鄭州市重點(diǎn)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 魏新亮 鄭宏杰

建筑電氣節(jié)能措施探討

鄭州市重點(diǎn)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 魏新亮 鄭宏杰

我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源消費(fèi)總量中所占的比例已從上世紀(jì)70年代末的10%，上升到近年的27.8%。可見(jiàn)，建筑能耗已成為危及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大問(wèn)題，建筑節(jié)能已是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)。電氣能耗是建筑能耗的主要構(gòu)成之一，控制建筑電氣能耗和有效提高能源利用效率是建筑節(jié)能的重要因素。為此，國(guó)家相關(guān)部門(mén)相繼在2004年出臺(tái)了《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034）、2005年《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034)、2007年《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50411）一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真考慮并采用節(jié)能措施是實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能的有效途徑。

一、建筑電氣存在能源浪費(fèi)的原因

1.不合理的設(shè)計(jì)導(dǎo)致能耗高。變配電及采暖、通風(fēng)、給水、排水等設(shè)備都存在設(shè)備選型和運(yùn)行方式的不合理導(dǎo)致設(shè)備效率過(guò)低，能耗增加。

2.不合理的系統(tǒng)造成空調(diào)能耗高。不合理的系統(tǒng)運(yùn)行方式，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)效率過(guò)低。例如，由于系統(tǒng)不合理和缺少有效的調(diào)節(jié)手段使冷機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在偏離高效的狀態(tài)下工作，導(dǎo)致其能源利用率不足高效工況點(diǎn)下的50%；停止的冷機(jī)未能及時(shí)關(guān)閉水回路，使得相連接的循環(huán)水泵只能多臺(tái)運(yùn)行，水泵的能耗增加一倍；承擔(dān)能量輸送功能的風(fēng)機(jī)水泵由于設(shè)計(jì)偏大，實(shí)際上長(zhǎng)期小溫差運(yùn)行，使得風(fēng)機(jī)水泵的能耗高于正常狀況一倍或更多。

照明系統(tǒng)存在著能耗高的現(xiàn)象。照明光源、控制方式選擇的不合理導(dǎo)致照明系統(tǒng)能耗高，照明系統(tǒng)中盲目的提高照度標(biāo)準(zhǔn)，燈具或光源過(guò)多使能耗增加。

3.不合理的運(yùn)行制度（控制方式）導(dǎo)致空調(diào)能耗高。不合理的運(yùn)行制度導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，下班后系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，或部分設(shè)備持續(xù)運(yùn)行，消耗大量電能。此外，由于極少部分建筑在夜間要繼續(xù)使用，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，也造成巨大浪費(fèi)。

二、建筑電氣節(jié)能原則

建筑電氣節(jié)能應(yīng)以滿足要求、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

1.滿足建筑物的功能。即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，使得舒適衛(wèi)生；滿足特殊工藝要求，如娛樂(lè)場(chǎng)所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

2.建筑電氣節(jié)能應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)合理原則，應(yīng)考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。

3.節(jié)省無(wú)謂消耗的能量，要先找出哪些地方的能量是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采用什么措施節(jié)能。

三、建筑電氣節(jié)能措施

建筑電氣節(jié)能措施主要有：合理的供配電系統(tǒng)、建筑照明節(jié)能、建筑電氣設(shè)備的節(jié)能、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、消除高次諧波等。

1.合理的供配電系統(tǒng)。根據(jù)用電負(fù)荷容量及其分布、用電設(shè)備的特點(diǎn)及負(fù)荷等級(jí)，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，使其在運(yùn)行中的損耗降至最低，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。

（1）節(jié)能型變壓器具有損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，能獲得相當(dāng)大的能源節(jié)約和減少溫室氣體排放。如S11型變壓器與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%，變壓器噪音平均下降7~10dB。因此，采用節(jié)能型變壓器存在著巨大的節(jié)能潛力。

（2）變配電室位置應(yīng)盡可能深入或接近負(fù)荷中心，低壓配電間應(yīng)靠近電氣豎井，合理分布供電網(wǎng)絡(luò)，使低壓供電半徑控制在200m以內(nèi)，減少線路成本及電壓損失，提高供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)，變壓器負(fù)載率宜為0.7~0.85，其接線應(yīng)能適應(yīng)在負(fù)荷變化時(shí)按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活切換變壓器，使變壓器在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。力求配電系統(tǒng)三相平衡，對(duì)照明負(fù)荷、分體空調(diào)、熱水器、插座等單項(xiàng)負(fù)荷的配電不僅在圖面上配平，而是要從實(shí)際使用情況來(lái)判斷運(yùn)行時(shí)是否真正能達(dá)到三相平衡。

（4）合理選擇供電線路的截面，在滿足允許載流量、運(yùn)行電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)前提下盡量減少線路阻抗，降低電能損耗。計(jì)算時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮敷設(shè)方式、環(huán)境條件、計(jì)算電流等因素。

2.建筑照明節(jié)能。建筑照明節(jié)能就是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度地利用光能。

（1）選擇合理的照度標(biāo)準(zhǔn)?！督ㄖ彰髟O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）規(guī)定了建筑物中各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺(jué)要求、照明功率密度等，照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率。

