陳振華

(重慶環(huán)保投資集團有限公司，重慶 400017)

0 引 言

當前，我國城市化水平正在不斷提高，建筑節(jié)能降耗成為人們關(guān)注的重點。在此背景下，對建筑電氣的節(jié)能降耗技術(shù)進行研究就有著重要的意義。針對建筑節(jié)能的研究，國外起步較早，并具備較多的研究結(jié)論。建筑節(jié)能在我國應用的時間較晚，但隨著現(xiàn)代化的不斷推進，我國不斷規(guī)范了建筑節(jié)能要求[1]。在法律法規(guī)層面，我國公布了較多的設(shè)計標準，在技術(shù)研發(fā)層面，我國也不斷取得突破，但普遍來講仍需提高，因此針對國內(nèi)而言，在進行建筑電氣設(shè)計時需在我國國情的基礎(chǔ)上，借鑒他國先進技術(shù)開展設(shè)計。

1 工程概況

為便于對建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計進行研究，本文將以某小區(qū)為背景進行論述。該小區(qū)總體用地為62 314 m2，容積率為2.5。小區(qū)整體共劃分為29層，其中二樓主要用于商用。其智能系統(tǒng)的布置如圖1所示。

圖1 智能系統(tǒng)總體框架示意圖

2 優(yōu)化節(jié)能設(shè)計

2.1 變壓器的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

在整個電力系統(tǒng)中，變壓器是必不可少的設(shè)備。但在整個電力系統(tǒng)中，因其有著較大的容量，故從總耗電的角度來看，變壓器的總功率的占比較小。針對該小區(qū)而言，其變壓器有著較大的總耗能，在整個電力系統(tǒng)的線路損耗中，其損耗占比約為1/2，在整個變電站中，電力系統(tǒng)損耗約占小區(qū)總耗電的65%[2]。在選擇變壓器的時候，應從以下兩方面進行考慮：①節(jié)能，應根據(jù)現(xiàn)場條件選取損耗較低的電力變壓器；②結(jié)合其經(jīng)濟運行情況，確保變壓器不出現(xiàn)輕負荷運行。

所謂節(jié)能變壓器，在《三相配電變壓器節(jié)能的限制和節(jié)能評價值》規(guī)范中有著明確的界定。針對該小區(qū)而言，為使其變壓器功率損耗有所降低，在選擇變壓器的時候，需優(yōu)先考慮的是該變壓器是否具有最低的空載損耗以及是否為節(jié)能型?；谠摻嵌龋谶x擇變壓器時可選擇S9、SL9或SC8型。上述變壓器與鋼材料有著一致的磁疇結(jié)構(gòu)，主要在冷軋硅鋼片質(zhì)量中使用。此外，上述類型的變壓器還具有45°的全斜關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，能夠有效降低損耗。

基于該小區(qū)所使用的最小有功損耗，運行設(shè)備經(jīng)濟效益最大的經(jīng)濟運行方式，按照其電力供應形勢和具體用電情況，為確保變壓器損耗能夠在最大限度上有所下降，從而節(jié)約線路和電網(wǎng)損耗，滿足節(jié)約電能的目的，需開展如下優(yōu)化設(shè)計：

(1)降低有功損耗：變壓器的有功損耗主要包括空載和短路兩方面損耗，而對于變壓器的短路損耗而言，其負載率又是其主要的影響因素。結(jié)合該小區(qū)的實際情況，在確保該小區(qū)變壓器負載恒定時，變壓器的最優(yōu)選擇方案為S11或S10節(jié)能變壓器，能夠使其損耗減小為75%，從而達到節(jié)能環(huán)保的最大效果。

(2)降低負載耗損：變壓器繞組的電阻和電流是引起其短路損耗的重要因素，其與變壓器的負載率的平方成正比例關(guān)系，故在進行變壓器的選擇時可通過選擇繞組或電阻較小的變壓器來實現(xiàn)節(jié)能，如銅芯類變壓器，能夠使變壓器短路損耗(PK)有效降低。該小區(qū)的變壓器在實際運行時，隨著時間的變化，其負載曲線也可能會有所變化，即時間可通過負載率函數(shù)進行表示。故在時間一定時，變壓器有著最佳的平均效率。一般情況下，該小區(qū)的電力輕負荷狀態(tài)均出現(xiàn)在半夜到凌晨的時間，并且在一天內(nèi)有著持續(xù)變化的負荷。故在對變壓器裝機容量進行計算的時候，不應采用最佳負荷系統(tǒng)，應選擇略高的值。

2.2 配光節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

當前多采用駐點法或系數(shù)法進行照明計算，在該小區(qū)中的照明計算中以系數(shù)法為主。根據(jù)系數(shù)法的計算公式可知，利用系數(shù)與照面平均照度表現(xiàn)為正比例關(guān)系[3,4]。即為提高配光效果，可通過增加利用系數(shù)的方式來實現(xiàn)。對于利用系數(shù)而言，一般情況下因無法隨意變更房間空間布置，故為使其照明效果有所提高，可通過提高室內(nèi)墻壁反光能力來實現(xiàn)。此外，為使配光效果滿足要求，還可通過減少發(fā)光效率的方式來實現(xiàn)。

