蔡鵬

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 甘肅省蘭州市 730000）

建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能的幾點(diǎn)建議

蔡鵬

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 甘肅省蘭州市 730000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，能源消耗也隨之快速增長(zhǎng)，而如何進(jìn)行節(jié)能降耗，則逐漸成為了這幾年研究的重點(diǎn)課題。本文基于此，從供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等多個(gè)方面給出了建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能建議，并對(duì)完善建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的其它措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

建筑電氣；設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

1 引言

隨著我國(guó)節(jié)能減排政策在各個(gè)領(lǐng)域的全面實(shí)施，建筑能耗指標(biāo)開(kāi)始面臨著更為嚴(yán)峻的標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的建筑節(jié)能技術(shù)也不斷提升。具體而言，建筑電氣設(shè)計(jì)是否達(dá)到審查要求主要包括兩個(gè)方面：①建筑電氣設(shè)計(jì)能否滿(mǎn)足客戶(hù)所需要的相關(guān)功能，包括照明、供電、通風(fēng)、采暖等等。②則是建筑的電氣設(shè)計(jì)是否符合國(guó)家政策和相關(guān)電氣規(guī)范要求，例如《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2015）中的所提出的各類(lèi)要求，現(xiàn)行的綠色建筑評(píng)估體系中的各類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)等等。但由于我國(guó)在建筑電氣節(jié)能方面才剛剛起步，無(wú)論是在節(jié)能技術(shù)的使用，還是在相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定上，與發(fā)達(dá)國(guó)家尚且存在一定差距。基于此，了解建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能要求，采取各項(xiàng)節(jié)能措施進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 配電變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

在整個(gè)建筑電氣系統(tǒng)中，配電變壓器所使用的能耗接近12%，因此，實(shí)現(xiàn)配電變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)是降低整個(gè)供配電系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵，具體可從以下幾個(gè)方面著手。①在選擇配電變壓器的型號(hào)中，為了盡可能提升節(jié)能效率，應(yīng)盡量選擇安全環(huán)保型的節(jié)能變壓器，例如《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中所推薦的S11、S13、SCB10等10型及以上節(jié)能環(huán)保型變壓器。在此基礎(chǔ)上，所選取的變壓器容量還需要能夠與電氣負(fù)荷有效匹配，低壓側(cè)網(wǎng)還應(yīng)當(dāng)采用閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)的形式以便于工作人員以負(fù)荷運(yùn)行為參考并及時(shí)切換相關(guān)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，從而既保障并聯(lián)變壓器的運(yùn)行損耗得以有效降低，又能提升電氣負(fù)荷供電的穩(wěn)定性。②對(duì)于整個(gè)電氣系統(tǒng)具有較大負(fù)荷的電氣設(shè)備，應(yīng)當(dāng)采用專(zhuān)用配電變壓器進(jìn)行供電，這樣可在大功率電氣設(shè)備停運(yùn)時(shí)關(guān)閉該電氣設(shè)備的專(zhuān)用變壓器，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行損耗。③建筑電氣的規(guī)程指出，供配電變壓器出口處的電流不平衡度應(yīng)當(dāng)小于或者等于10%，其干線(xiàn)和分支線(xiàn)首端的不平衡度應(yīng)當(dāng)小于或者等于20%，其中性線(xiàn)的電流不超過(guò)額定電流的25%。所以，在進(jìn)行變壓器乃至整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量地減小三相不平衡度，以保證建筑電氣供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.2 供配電路線(xiàn)的節(jié)能措施

