李國然

LI Guo-ran

（佛山市嘉邦置業(yè)有限公司）

(Foshan Jiabang Property Co., Ltd.)

1 引言

在對(duì)建筑電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，最需要注意的地方和其根本目的就是既要確保建筑必備的各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，又要滿足設(shè)計(jì)和建筑的安全需求，隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、降低成本、增加效率等問題越來越關(guān)注，當(dāng)然，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)作為比較流行的趨勢(shì)也受到了人們的廣泛關(guān)注，其也正在成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)和建筑電氣設(shè)計(jì)者們開發(fā)和探索的重要課題。文章結(jié)合建筑電氣設(shè)計(jì)，并將其實(shí)踐作為出發(fā)點(diǎn)，通過探討、分析建筑電氣中供配電系統(tǒng)、配電線路、變壓器、照明設(shè)施等設(shè)備，充分挖掘出節(jié)能的潛力，再結(jié)合一些目前已有的研究、論文等提出具有可操作性的方法，希望可給后續(xù)建筑電氣的發(fā)展和研究提供參考和幫助。

2 變壓器節(jié)能的措施

通過變壓器來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，其實(shí)質(zhì)是保證變壓器有功功率損耗的降低來促進(jìn)其運(yùn)行效率的提升，計(jì)算變壓器有功損耗的算式見式（1）。

式（1）中：△P為變壓器的有功損耗，kW；Po為變壓器的空載損耗，kW；Pk為變壓器的短路損耗，kW；β為變壓器的負(fù)載率。

1）Po用來表示變壓器的空載損耗，亦稱鐵損，其由鐵芯渦流損耗和漏磁損耗共同組成，鐵芯的制造工藝和材料會(huì)影響到Po的值，但不會(huì)受到負(fù)荷大小的影響，因此，在選取變壓器時(shí)最好選擇例如SC8、S9、SL9等相對(duì)節(jié)能型的變壓器。這些節(jié)能型的變壓器均采用優(yōu)質(zhì)的冷軋取向矽鋼片，對(duì)矽鋼片進(jìn)行“取向”處理不但可讓矽鋼片在磁疇方向上保持高度的一致，還能在最大程度上減少鐵芯渦流的損耗[1]。

2）Pk表示變壓器在額定負(fù)載傳輸時(shí)的損耗，也就是變壓器的線損，在使用微分求取β2Pk的極值時(shí)，此時(shí)的負(fù)荷是β=50%時(shí)每1kW的負(fù)荷，變壓器的能耗值在此時(shí)最小，但是如果在β=50%負(fù)載率的情況下只保證減小變壓器的線損，而不能保證變壓器鐵損的減少，這樣也不能達(dá)到有效節(jié)能的目的。通過綜合初裝費(fèi)、土建投資、運(yùn)行費(fèi)用等各項(xiàng)費(fèi)用，再結(jié)合變壓器在使用時(shí)需要預(yù)留出適當(dāng)余量的需求可得出，變壓器最節(jié)能且經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行負(fù)載率約為75%～85%。

3）在設(shè)計(jì)變壓器的臺(tái)數(shù)和容量時(shí)，要對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行合理分配，從而對(duì)變壓器的臺(tái)數(shù)和數(shù)量進(jìn)行合理選擇，保證變壓器在高效區(qū)內(nèi)工作，這樣能在最大程度上減少變壓器的總損耗。如果負(fù)荷降至30%以下，則要按照實(shí)際的負(fù)荷更換容量較小的變壓器。若負(fù)荷大于80%且通過計(jì)算得出不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，可考慮更換容量大一級(jí)的變壓器。若容量較大且需要選擇多臺(tái)變壓器時(shí)，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，盡量選取容量較大的變壓器，減少投入運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)。針對(duì)分期實(shí)施的項(xiàng)目，可考慮采用多臺(tái)變壓器分時(shí)運(yùn)行的方案，盡量避免變壓器輕載運(yùn)行而使損耗加大?？蓪⒙?lián)絡(luò)線鋪設(shè)在內(nèi)部多個(gè)變電所之間，然后按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和負(fù)荷的大小來切除部分變壓器，從而減小能耗；若負(fù)荷對(duì)于可靠性的要求較高且不能受到影響時(shí)，比較適合設(shè)置專用的變壓器。

3 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

想要減少線路的損耗，最主要的手段就是保證建筑配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高。下面是兩種提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)的措施和方法。

1）促進(jìn)設(shè)備自然功率因數(shù)的提高。在設(shè)計(jì)建筑電器系統(tǒng)時(shí)，盡量在功能和工藝條件允許的狀況下用功率因數(shù)比較高的同步電機(jī)來代替異步電動(dòng)機(jī)，也可考慮通過異步電機(jī)進(jìn)行同步運(yùn)行的方式來提升系統(tǒng)的整體功率因數(shù)。圖1是電機(jī)變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖[2]。

圖1 電機(jī)變頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2）為系統(tǒng)配置無功補(bǔ)償裝置。因?yàn)殡娙萜鲿?huì)在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生超前的無功，而大量的非線性負(fù)載則會(huì)在建筑電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量滯后的無功，針對(duì)這兩個(gè)性質(zhì)，可通過為系統(tǒng)配置無功補(bǔ)償裝置的方法來幫助系統(tǒng)提升功率因數(shù)。

