值班室內(nèi)，以便管理和控制。
5 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)
照明是民用建筑不可缺少的一部分，照明方式可分為：一般照明、局部照明和混合照明等；照明種類(lèi)可分為：正常照明、應(yīng)急照明、值班照明、警衛(wèi)照明等（小區(qū)、學(xué)校還有景觀照明、部分高層建筑還有航空障礙照明等）。衡量照明質(zhì)量的主要指標(biāo)有: 照度、眩光、顯色性等；而照明節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo)是照明功率密度LPD（即單位面積上的照明安裝功率），如何在照明設(shè)計(jì)中做到有效節(jié)能，可以從以下幾個(gè)方面入手：
5.1 光源的合理選擇
選用高效電光源是照明節(jié)電的首要工作。能的光源發(fā)光效率要高，使得照明燈每瓦電發(fā)出更多的光通量（Lm）。
5.1.1商業(yè)類(lèi)建筑光源選擇
在照明設(shè)計(jì)中為了有效節(jié)能，在一些層高不高的場(chǎng)所，如辦公室、教室、會(huì)議室及儀表車(chē)間宜采用細(xì)管徑（≤26mm）直管形熒光燈；商業(yè)場(chǎng)所、營(yíng)業(yè)廳也宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率的金屬鹵化物燈；在一些層高較高的場(chǎng)所（主要工業(yè)廠房居多）， 可采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈，當(dāng)然也可采用大功率細(xì)管徑熒光燈。
51.2居住類(lèi)建筑光源選擇
在起居室等場(chǎng)所，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到用戶(hù)裝修可能選用花燈或吸頂式筒燈燈具，光源宜選用緊湊型熒光燈，它每瓦產(chǎn)生的光通用量是白熾燈的5倍。目前，緊湊型熒光燈應(yīng)用范圍很廣，在賓館、會(huì)議室、商場(chǎng)等場(chǎng)合也較多使用。
5.1.3公共場(chǎng)所光源選擇
衛(wèi)生間、公共走道推薦選用細(xì)管日光燈或緊湊型熒光燈，而不用白熾燈。
5.1.4戶(hù)外場(chǎng)所光源選擇
住宅小區(qū)、學(xué)校校區(qū)的路燈、庭院燈的照明，按節(jié)電要求推薦選用高壓鈉燈，它的發(fā)光率最高，可達(dá)到100 Lm /W；壽命長(zhǎng)，不易腐蝕；且不易使被照物褪色，顯色性能雖然差，但透霧性能較好，一般廣泛運(yùn)用于室外照明。
在光源選擇中值得注意的一點(diǎn)是，我們?cè)谡彰髟O(shè)計(jì)中不宜采用熒光高壓汞燈與白熾燈。比如白熾燈，考慮到節(jié)能、美觀及技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，只有在下列才會(huì)采用：照度要求不高，且照明時(shí)間較短的場(chǎng)所；對(duì)裝飾有特殊要求的場(chǎng)所。
5.2 光源用電附件的合理選擇
在燈具的選擇上，走廊、樓梯等公共場(chǎng)所的燈具可選用透光率高的吸頂燈；而居住類(lèi)場(chǎng)所的燈具推薦選用蝙蝠翼式，因?yàn)轵�蝠翼式燈具控光性能合理；辦公類(lèi)場(chǎng)所則推薦用金屬隔柵類(lèi)燈具， 沒(méi)有眩光且發(fā)射率高。因光燈本身功率因數(shù)較低，所以還應(yīng)讓燈具帶整流器， 比如細(xì)管光燈的附件鎮(zhèn)流器就推薦選用電子整流器，而不宜選電感鎮(zhèn)流器。這里提一點(diǎn)，其也可以選節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，它比傳統(tǒng)40W電感鎮(zhèn)流器低40%左右，工作時(shí)溫度低、噪聲小、壽命長(zhǎng)，屬于安全可靠型電感鎮(zhèn)流器，價(jià)格也比較便宜。
5.3 不斷改進(jìn)燈具的控制方式
門(mén)廳、走廊、樓梯間等公共場(chǎng)所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制，以便在白天自然光好的情況下，或深夜人少的情況下，能方便地手動(dòng)或自動(dòng)關(guān)閉一部分照明。
體育館、劇院、候機(jī)廳、門(mén)診大廳等較大公共場(chǎng)所的照明，則宜采用集中控制，以便由值班人員（工作人員）管理，而且宜采用分組開(kāi)關(guān)方式或調(diào)光方式控制，從而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
賓館、酒店、招待所等的客房電源則應(yīng)設(shè)置節(jié)能控制型總開(kāi)關(guān)（除冰箱電源、電腦電源外），以保證旅客離開(kāi)客房后能自動(dòng)切斷電源。
電教室、會(huì)議廳、多功能廳、報(bào)告廳等場(chǎng)所的照明，則宜讓燈具隨講臺(tái)的距離遠(yuǎn)近分組控制，以便在使用投影儀等設(shè)備時(shí)，方便關(guān)閉部分燈光，既方便使用有節(jié)能。
地下車(chē)庫(kù)等一些特定的大面積場(chǎng)所，如果照明配電箱沒(méi)條件放在車(chē)庫(kù)入口時(shí)，則推薦在入口處設(shè)一照明控制箱。其控制回路引至車(chē)庫(kù)配電箱各回路的接觸器，從而方便對(duì)車(chē)庫(kù)照明開(kāi)關(guān)的控制，從而有利于節(jié)能。
在照明設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意的一點(diǎn)就是，當(dāng)照明場(chǎng)所裝設(shè)有兩列或多列燈具時(shí)，所控?zé)袅幸伺c側(cè)窗平行，而且回路每列分開(kāi)控制，以便于利用天然光，白天可以關(guān)掉靠窗的一排燈，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能；對(duì)于一些高檔次建筑和智能建筑，經(jīng)濟(jì)條件許可時(shí)，大部分照明場(chǎng)所還可采用調(diào)光、調(diào)壓或其他自控措施，如采用I—BUS系統(tǒng)控制，以節(jié)約電能。
5.4 科學(xué)合理地利用太陽(yáng)能照明技術(shù)與產(chǎn)品
目前住宅熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已不少采用了太陽(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)能的蓄電設(shè)備。目前太陽(yáng)能設(shè)備初期投資還比較昂貴，在這里就不一一贅述。不過(guò)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。
6 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能是建筑節(jié)能的一個(gè)重要組成部分，只有精心設(shè)計(jì)，以人為本，便于操作和管理，才能達(dá)到最佳的節(jié)能效果和取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅關(guān)系到黨和國(guó)家、政府制定的各項(xiàng)法律、法規(guī)等，還需要我們社會(huì)的每一個(gè)成員切實(shí)行動(dòng)起來(lái)，從現(xiàn)在做起，節(jié)約每一度電，每一份能源。
 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/dianlilw/6740.html