為使小區(qū)內(nèi)光的利用率有所提高，從而確保節(jié)能效果最大化，可通過合理的燈光配光來實現(xiàn)。在光線的選擇設(shè)計過程中，需注意的是：若房間為又寬又窄的空間布置，不應采用窄光，因為窄光雖然具有較高的使用系數(shù)，但無法滿足均勻性的要求；若房間較窄，為提高光的利用率，需采用窄光。此外，可根據(jù)房間室內(nèi)空間比RCP確保燈光分布合理，在具體布置時可參考表1進行。

表1 燈具配光的選擇

3 節(jié)能電控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

不同于傳統(tǒng)小區(qū)中統(tǒng)計能源消耗的方法，節(jié)能控制系統(tǒng)主要以遠程控制的方式進行節(jié)能控制，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)采用所計算機控制技術(shù)取代了人工，全部依靠機械設(shè)備記錄損耗信息，能夠較大程度上節(jié)約勞動力并提高計算的精準度[5]。

圖2 節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

為對能源損耗標準數(shù)值外的費用進行嚴格控制，使其能夠起到較好的警報效果，在系統(tǒng)設(shè)計時添加了計算機網(wǎng)絡(luò)遠程抄表的功能。相比于傳統(tǒng)的人工抄表方式，以計算機技術(shù)進行抄表，能夠起到更為嚴格和精準的費用計算和控制，并且以計算機技術(shù)進行數(shù)據(jù)的傳輸更加便于管理。對于能源的使用率而言，以計算機技術(shù)集中控制和防護數(shù)據(jù)能夠起到較好的保障，并起到有效的節(jié)能減耗的作用，對傳統(tǒng)管理的方式起到優(yōu)化作用。但對于建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備而言，電梯為較為特殊的一類，其在使用時的控制系統(tǒng)多為廠家提供，故在該系統(tǒng)中，主要通過對電梯電控箱的控制來實現(xiàn)信號的監(jiān)測。

在監(jiān)測空調(diào)工程方面，主要控制的因素包括空調(diào)溫度、濕度以及風量等，對其壓力也一并控制。在該系統(tǒng)中主要采取隔離的方式實現(xiàn)上述控制措施。將所需控制對象的測量傳感器和執(zhí)行器安裝到空調(diào)機組內(nèi)，并根據(jù)實際需要選取防凍開關(guān)。相比之下，傳統(tǒng)的以人工的方式進行的控制對于空氣質(zhì)量而言較為不利，而且對于室內(nèi)空氣而言，其特點為惰性以及滯后，傳統(tǒng)的控制方法在上述兩方面無法起到較好的作用，對于封閉和人口較多的區(qū)域，在能源損耗方面采用自動控制能夠起到最大化的利用效果，并能在較短時間內(nèi)做出調(diào)整，相比于傳統(tǒng)的人工方法能起到較好的優(yōu)化效用。

在建筑物中，能源損耗最大的是空調(diào)系統(tǒng)，其次則是照明系統(tǒng)。若控制其節(jié)能減排，可使能源損耗有30%左右的減少。目前，該方面的控制較為落后，在設(shè)計時必須采用專業(yè)系統(tǒng)進行控制。照明設(shè)施的控制需根據(jù)不同小區(qū)的需求來進行調(diào)整，確保小區(qū)照明燈具的合理開關(guān)。最為全面的照明控制不僅能滿足綠色節(jié)能的目標。還能對小區(qū)工作環(huán)境進行改善，當前小區(qū)的智能照明系統(tǒng)控制方式可分為兩種，分別是直接數(shù)字控制器(DDC)以及分布式智能照明控制[6]。在統(tǒng)一智能空調(diào)、排水等系統(tǒng)之后，會以DDC的方式進行集中控制。該種方式以切換電源電路觸點開關(guān)的方式來實現(xiàn)對照明電路的控制，雖然控制方法簡單，但可靠性較低，故基于該小區(qū)的實際需要，在整個節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，采用的是分布式智能照明控制方法，以智能接觸器的模塊進行開關(guān)和總線的控制，如圖3所示。

圖3 總線型智能照明控制系統(tǒng)原理圖

4 結(jié)束語

本文的主要研究對象為某智能小區(qū)的電氣優(yōu)化設(shè)計，因篇幅所限，本文主要針對該小區(qū)的節(jié)能設(shè)計以及節(jié)能電控系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計的討論，以使該小區(qū)的智能化以及經(jīng)濟化等有所提高?；谏鲜龇治觯饕贸鋈缦陆Y(jié)論：

(1)通過對該小區(qū)的節(jié)能設(shè)計進行優(yōu)化，取得了更加適合該小區(qū)的節(jié)能配電方法；通過對照明設(shè)施控制的分析，提高小區(qū)的照明性能并使其滿足節(jié)能環(huán)保的要求。

(2)通過對小區(qū)電控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，將節(jié)能設(shè)計的理念貫穿于各項技術(shù)環(huán)節(jié)中，使其具有更加顯著的電力節(jié)約。