陳錦川

（中國江西國際經濟技術合作公司　江西　南昌　330000）

關于高層建筑電氣節(jié)能技術的探究

陳錦川

（中國江西國際經濟技術合作公司江西南昌330000）

近年來，隨著我國社會經濟和城市化進程的不斷發(fā)展，高層建筑也越來越多。在高層建筑設計與施工中，因為高層建筑內的電氣設備眾多，用電負荷大，配電質量要求較高，所以造成的能源浪費也比較多。給國家本來就很緊張的能源情況提出了新的問題。加強節(jié)能工作勢在必行。本文就結合多年工作經驗，針對高層建筑電氣節(jié)能技術及措施進行了闡述。供同行參考。

高層建筑；照明節(jié)能；電氣節(jié)能；節(jié)能措施

引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，節(jié)能成了當今的必然要求。節(jié)能是一項具有長遠眼光的戰(zhàn)略措施，也是持續(xù)發(fā)展的內在要求。據(jù)調查顯示，在我國建筑物能耗是總能耗的30％以上，并呈逐年上升趨勢，其中建筑電氣是主要的能源消耗體。建立節(jié)約型社會，已經發(fā)展為我國的一項基本國策。如何在建筑物的電氣節(jié)能設計中既滿足節(jié)能效果，又滿足節(jié)約能耗的要求，對于廣大設計工作者來說，是一個必須解決的難題。本文從建筑照明及其控制的節(jié)能、建筑智能控制的節(jié)能、供配電系統(tǒng)及電器產品的節(jié)能入手，結合民用建筑設計的特點闡釋“電氣節(jié)能措施”的應用和選擇。

1　建筑照明及其控制的節(jié)能措施

建筑物為了滿足人們辦公及日常生活基本需求的特征，叫做建筑物的基本功能，表現(xiàn)在以下幾個方面：①保證人們在建筑中能夠舒適安全的生活和工作，這要求建筑物的用電環(huán)境、照度、顯色指數(shù)和色溫的運行狀態(tài)要保持穩(wěn)定；②空調的工作效果可以保持室內舒適的要求；③可以滿足某些特殊場所的特殊用電需求，如餐飲娛樂場所的設施用電、多功能展廳的工藝用電等；④保證電力通道暢通無阻。

1.1照度選擇要合理

對建筑電氣進行設計時，照度的選擇是節(jié)約照明能耗的一個重要方面。根據(jù)《電氣設計規(guī)范》，很多場所的照度值分為三值（如表1）。所以在進行設計時中，應根據(jù)地點的不同，恰當?shù)剡x擇照度，高照度值的照明設備要減少用量，盡量多使用低照度值的照明設備，達到節(jié)能的目的。

表1　公共場所照度標準值

1.2選擇導線材質

據(jù)統(tǒng)計，電能在照明線路上的損耗能達到整個電能損耗的4％以上。導致電能在線路中損耗的最主要因素就是導線的材質選擇。由于作為傳導線路的材質存在電阻，所以當電流通過導線的時候，必然會發(fā)生功率損耗[3]。下面將以鋁芯線和銅芯線線路為例，對功率損耗進行對比實驗，實驗的具體過程和參數(shù)如下：

分別在長度為10m的銅芯導線和鋁芯導線上傳輸2kW輸出功率的電能，電壓都是220V，假設兩組導線的溫度都是60℃，對各自線路上的有功損耗進行測算。測得兩組導線的電阻分別是：0.00827Ω和0.013549Ω。利用公式計算，得到如表2的結果。

表2　兩組導線的計算匯表

由表2的結果可知，同樣在2.5mm的導線上傳導2kW功率的電能，銅芯線每10m鋁芯線的損耗量要比銅芯線多37％左右。由此可見，減少西路損耗對于節(jié)能設計非常重要。通過△P=Ijs2R的計算可知，只有在線路電阻減少的基礎上，才能使線路損耗減少。由公式R=ρ·L/S可以推導出相應的措施來減小電阻：設計時要選用電阻較小的導線，以銅芯線為最佳；減少導線長度；加大導線截面。