4 照明電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 光源的選取要恰當(dāng)合適

①應(yīng)用于室內(nèi)場(chǎng)所的照明設(shè)施，可考慮選取例如U型管節(jié)能熒光燈、T5細(xì)管等相對(duì)小功率的高壓鈉燈或熒光燈作光源，不推薦使用白熾燈；如果開關(guān)燈的頻率比較大，則可考慮使用雙螺旋白熾燈。

②應(yīng)用于室外場(chǎng)所或相對(duì)比較空曠的室內(nèi)場(chǎng)所的額照明設(shè)施，可考慮選取鈉燈等此種金鹵燈中具有較高顯色度且高光比較強(qiáng)的氣體放電燈作為照明的光源。

③應(yīng)用于空間狹小、位置較高且維修維護(hù)較為麻煩、困難場(chǎng)所的照明設(shè)施，推薦使用光效高、壽命較長的高頻無極熒光燈。

4.2 節(jié)電開關(guān)要選取恰當(dāng)且使用合理

在進(jìn)行建筑照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需時(shí)刻保持節(jié)能的理念，選擇控制開關(guān)時(shí)也不能例外，盡量在滿足使用場(chǎng)合的前提下，考慮引入聲控、光敏、溫度感應(yīng)等手段對(duì)照明裝置進(jìn)行控制。例如在走廊、樓道、樓梯間、公共場(chǎng)所等地方可接入聲控、光控、程序控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)施的控制；病房、賓館客房、臥室等地方可接入有明暗調(diào)光功能的調(diào)光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對(duì)床頭燈的控制[3]。

4.3 光源用電附件要選擇合理

在設(shè)計(jì)建筑電氣照明系統(tǒng)的過程中，應(yīng)注重能耗相對(duì)較低、性能比較優(yōu)異的光源用電附件并對(duì)其進(jìn)行推廣和普及。當(dāng)然在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也必須要對(duì)考慮到電子鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器、電子變壓器、節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器等設(shè)備進(jìn)行綜合且充分的考慮，具體可參考《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-2013）。

5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

5.1 選用高效率電動(dòng)機(jī)

想要減少電動(dòng)機(jī)的電能損耗，最直接有效的辦法就是提升其效率和功率。通過對(duì)比可知，高效電動(dòng)機(jī)的效率要比普通電動(dòng)機(jī)高出約3%～6%，其平均功率因數(shù)要比普通電動(dòng)機(jī)高出約7%～9%，總損耗方面則減少了約20%～30%，各項(xiàng)數(shù)據(jù)都顯示高效電動(dòng)機(jī)在節(jié)電方面有著很好的效果。所以，在對(duì)技術(shù)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮使用YZR、Y、YZ等系列較新、效率較高的電動(dòng)機(jī)，這樣就可在最大程度上確保節(jié)省電能。從另一個(gè)角度而言，一般效率較高的電動(dòng)機(jī)會(huì)比普通電機(jī)的價(jià)格高出約20%～30%，所以使用高效電動(dòng)機(jī)一定要對(duì)資金的回收期進(jìn)行考慮，也就是在最短的時(shí)間內(nèi)依靠節(jié)省的電費(fèi)來收回多出的設(shè)備費(fèi)用。一般情況下，選用高效電動(dòng)機(jī)時(shí)必須要符合下面列出的條件：負(fù)載率≥0.6；每年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間≥3000h；在運(yùn)行的過程中，電機(jī)沒有頻繁停止啟動(dòng)的現(xiàn)象；單機(jī)要有較大的容量。

5.2 選用交流變頻調(diào)速裝置

在我國，節(jié)約電能最常用的措施就是推廣交流電機(jī)的調(diào)速節(jié)電技術(shù)。通過變頻調(diào)速裝置的使用，就算電機(jī)在運(yùn)行的過程中負(fù)載持續(xù)下降，也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)速自行進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)負(fù)載的變化。這樣做既能保證電機(jī)在輕載時(shí)運(yùn)作效率的提升，也能達(dá)到節(jié)能的效果。當(dāng)前，由大功率晶體管（GTR）、絕緣門雙極晶體管（IGBT）、門極可關(guān)斷開關(guān)（GTO）、普通晶閘管等電力電子器件組合而成的靜止變頻器在異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速中已有著較廣泛的使用[4-5]。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)時(shí)，還是要依據(jù)變頻的種類以及需要調(diào)速的電機(jī)設(shè)備來選取選合適的變頻調(diào)速裝置。

6 結(jié)語

綜上所述，在對(duì)建筑電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用的技能設(shè)計(jì)措施和方法不僅要滿足技術(shù)方面的功能需要，還要讓整個(gè)建筑物在電氣設(shè)計(jì)時(shí)具有一定的經(jīng)濟(jì)合理性和先進(jìn)性，契合建筑物節(jié)能環(huán)保的需求，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

[1]王家濤.智能化建筑電氣工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]劉釗，唐振宇.基于智能化建筑電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（01）：118-119.

[3]鄭梅陽.智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（15）：98-99.

[4]章永清.智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（35）：104+107.

[5]任丹華.關(guān)于智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的探究[J].智能建筑與智慧城市，2017（10）：56-57.