由于供配電的線(xiàn)路上勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生電阻，而根據(jù)焦耳定律，電流經(jīng)過(guò)線(xiàn)路時(shí)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗狀況，其計(jì)算公式為P=I2·R，其中I為相電流（A），R為線(xiàn)路電阻（Ω）。由于線(xiàn)路電流不可改變，所以供配電路線(xiàn)的節(jié)能工作需要從線(xiàn)路電阻和線(xiàn)路設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手。①在導(dǎo)線(xiàn)的選用方面，可考慮選用較小電導(dǎo)率ρ的導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)，如銅芯導(dǎo)線(xiàn)。②盡可能降低整個(gè)配電線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)總長(zhǎng)度，常使用的措施包括結(jié)合線(xiàn)路功率的損失量將變壓器設(shè)置在負(fù)荷中心附近減少供電距離、導(dǎo)線(xiàn)布置采用直線(xiàn)排布盡量不走或少走彎路以減少區(qū)域?qū)Ь€(xiàn)長(zhǎng)度、低壓線(xiàn)路少走或不走頭線(xiàn)路以降低電能損耗等等。③還可考慮增大導(dǎo)線(xiàn)的截面積，即對(duì)電壓損失及保護(hù)的配合方面的截面積進(jìn)行合理選擇，通常對(duì)于線(xiàn)路總長(zhǎng)度大于100m，截面面積小于70mm2的回路，可增大其一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)截面。

3 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，照明用電在我國(guó)電能消耗占據(jù)了11%以上，具有較大的比重，因此，建筑電氣的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要進(jìn)一步加大對(duì)照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視程度。具體可從以下幾點(diǎn)著手:

3.1 適度控制照明功率密度

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和對(duì)不同場(chǎng)合的具體的照明功率密度、視覺(jué)要求及照度標(biāo)準(zhǔn)給出了明確的規(guī)定，并給出了七類(lèi)建筑108項(xiàng)常用的房間或場(chǎng)所的照明功率密度值。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員既不可片面追求過(guò)高的照明標(biāo)準(zhǔn)，也不可過(guò)于犧牲功能從而降低照明功率密度。具體而言，常使用的控制照明功率密度包括以下幾點(diǎn)。①作業(yè)面鄰近周?chē)恼斩瓤梢缘陀谧鳂I(yè)面的照度，一般允許降低一級(jí)（但不低于200lx）。如辦公室的進(jìn)門(mén)處及不可能放置作業(yè)面的地帶，均可降低照度。②通道和非作業(yè)區(qū)的照度可以降低到作業(yè)面照度的1/3或以上，這個(gè)規(guī)定符合實(shí)際需要，對(duì)降低實(shí)際LPD（照明功率密度）值有很明顯作用。③對(duì)于裝飾性燈具，可以按其功率的50%計(jì)算LPD值。條件允許時(shí)也可適當(dāng)降低燈具安裝高度，以提高利用系數(shù)，控制照明攻略密度。

3.2 選用高光效的照明光源

照明的光源是將能量轉(zhuǎn)換成光的器件，更是實(shí)施照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的核心。因此，在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了在良好的照明效果和系統(tǒng)節(jié)能效果取得平衡，我們必須結(jié)合實(shí)際環(huán)境選擇使用適合的燈具和高效的節(jié)能光源，其中重要的參考因素為光通量，它等于單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對(duì)視見(jiàn)率的乘積。在常見(jiàn)的照明光源中，壓鈉燈及低壓鈉燈具有最高的光通量，但由于這兩種光源色溫較低、光色偏暖，且顯色指數(shù)均維持于40～60之間，容易使人眼感到失真，因此多用于廣場(chǎng)照明或道路路燈。尤其是由汞燈組成混光燈及高顯色性鈉燈，其顯色指數(shù)更是高達(dá)60以上，故多用于滿(mǎn)足大型體育館的照明需求。而稀土金屬熒光燈、三基色熒光燈及金屬鹵化物燈三類(lèi)光源，則具有較高的發(fā)光率、較好的光色選擇性和較廣的色溫范圍（大約在3100～4000K之間），所以其可以用于候機(jī)樓、候車(chē)室、會(huì)議室等小型室內(nèi)照明。而稀土金屬熒光燈及一般熒光燈則在各項(xiàng)屬性參數(shù)上更為均衡，故可將其用于住宅或?qū)懽謽堑恼彰?，必要時(shí)還能夠與自鎮(zhèn)流高壓汞燈和熒光高壓汞燈進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)更好的照明效果（注：熒光燈應(yīng)采用T5、T8型，熒光燈配電子鎮(zhèn)流器；采用金屬鹵化物燈時(shí)，配3C認(rèn)證的節(jié)能電感鎮(zhèn)流器）。

