高固平

摘要：建筑行業(yè)屬于能源消耗大戶(hù)，變壓器是建筑電氣系統(tǒng)中的核心組成部分，是能源損耗的關(guān)鍵設(shè)備，因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，需要切實(shí)做好對(duì)變壓器節(jié)能問(wèn)題的分析和研究，采取可行的節(jié)能措施，降低電能損耗，提升電氣系統(tǒng)整體的節(jié)能效果。建筑領(lǐng)域中能源消耗巨大，所以節(jié)能工作就更為重要。雖然目前電氣節(jié)能體系已經(jīng)滲透到電氣生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，但如何從細(xì)節(jié)上進(jìn)行深度優(yōu)化仍是關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)整體運(yùn)行有著深遠(yuǎn)影響。因此為了更好地發(fā)揮建筑電氣節(jié)能功效，就要做好預(yù)期的方案設(shè)計(jì)，優(yōu)化資源布局，采用更加先進(jìn)的節(jié)能方案，保證節(jié)能效果達(dá)到預(yù)期需求。

關(guān)鍵詞：建筑;電氣設(shè)計(jì);變壓器;節(jié)能問(wèn)題;分析

引言

在可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹過(guò)程中，為了能夠緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺問(wèn)題之間的矛盾，需要各個(gè)行業(yè)做好節(jié)能降耗工作，作為傳統(tǒng)能源消耗大戶(hù)的建筑行業(yè)也不例外。在建筑工程電氣系統(tǒng)中，變壓器的電能損耗占據(jù)了總能耗的 40%～50%，電氣設(shè)計(jì)人員需要高度重視變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)，從電氣系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)變壓器的容量和型號(hào)進(jìn)行選擇，并配合先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)電氣系統(tǒng)的整體節(jié)能效果進(jìn)行強(qiáng)化。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的重要意義

可持續(xù)發(fā)展的理念在我國(guó)已經(jīng)逐漸深入人心，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視，節(jié)能技術(shù)已逐漸成為國(guó)際上的熱門(mén)話題之一。但在具體建設(shè)過(guò)程中，存在較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。為此，有關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)研究，并在電氣設(shè)計(jì)中全面推廣應(yīng)用。

1.1 保障建筑物安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)

為保證建筑物的安全可靠運(yùn)行，電氣設(shè)備的布置應(yīng)引起高度重視。裝置在使用過(guò)程中，如果先前的電氣設(shè)計(jì)不符合工作要求，就會(huì)造成能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，影響建筑物的整體運(yùn)行。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取正確、有效的措施，合理地應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，提高電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。同時(shí)要降低能耗，保證建筑安全可靠地運(yùn)行，為人們創(chuàng)造良好的居住環(huán)境。

1.2 ?提高生活質(zhì)量以及環(huán)境質(zhì)量

如今，大部分建筑都安裝有許多電器設(shè)備。裝備耗能大、耗電多，對(duì)環(huán)境影響嚴(yán)重，直接影響人們的生活質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取有效措施，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，努力降低能耗。在當(dāng)前的電氣設(shè)計(jì)中，必須提高風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源的利用率，滿足人們的實(shí)際需要，創(chuàng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 ?節(jié)能需滿足建筑物的功能

對(duì)于建筑電氣節(jié)能方案來(lái)說(shuō)，技術(shù)人員最應(yīng)當(dāng)考量的因素就是如何完成設(shè)備的電能安全，只有確保建筑電氣設(shè)備穩(wěn)定可靠，才可以發(fā)揮出預(yù)期效用，為用戶(hù)提供舒適的體驗(yàn)環(huán)境。此外，還應(yīng)當(dāng)全面測(cè)定建筑電氣設(shè)備的性能指標(biāo)，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)能夠同設(shè)計(jì)方案相匹配。