1.3電光源選擇要合理

滿足了照度以及顯色性基本要求的前提下，還要合理地選擇電光源。選擇電光源時，要盡可能選擇效率高、污染少的電光源。這樣既可以提高照明的質量，也可以保護用戶的視力。在勞動生產率提高的前提下，加強了能源的利用率，達到了減少能耗的目的。所以，選擇合理的電光源至關重要。

在確定了平面照度以后，要根據(jù)實際用戶從照明中的顯色性、色溫、頻閃、起動情況等方面的具體要求出發(fā)，選擇最合適的電光源，達到節(jié)能的目的。比如：體育場館比較適合選用顯色性比較高的高壓納燈和汞燈集合的混合光源；車站、碼頭和機場的候客廳選擇使用三基色熒光燈比較合適，因為這種電光源具有發(fā)光效率高、顯色性強、色溫廣的特點，比較適合這種面積較大的開放式的場所。按照《建筑電氣》的有關原則規(guī)定，在辦公樓、教室和住宅等民用建筑中，設計時應該使用熒光燈，并且應該優(yōu)先考慮熒光燈和細管熒光燈。在表3中不難看出，熒光燈在發(fā)光效率上可以達到普通白熾燈的四倍，即10W熒光燈的發(fā)光效率和40W的白熾燈一樣，忽略鎮(zhèn)流器損耗，與白熾燈相比，熒光燈的節(jié)能效率在60％以上，其節(jié)能效果十分明顯。

表3　熒光燈、白熾燈和節(jié)能熒光燈相關參數(shù)

1.4選擇合理的燈具

選擇燈具，對于提高光源的利用效率、降低能耗有著非常大的作用。在進行建筑設計時，燈具的選擇不能僅僅只考慮裝飾性和美感，也要考慮到節(jié)能的要求。盡量選擇廣通比例較高、控光性能較好的燈具[5]；同時，也要注重燈具附件的選擇，盡量選擇光源匹配性能比較高的節(jié)能附件。下面以熒光燈鎮(zhèn)流器的對比為例，見表4。

表4　三種熒光燈鎮(zhèn)流器的性能對比

在功率因素方面，電子式鎮(zhèn)流器（0.93～0.99）超出電感式鎮(zhèn)流器（0.42～0.66）近一倍；在功率損耗方面，電子式4.5W，電感式9.8W，也小了一倍之多。此外，電子式的鎮(zhèn)流器還具有起動快、無頻閃、起動電壓低、噪音小、有電壓保護功能等優(yōu)點。電子式相比于節(jié)能型鎮(zhèn)流器，可靠性較高，而且價格適中。從以上分析可知，為了減少能耗，節(jié)約能源，應該選擇電子式和節(jié)能型兩種鎮(zhèn)流器，不要選擇傳統(tǒng)型鎮(zhèn)流器。

2　供配電系統(tǒng)及電器產品的節(jié)能措施

2.1合理設計供配電系統(tǒng)

（1）根據(jù)負荷容量、供電距離及分布、用電設備特點等因素，合理設計供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓，供配電系統(tǒng)應盡量簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于三級。

（2）變電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半徑，減少線路損失，企業(yè)內部變電所之間宜敷設聯(lián)絡線，根據(jù)負荷情況，切除部分變壓器，從而降低損耗，這對節(jié)約電能，提高供電質量都有重要意義。

（3）根據(jù)負荷情況合理選擇變壓器容量、臺數(shù)，其接線應能適應負荷變化時，按經濟運行原則靈活投切變壓器。對分期投產企業(yè)，宜采用多臺變壓器方案，避免輕載運行增大損耗。

