張 斌

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司 山西太原 030032）

建筑電氣耗能占建筑整體耗能的80.0%以上[1]，因此，建筑電氣耗能問題一直是建筑業(yè)關(guān)注的重點問題。在建筑工程施工過程中，合理地使用節(jié)能技術(shù)，不僅可節(jié)約建筑成本，而且對行業(yè)發(fā)展具有促進(jìn)作用。盡管相關(guān)研究早已開展，但由于引進(jìn)技術(shù)水平不足，一直未取得顯著成果[2]。為了全面落實低能耗建筑施工，以下展開進(jìn)一步的設(shè)計與研究，以解決電氣耗能過高的問題。

1 建筑電氣節(jié)能方法設(shè)計

1.1 電氣設(shè)備功率損耗量計算

電氣設(shè)備在運行時內(nèi)部也會產(chǎn)生相應(yīng)的功率損耗，包括空載狀態(tài)下的電流、損耗等[3]。為實現(xiàn)對電氣設(shè)備的節(jié)能性設(shè)計，首先需要明確電氣設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的功率損耗量，其計算公式見式（1）。

式中：△P——電氣設(shè)備有功功率損耗量；

P——空載狀態(tài)下的電氣設(shè)備功率損耗量；

β——在t 時間內(nèi)電氣設(shè)備的平均負(fù)載系數(shù)；

P’——電氣設(shè)備負(fù)載損耗。

式（1）中β 的計算公式見式（2）。

式中：S——某段時間內(nèi)電氣設(shè)備的視在功率；

S’——某段時間內(nèi)電氣設(shè)備的平均視在功率；

A——電氣設(shè)備有功電能；

A’——電氣設(shè)備無功電能。

同時，在計算過程中還需要考慮電氣設(shè)備的有功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，并將其直接計入電氣設(shè)備的功率損耗量當(dāng)中。不同類型的電氣設(shè)備安裝方式不同，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量也不同[4]。由發(fā)電廠母線直配的電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)當(dāng)量通常在0.02～0.04，二次變壓電氣設(shè)備為0.04～0.08，三次變壓電氣設(shè)備為0.07～0.12。根據(jù)公式（1）、（2）及不同電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，對電氣設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的功率損耗量進(jìn)行計算，以為后續(xù)節(jié)能型設(shè)計提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.2 節(jié)能型電氣設(shè)備選擇

在明確不同電氣設(shè)備的功率損耗量后，為實現(xiàn)建筑電氣節(jié)能性要求，應(yīng)盡可能選擇節(jié)能型電氣設(shè)備。以三相配電變壓裝置為例，在GB20048- 2018 中明確規(guī)定了三相10kV 電壓等級及容量在25～1200kVA 范圍內(nèi)的變壓裝置能效等級[5]。從第一等級到第三等級，變壓裝置的節(jié)能效果依次降低。其中第一等級變壓裝置具有最佳節(jié)能效果，并且自身運行過程中產(chǎn)生的功率損耗最低，最符合我國建筑電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。因此，在選擇建筑電氣設(shè)備時時，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇第一等級。對于不同電氣設(shè)備，其材料選擇也在一定程度上影響著整體的節(jié)能性。例如在選擇變壓裝置時，軟磁金屬材料與非晶合金材料相比，后者的性能指標(biāo)明顯更高，并且無論是在導(dǎo)磁、抗腐蝕和電流通過率方面都具有更明顯的優(yōu)勢。

在選擇照明類電氣設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)從環(huán)保、壽命、顯色性等方面進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)前高效節(jié)能的設(shè)備以LED 為首選。在相同的條件下，LED 燈與普通白熾燈及其他節(jié)能燈相比，在節(jié)能功率、環(huán)保性、使用壽命上都表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。例如，正常功率為2.5W的LED 燈節(jié)能功率高達(dá)60W，并且不含汞，使用壽命超過20000h，與普通照明設(shè)備相比年節(jié)約電費達(dá)500 元甚至更多[6]。在選擇照明設(shè)備的同時，還需要確保其與整個建筑內(nèi)部裝修風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即在滿足節(jié)能性后，應(yīng)從提升建筑內(nèi)部空間美觀角度出發(fā)進(jìn)行綜合考慮。在不同建筑中需要進(jìn)行定向照明或局部照明時，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇更符合實際情況的照明設(shè)備配光曲線。

1.3 電氣設(shè)備布設(shè)