2.2 ?節(jié)能需滿足建筑物的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

從建筑電氣節(jié)能發(fā)展來(lái)看，技術(shù)人員要將實(shí)際需求同經(jīng)濟(jì)目標(biāo)相結(jié)合，圍繞經(jīng)濟(jì)效益做好節(jié)能方案設(shè)計(jì)，確保建筑電氣系統(tǒng)不僅能達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，還能為企業(yè)創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟(jì)收益，為國(guó)內(nèi)建筑電氣領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。從實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，不能只將關(guān)注點(diǎn)放在節(jié)能方案的數(shù)據(jù)指標(biāo)上，還需要充分考量成本投入，綜合評(píng)定方案的合理性。由此來(lái)說(shuō)，承擔(dān)建筑電氣方案設(shè)計(jì)的工作人員在完成具體工作過(guò)程中，應(yīng)充分考量各項(xiàng)因素，選取最優(yōu)材料，保證建筑電氣系統(tǒng)整體資金分配的合理度。從建筑方面來(lái)講，應(yīng)當(dāng)保證電能穩(wěn)定度、用戶(hù)舒適感以及運(yùn)行效率等指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，首先要保證基礎(chǔ)的照明系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)需求，且各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均能滿足規(guī)定，同時(shí)建筑質(zhì)量和內(nèi)部環(huán)境直接關(guān)系到用戶(hù)是否具有良好的生活環(huán)境，因此也需要重點(diǎn)考量。為保證建筑樓梯和通道布局合理，要選取最佳路徑方案。對(duì)于部分特殊建筑來(lái)說(shuō)，還要為其提供專(zhuān)屬設(shè)計(jì)，例如酒店環(huán)境中應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善電力運(yùn)行管理系統(tǒng)。

2.3 ?節(jié)能需減少無(wú)謂的能量消耗

建筑電氣的節(jié)能方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)能源消耗情況綜合分析，確保建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠消除不必要的額外能耗，提高能源使用率，將節(jié)能理念真正落實(shí)到位。實(shí)際設(shè)計(jì)電氣節(jié)能方案過(guò)程中，要充分考量不同階段的電氣消耗度，全面掌握電氣裝置的各項(xiàng)參數(shù)性能，對(duì)電氣裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的冗余環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。例如選用合理方案盡量?jī)?yōu)化電能輸送過(guò)程中的額外耗損，或?qū)匣€路進(jìn)行改善，提高線路效率。不僅如此，還需要采用高效的光控技術(shù)，提升照明系統(tǒng)性能，達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。

2.4 ?滿足環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)性原則

開(kāi)展建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，需要緊緊圍繞綜合效用和轉(zhuǎn)化率兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)，同時(shí)結(jié)合環(huán)境要求、經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平等方面構(gòu)建起行之有效的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)精確測(cè)定，選取最佳設(shè)備和控制體系，在不加大成本投入的基礎(chǔ)上盡可能優(yōu)化節(jié)能性能。

3變壓器節(jié)能措施

3.1 設(shè)備選型

建筑電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合電氣系統(tǒng)中用電設(shè)備的實(shí)際需求，對(duì)變壓器的型號(hào)進(jìn)行選擇，在保證電能輸出穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，選擇具備良好節(jié)能效果的變壓器設(shè)備。對(duì)照我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，S13 以上型號(hào)的變壓器都屬于節(jié)能型變壓器，在能效等級(jí)與能效限定值等參數(shù)指標(biāo)方面都能夠很好地滿足節(jié)能降耗要求。對(duì)市面上現(xiàn)有的變壓器設(shè)備進(jìn)行分析可知，節(jié)能效果最為理想的變壓器產(chǎn)品是超導(dǎo)變壓器和非晶合金變壓器。非晶合金是一種非晶態(tài)材料，特殊的結(jié)構(gòu)賦予了其突出的軟磁特性，由其制作的變壓器在運(yùn)行中能夠有效減少電能損耗。對(duì)比傳統(tǒng)變壓器，非晶合金變壓器的空載損耗僅為 20%～40%，節(jié)能效果十分明顯。但是，非晶合金變壓器成本較高，要將其應(yīng)用到建筑電氣系統(tǒng)中，必須考慮經(jīng)濟(jì)性，做好采購(gòu)成本、運(yùn)行成本和節(jié)能效果的全面分析，不能盲目選擇。