LED光源在民用建筑照明應(yīng)用當(dāng)中，存在不頻閃狀況，不論在調(diào)光還是掌控方面均較為便利，功率能夠任意選擇，能夠符合LPD值在節(jié)能方面的標(biāo)準(zhǔn)。LED光源和熒光光源在同等垂直高度中的照度狀況，體現(xiàn)出LED具備顯著的節(jié)能效應(yīng)。我國(guó)當(dāng)前在LED照明光源的分析、運(yùn)用及生產(chǎn)均具有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在工程中的性?xún)r(jià)比穩(wěn)步提升，在室內(nèi)功能性照明的應(yīng)用正在廣泛普及。

3.3 選擇符合節(jié)能要求的照明控制方式

在照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，照明系統(tǒng)的控制方式對(duì)照明系統(tǒng)的節(jié)能同樣也起到了非常重要的作用。因此建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要對(duì)多種節(jié)能裝置及開(kāi)關(guān)進(jìn)行選用。例如可將調(diào)光開(kāi)關(guān)可用于客房、病房及臥室等，以便使用人員能夠根據(jù)實(shí)際情況降低或提升亮度；節(jié)電鑰匙開(kāi)關(guān)可用于高級(jí)客房，在滿(mǎn)足客人的要求基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能；聲控、光電及程序控制開(kāi)關(guān)則可用于室外照明及公共場(chǎng)所，節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)等可用于諸如樓梯及走道等人員短暫停留的場(chǎng)所，從而在節(jié)能效果和使用效果上取得最佳平衡。

4 完善建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的其它措施

4.1 發(fā)展并完善新型節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑電氣行業(yè)也有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，大量的新技術(shù)和新產(chǎn)品開(kāi)始在建筑電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，例如基于太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)的照明控制系統(tǒng)、基于自我保護(hù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的配電系統(tǒng)等等。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品的出現(xiàn)對(duì)于提高建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)效果具有重要的意義，因此，設(shè)計(jì)人員需要完善自身對(duì)于新產(chǎn)品和新技術(shù)的認(rèn)知，從而將這類(lèi)新型節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品準(zhǔn)確地用于建筑電氣的設(shè)計(jì)過(guò)程之中。

4.2 將智能控制系統(tǒng)融入到建筑電氣設(shè)計(jì)中

近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展和成熟，智能控制系統(tǒng)也開(kāi)始在節(jié)能領(lǐng)域中彰顯出了重要的應(yīng)用價(jià)值。以圖1所示的節(jié)能變壓器為例，可將使用由功率變換器和可變電抗變換器組成的變壓器組，并將電子功率變換器與二次線(xiàn)圈相連，電子功率變換器由智能控制器進(jìn)行控制，能夠改變可變電抗變換器二次側(cè)的電流，也就改變了可變電抗變換器的一次側(cè)電流，能夠?qū)崿F(xiàn)在不變化輸入電壓的基礎(chǔ)上改變可變電抗器阻抗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。又以照明控制系統(tǒng)為例，可使用智能控制器通過(guò)處理采集到的信號(hào)，從而輸出實(shí)際需要的控制信號(hào)。控制器連接兩個(gè)傳感器，分別是聲學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器，現(xiàn)場(chǎng)的聲音情況通過(guò)聲學(xué)傳感器進(jìn)行采集和處理得到模擬信號(hào)，信號(hào)輸入智能控制器之后再經(jīng)過(guò)模糊控制算法調(diào)整照明系統(tǒng)的輸入電壓，進(jìn)而保證路燈的照度同道路上的人車(chē)流量相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)最佳的亮度效果。而路段的光線(xiàn)陰暗程度通過(guò)光學(xué)傳感器轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)并傳入智能控制器之后，控制器根據(jù)光線(xiàn)強(qiáng)度判斷是否開(kāi)啟或關(guān)閉控制模塊。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)具有非常重要的意義。為了進(jìn)一步落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的理念，我們需要在此基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，從而有效提升節(jié)能設(shè)計(jì)的節(jié)能效果，為實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能提供強(qiáng)有力的保障。

圖1 基于功率變換的變壓器組結(jié)構(gòu)框圖

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