（4）按經濟電流密度合理選擇導線截面，一般按年綜合運行費用最小原則確定經濟電流密度。

2.2提高功率因數(shù).減少電能損失

（1）提高功率因數(shù)的意義：①可減少線路損失；②可減少變壓器的銅損；③可減少線路及變壓器的電壓損失；④可以增加發(fā)配電設備的供電能力。

（2）提高功率因數(shù)的措施：①減少供電設備的無功消耗，提高企業(yè)的自然功率因數(shù)；②用靜電電容器進行無功補償。

2.3電力電纜的選擇

（1）電力電纜材質的選擇：電纜線路的有功電能損耗為Wt= Pt·τ其中，Pt為三相線路中有功功率損耗，τ為最大負荷年損耗小時數(shù)。而參數(shù)Pt主要取決于線路的電阻和感抗，即導體材質、截面積及絕緣形式。相對于鋁導體，銅導體的導電率高且能耗低，因此，銅芯電力電纜在工程設計中被廣泛使用。

（2）按經濟電流密度選擇：選擇導線既要考慮經濟性，又要考慮安全性。導線截面大，線損就小，但會增加投資；導線截面小，線損就大，滿足不了今后發(fā)展的需要，而且安全系數(shù)降低。在實際工作中，最好的辦法就是按經濟電流密度來選擇導線的截面面積。電纜截面的選擇另一個方面是技術條件。按經濟電流密度條件及技術條件選擇結果的比較：通常按經濟條件選擇的截面大于按技術條件選擇的截面1～2級，但也有按熱穩(wěn)定等技術條件選擇的截面大的情況，因此應該同時滿足技術條件和經濟電流條件，取二者截面較大者。簡化設計程序時。按允許載流量所選的截面放大1～2級，基本上能接近按經濟電流條件所選擇的結果。從發(fā)展的角度看，按經濟條件選擇電纜有利于電纜的節(jié)能降耗。

2.4配電變壓器的節(jié)能措施

變壓器節(jié)能的實質就是降低損耗、提高運行效率。作為電壓變換設備，變壓器被廣泛應用于輸電和配電領域。由于容量和數(shù)量很大、運行時間長，總損耗也相當大，因而，變壓器在選擇和使用上存在著巨大的節(jié)能潛力。不應使變壓器長期處于過負載狀態(tài)下運行，其經常性負載應以在變壓器額定容量的60％為宜，考慮用戶發(fā)展等因素，可預留15～25％的余量；另一方面，某一型號或系列的變壓器，新型號的自身功耗應比前一個型號低10％，選擇高效節(jié)能產品，是改善高層建筑的經濟效益的重要途徑。

2.5節(jié)電裝置的應用

自動穩(wěn)壓型交流電源集中控制節(jié)電裝置。采用“電磁平衡原理”節(jié)電技術，通過裝在內部的LC無源濾波器抑制高次諧波造成的系統(tǒng)發(fā)熱和損耗.吸收系統(tǒng)內部的失真電能并轉化成為有用電能。通過裝置本身的感抗和負荷系統(tǒng)的感抗形成互感，可提高負荷系統(tǒng)電能的利用率。即提高功率因數(shù)。

3　結語

考慮電氣節(jié)能應按國情考慮實際經濟效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用，而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節(jié)能減少下來的運行費用進行回收。

民用建筑的節(jié)能潛力很大，應在設計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設備上，應具體了解其原理、性能、效果，從技術、經濟上進行比較后，再選定節(jié)能設備，以達到真正節(jié)能的目的。

[1]馬明善.關于建筑電氣節(jié)能設計分析與探討[J].數(shù)字化用戶，2013（05）.

[2]李武寧，張振軍，申耀克.建筑電氣節(jié)能設計[J].科技傳播，2014（04）.

[3]江雪鳳.電氣節(jié)能設計在現(xiàn)代建筑中的應用[J].科技傳播，2012（02）.

[4]曹洋，聞珊珊.工廠電氣節(jié)能設計[J].科技傳播，2012（14）.

TU201.5

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1673-0038（2015）17-0097-02

2015-4-12