3.2 容量選擇

設(shè)計(jì)人員必須對(duì)照建筑工程電氣系統(tǒng)的荷載等級(jí)，對(duì)變壓器的容量及數(shù)量進(jìn)行選擇，在充分滿足電氣系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行要求的前提下，促進(jìn)容量設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的提高。從實(shí)際操作的角度，若建筑工程電氣系統(tǒng)為三級(jí)負(fù)荷，可以只配備 1 臺(tái)變壓器，若系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到二級(jí)或以上，需要至少配備 2 臺(tái)變壓器。同時(shí)，需要結(jié)合建筑功能，做好動(dòng)力負(fù)荷與生活負(fù)荷的合理區(qū)分。這樣，才能最大限度地保障電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。若建筑電氣系統(tǒng)中存在不同計(jì)量等級(jí)的負(fù)荷，需要分別對(duì)變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，若用電負(fù)荷處于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，還必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)、獨(dú)立的變壓器來(lái)保證供電穩(wěn)定。確定變壓器的數(shù)量后，設(shè)計(jì)人員可以借助總擁有費(fèi)用 （Total Owning Cost，TOC）法等計(jì)算方法計(jì)算變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，盡可能減少其空載損耗，提升節(jié)能效果。

3.3運(yùn)行優(yōu)化

確定變壓器的類(lèi)型、臺(tái)數(shù)和容量后，一般還會(huì)留出相應(yīng)的安全余量來(lái)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的安全隱患，而這種防范措施會(huì)引發(fā)變壓器容量偏大的問(wèn)題。另外，建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，用電負(fù)荷會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，要求設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ψ儔浩鞯倪\(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，避免變壓器輕載或過(guò)載而引發(fā)的電能損耗?？梢砸勒战ㄖこ添?xiàng)目的規(guī)模和功能特點(diǎn)確定其對(duì)供電穩(wěn)定性的實(shí)際需求，優(yōu)化變壓器配置，確定科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的變壓器運(yùn)行方式，減少能源損耗。

3.4合理選擇節(jié)能變壓器

首先，在節(jié)能變壓器的選擇上，需要分析變壓器的有功損耗。從變壓器的空載損耗來(lái)看，其則是常出現(xiàn)的一種損耗方式，也就是人們常說(shuō)的“鐵損”。從引起該種損耗方式的因素來(lái)看，則是因?yàn)殍F芯渦流與漏磁所引起的。因此，該種損耗方式所引起的損耗值與變壓器的負(fù)荷大小并無(wú)關(guān)系，而是受變壓器鐵芯材料、制造工藝等因素的影響。所以，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程中，需要結(jié)合建筑物的具體情況來(lái)選擇節(jié)能變壓器，從而降低變壓器的空載損耗。其次，在選擇節(jié)能變壓器時(shí)，也需要考慮到變壓器的有載損耗，也就是人們常說(shuō)的“線損”，其受到變壓器繞組的電阻大小、實(shí)際負(fù)荷率的影響比較多，尤其是繞組的電阻值越大所產(chǎn)生的線損更大。因此，在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要選擇電阻值比較小的材料來(lái)進(jìn)行繞組，目前銅芯則是最為節(jié)能的繞組材料。另外，經(jīng)實(shí)踐證明，變壓器的復(fù)雜率也會(huì)影響變壓器的線損，當(dāng)負(fù)載率處于 50% 時(shí)，可以使得變壓器的線損處于最低狀態(tài)，然而此時(shí)變壓器的鐵損比較多，這就難以發(fā)揮出良好的節(jié)能效果。所以，對(duì)于節(jié)能變壓器的選擇，則需要將變壓器的負(fù)載率最好控制在 75%～85% 之間，以此來(lái)全面發(fā)揮節(jié)能變壓器的效果。最后，在選擇變壓器的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要遵循節(jié)能經(jīng)濟(jì)的原則，然后嚴(yán)格依據(jù)建筑物電氣設(shè)備的實(shí)際需求來(lái)選擇變壓器的容量，并確定變壓器的實(shí)際使用臺(tái)數(shù)，以此來(lái)發(fā)揮最佳的節(jié)能效果。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.1 ?電氣節(jié)能技術(shù)在建筑工程照明系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，照明系統(tǒng)自身就發(fā)揮著十分重要的作用，具體應(yīng)用時(shí)，因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的能源耗損問(wèn)題比比皆是。對(duì)此，有關(guān)工作人員在完成照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，需要以節(jié)約為基本標(biāo)準(zhǔn)，從而選用更適合的電氣節(jié)能技術(shù)。整體設(shè)計(jì)階段，需要著重分析環(huán)境中光源情況，結(jié)合成本投入和功能要求綜合分析，確保照明方案的適用性。具體環(huán)節(jié)中要對(duì)照明系統(tǒng)的燈具型號(hào)和開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行合理調(diào)整。如果環(huán)境中自然光照時(shí)間充足，就需要對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)整，防止出現(xiàn)不必要的能源損耗。對(duì)于設(shè)計(jì)公共空間的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在特定情況中應(yīng)選用集中照明模式，在源頭上把控好資源消耗。不僅如此，對(duì)于部分大規(guī)模建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，實(shí)際對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，要全面分析機(jī)電裝置、給排水系統(tǒng)等，從而有效解決能源消耗過(guò)度的問(wèn)題。