在完成對電氣設(shè)備功率損耗量計算和節(jié)能型設(shè)備選擇后，通過合理的電氣設(shè)備布設(shè)也可以達(dá)到節(jié)約能耗的目的[7]。以照明設(shè)備為例，在布設(shè)時應(yīng)當(dāng)考慮建筑內(nèi)部空間整體的進(jìn)深、開間等因素，及其與地面之間的距離、施工作業(yè)距離，以及照明設(shè)備相互之間的距離。其次，還需要對照明設(shè)備的光源類型進(jìn)行選擇，結(jié)合各生產(chǎn)廠家所提供的參考數(shù)據(jù)指標(biāo)，對相關(guān)布設(shè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定[8]。最后，對每一個照明設(shè)備在建筑內(nèi)部空間當(dāng)中的平均照度進(jìn)行計算。將上述所有獲取到的數(shù)據(jù)，與建筑電氣照明設(shè)備布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，當(dāng)所有相關(guān)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的偏差都小于±5%時，說明照明設(shè)備的布設(shè)方案合理，滿足照度指標(biāo)要求[9]。

以某建筑為例，針對該建筑現(xiàn)有照明設(shè)備布設(shè)情況，以提高節(jié)能性為目的，對其進(jìn)行優(yōu)化。該建筑內(nèi)部現(xiàn)有白熾燈和節(jié)能燈數(shù)量明顯多于LED 燈，并且LED燈僅在特殊功能當(dāng)中使用。該建筑中照明設(shè)備的使用位置主要包括大廳、走廊、會議室、客房和外景等。針對該建筑整體特點和照明需要，在大部分日光燈照明區(qū)域內(nèi)，選用LED 燈替代，并設(shè)置其功率與原來的日光燈相同。選用TBS562- 2650 型號嵌入式LED 燈，配備T6 三基色直管熒光燈，將其光通量設(shè)置為2250lm，并選用電子鎮(zhèn)流器設(shè)備，其自身功率為4.5W，功率因素大于0.9。完成對照明設(shè)備的更換后，最大照度可以達(dá)到365.24lx，最小照度為75.23lx，平均照度為271.22lx，能夠充分滿足該建筑對照明設(shè)備提出的各項要求。

建筑內(nèi)部空間中原始照明方案的分布主要是將中心照明作為重點，逐漸向四周減少照明設(shè)備的數(shù)量，以此達(dá)到照明效果，但由于這種方法并未考慮到靠近墻壁時照明設(shè)備的照度條件，布設(shè)不合理。針對這一問題，在照明設(shè)備布設(shè)時，采用將每排燈作為基點，逐漸向四周擴(kuò)散的方式。在這種布設(shè)方式下，照明設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更加均勻的照度分布。

2 實驗論證分析

案例中的建筑共包含6 層，其中地下部分一層，地上部分五層，地下一層為地下停車庫。建筑總面積為56240m2，主體部分的地上面積為45210 m2。建筑工程當(dāng)中的電氣施工主要包括機(jī)房設(shè)備搬遷、UPS 電源、配電系統(tǒng)、冷凍水空調(diào)機(jī)組、水系統(tǒng)管道、環(huán)境監(jiān)控、弱電智能化等設(shè)備的安裝調(diào)試。以該建筑工程項目的實際數(shù)據(jù)和電氣設(shè)計作為實驗基礎(chǔ)，對該建筑工程正在使用的變壓器、照明裝置和中央空調(diào)等進(jìn)行節(jié)能性設(shè)計。建設(shè)項目當(dāng)中的電氣設(shè)備包括高壓開關(guān)柜、干式變壓器、電壓阻燃電纜、配線槽、盤式電纜橋架、信號屏、日光燈、壁燈、落地?zé)?、安全?yīng)急燈、地埋燈和裝飾霓虹燈等。

選擇該建筑項目當(dāng)中五個不同區(qū)域作為實驗環(huán)境，對區(qū)域當(dāng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對比，結(jié)果如表1 所示。

表1 兩種電氣節(jié)能方法能耗對比 kW

由表可見，按照當(dāng)前能源成本0.52 萬元/ kW 的單價計算，新節(jié)能方法完成對五個不同區(qū)域電氣施工后，總能源損耗為15.23kW，共損耗電費約為7.92 萬元；而傳統(tǒng)節(jié)能方法完成對五個不同區(qū)域電氣施工后，每個區(qū)域的能源耗損均超過了10.00kW，總能源損耗為58.78 kW，共損耗電費約30.56 萬元。新方法比傳統(tǒng)方法節(jié)約電費近285.8%?？梢?，新的節(jié)能方法在建筑電氣能耗節(jié)約方面具有更大的現(xiàn)實意義。

3 結(jié)語

以某建筑工程為例，對其電氣節(jié)能展開了進(jìn)一步的設(shè)計與研究。對比實驗證明，設(shè)計成果在實際應(yīng)用中可有效降低電氣耗能，大大提高建筑的綠色化。希望相關(guān)部門更加重視建筑節(jié)能中電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，進(jìn)一步推動建筑工程的綠色化建設(shè)與發(fā)展。