（2）選擇高效節(jié)能光源。光源是照明節(jié)能的首要任務(wù)，光源的主要性能有顯色指數(shù)、使用壽命、起點(diǎn)性能、調(diào)光性能等。在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般房間（場(chǎng)所）應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈（如T5、T8管）、緊湊型熒光燈及LED光源，高大車間、廠房及體育館場(chǎng)的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

（3）選擇節(jié)能型鎮(zhèn)流器。節(jié)能型鎮(zhèn)流器自身功耗比傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器低40%~60%，并具有無(wú)電磁干擾、不受瞬間過(guò)電壓的影響、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，合理選擇鎮(zhèn)流器對(duì)節(jié)能有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

（4）合理選擇照明控制方式。根據(jù)照明開(kāi)啟頻繁程度等特點(diǎn)，可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加開(kāi)關(guān)點(diǎn)。目前常用的控制開(kāi)關(guān)有觸摸式延時(shí)開(kāi)關(guān)、聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)、紅外式延時(shí)開(kāi)關(guān)等。

3.建筑電氣設(shè)備選擇及運(yùn)行中的節(jié)能。將能耗大的用電設(shè)備改為節(jié)能設(shè)備。由于建筑電氣中的電動(dòng)機(jī)都是與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備配套的，因此建筑運(yùn)行設(shè)備中主要考慮電動(dòng)機(jī)選擇及其運(yùn)行中的節(jié)能。由于電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù)一般都不超過(guò)0.8，故會(huì)產(chǎn)生無(wú)功損耗，這不但使用電損耗加大，還會(huì)導(dǎo)致電源電壓降低。解決的辦法是增加新型功率因數(shù)補(bǔ)償電容器，采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)霓k法降低電能損耗。運(yùn)行中盡可能減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行，采用變頻的方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使其與負(fù)載變化相適應(yīng)，可提高電機(jī)在輕載時(shí)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。在設(shè)備控制中應(yīng)采用建筑電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS或BA系統(tǒng)），節(jié)能效率可達(dá)10%~30%，減少無(wú)謂能耗。

4.提高系統(tǒng)功率因數(shù)。提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功在線路上傳輸，以達(dá)到節(jié)能的目的。首先應(yīng)提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對(duì)超前無(wú)功的需求；其次采用電容器補(bǔ)償以提高功率因數(shù)。一般采用在變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)霓k法，對(duì)容量較大、負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備，無(wú)功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。用戶終端就地補(bǔ)償可使線路損率減少20%，同時(shí)減少電壓降，改善電源質(zhì)量。

5.消除高次諧波。消除高次諧波，降低系統(tǒng)的無(wú)功損耗，是電氣節(jié)能的一個(gè)途徑。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在多個(gè)環(huán)節(jié)考慮諧波產(chǎn)生的影響。如保護(hù)接地采用TN-S制，可防止諧波引起的中性點(diǎn)點(diǎn)位升高；變壓器繞組采用Dyn11可抑制3次諧波；選擇中性線及相同截面的相線是為了解決諧波引起的中性線電流的增大。選擇諧波指標(biāo)符合要求的電力、電子設(shè)備，特別是容易產(chǎn)生諧波的設(shè)備，如UPS、EPS電源、變頻器、軟啟動(dòng)器、大型調(diào)光設(shè)備、醫(yī)療檢查設(shè)備等。根據(jù)實(shí)際情況選擇，合理選擇濾波設(shè)備（有源、無(wú)源），并將其設(shè)置在恰當(dāng)?shù)牟课唬ㄖ鞲删€或干擾源處）。

四、電氣節(jié)能新技術(shù)展望

隨著科技的發(fā)展及電氣工作者對(duì)節(jié)能技術(shù)的深入研究，一些節(jié)能新技術(shù)不斷涌現(xiàn)并逐漸得到應(yīng)用。供配電系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)有：S11節(jié)能變壓器、Y2高效電動(dòng)機(jī)、消除高次諧波裝置、無(wú)功補(bǔ)償電容裝置、浪涌吸收裝置、克服三相不平衡裝置、各種調(diào)速節(jié)能裝置等；建筑設(shè)備綜合監(jiān)控系統(tǒng)；一些單項(xiàng)技術(shù)：照明總線控制技術(shù)、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能自動(dòng)控制裝置、電梯群控裝置、電能管理裝置等；在綜合利用能源中，太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于我們的生活中。隨著這些新技術(shù)不斷應(yīng)用及改進(jìn)，其技術(shù)也將愈加完善和成熟，必將在電氣節(jié)能領(lǐng)域起到更大的作用。

建筑電氣節(jié)能潛力巨大，且建筑電氣節(jié)能過(guò)程貫穿于項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等整個(gè)周期。對(duì)于電氣工作者而言，應(yīng)精心考慮設(shè)計(jì)方案，選用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)。在選用節(jié)能的新設(shè)備、新材料上，應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工可行性等方面進(jìn)行比較后，再選定高效節(jié)能設(shè)備（材料）。在后期設(shè)備運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行制度、人員培訓(xùn)教育、設(shè)備更新維護(hù)等方面的管理工作，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。