4.2 ?電氣節(jié)能技術(shù)在供配電系統(tǒng)的應(yīng)用

供配電系統(tǒng)是建筑電氣運(yùn)行中必不可少的一環(huán)，其設(shè)計(jì)方案的合理性直接關(guān)系到節(jié)能效果。整體來(lái)說(shuō)，供配電系統(tǒng)要朝著簡(jiǎn)潔高效的趨勢(shì)發(fā)展，便于進(jìn)行維護(hù)檢修操作。第一，設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)方案需要結(jié)合具體的電能消耗數(shù)據(jù)，做好實(shí)地勘測(cè)，掌握用戶(hù)分布情況，根據(jù)對(duì)應(yīng)的供電距離綜合分析。第二，系統(tǒng)方案中的電纜線路要科學(xué)布置，盡可能避免使用迂回結(jié)構(gòu)，同時(shí)導(dǎo)線截面應(yīng)根據(jù)電流指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益共同標(biāo)定。若線路距離過(guò)長(zhǎng)，就要適度提高截面數(shù)值，以此保證經(jīng)濟(jì)收益最大化。第三，對(duì)于供配電系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，電流參數(shù)差值較大，一部分可能臨界或超出額定范圍，而另一部分則相對(duì)較低。面對(duì)這一情況，可能會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益不高以及能源損耗過(guò)大的問(wèn)題。所以，應(yīng)確保供配電設(shè)計(jì)方案盡可能達(dá)到平衡點(diǎn)，滿足節(jié)能要求。

4.3 ?電氣節(jié)能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

從電氣節(jié)能優(yōu)化過(guò)程來(lái)看，需要提高空調(diào)系統(tǒng)的重視程度?？照{(diào)運(yùn)行時(shí)所消耗的能源可以占到總能耗的一半以上。所以，應(yīng)選取合理的設(shè)計(jì)方案，確保空調(diào)消耗處在合理范圍。進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，通常嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)，確保不出現(xiàn)凹凸不平等問(wèn)題，盡可能選用圓形或方形結(jié)構(gòu)。如果室內(nèi)空間中的自然光照充足，就可以減少窗戶(hù)面積，以此來(lái)優(yōu)化空調(diào)荷載。為進(jìn)一步優(yōu)化建筑性能，還需要保證材料最優(yōu)，并平衡建筑內(nèi)部參數(shù)，更好地提高節(jié)能水平。

結(jié)束語(yǔ)

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，要最大限度地提升節(jié)能效果，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合建筑本身的功能需求以及電氣系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)變壓器進(jìn)行合理選擇，確定最佳的變壓器運(yùn)行方式，通過(guò)提高功率因數(shù)、設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以及抑制諧波的方式，盡可能減少變壓器運(yùn)行中的電能損耗，提升變壓器運(yùn)行節(jié)能效果，以此來(lái)確保建筑電氣設(shè)計(jì)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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