燕珊
(甘肅省建材科研設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司寧夏分公司,銀川 750000)
建筑工程電氣設(shè)計(jì)是以建筑物為載體,融合了電力、照明、弱電、消防等方面的技術(shù)應(yīng)用,對(duì)建筑空間利用、功能實(shí)現(xiàn)、費(fèi)用成本等方面均有一定的影響,也是衡量建筑品質(zhì)、生活檔次的重要因素。雖然電氣設(shè)計(jì)理論已經(jīng)相對(duì)成熟,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)逐漸豐富,但是仍然存在許多問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析,電氣能耗是建筑能耗中所占比例最大的。如何從源頭上做好節(jié)能設(shè)計(jì)成為重難點(diǎn)問(wèn)題,需要從實(shí)際出發(fā),更好地滿(mǎn)足建筑工程的節(jié)能性需求。
寧夏閩泰紡織有限公司10 萬(wàn)錠紡紗項(xiàng)目,選址為固原市開(kāi)發(fā)區(qū)輕工產(chǎn)業(yè)園。建設(shè)內(nèi)容主要包括生產(chǎn)功能區(qū)、配套設(shè)施區(qū),總建筑面積57 660 m2。其中,生產(chǎn)功能區(qū)包括1#車(chē)間、2#車(chē)間、1#倉(cāng)庫(kù)、2#倉(cāng)庫(kù),配套設(shè)施區(qū)包括辦公樓、職工公寓、消防水池、維修車(chē)間等。生產(chǎn)功能區(qū)主體結(jié)構(gòu)為門(mén)鋼結(jié)構(gòu),配套設(shè)施區(qū)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本文將重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)本項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能性保障措施,為建筑電氣工程綠色節(jié)能發(fā)展提供參考。
根據(jù)供電可靠性要求和中斷供電的影響程度,科學(xué)計(jì)算用電負(fù)荷,本項(xiàng)目有二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。其中,消防系統(tǒng)設(shè)備用電為二級(jí)負(fù)荷,其他用電均為三級(jí)負(fù)荷。
該項(xiàng)目從市政供電管網(wǎng)接入2 路10 kV 供電線路,在1#車(chē)間設(shè)置高壓開(kāi)閉所和高低壓變配電室、2#車(chē)間內(nèi)設(shè)高低壓變配電室,用于生產(chǎn)功能區(qū)建筑供電。配套設(shè)施區(qū)在室外設(shè)置箱變供電。進(jìn)線電纜穿管埋地進(jìn)入棟樓配電間,低壓系統(tǒng)采用TN-C-S 三相四線制,系統(tǒng)整體接地電阻不超過(guò)1 Ω,采用放射式和樹(shù)干式相結(jié)合的供電方式,這樣既能有前者的可靠性特點(diǎn),又兼具了后者的靈活性?xún)?yōu)勢(shì),在本建筑供電系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的適用性[1]。
在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采取了諸多節(jié)能性保障措施。
配電室的位置盡可能設(shè)置在用電負(fù)荷密集處,這樣能夠縮短配電半徑,基本控制在100~150 m 左右,減少了不必要的電力線路損失,而且又可以降低供電電力的電纜的費(fèi)用成本,將單相負(fù)荷盡可能均衡地分配在三相上,使三相負(fù)荷保持基本平衡。
變壓器在整個(gè)供配電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,作為應(yīng)用較多的電氣設(shè)備,必須重視變壓器的功率損耗,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),選用節(jié)能型變壓器。經(jīng)過(guò)綜合比對(duì),本項(xiàng)目選擇了SCB13型干式變壓器,同時(shí),要根據(jù)建筑用電負(fù)荷特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)變壓器數(shù)量和容量。在用電負(fù)荷不變的情況下,變壓器的運(yùn)行效率的提高能夠有效減少功率損耗,采用電容補(bǔ)償法能夠達(dá)到這一目的。可通過(guò)高壓電容器對(duì)變壓器和高壓用電設(shè)備無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償,對(duì)于一些距離較遠(yuǎn)、相對(duì)分散的用電設(shè)備,則可以使用就地補(bǔ)償?shù)姆桨浮?/p>
低壓輸電線纜在輸送電能過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)部分能量損失,除了盡可能縮短供配電線路長(zhǎng)度,還應(yīng)該從降低線纜電阻方面著手,合理確定線纜截面積,假如負(fù)載電流為80 A,運(yùn)行時(shí)間為4 000 h,如果以發(fā)熱條件為設(shè)計(jì)依據(jù),采用截面積為25 mm2線纜,每千米的總費(fèi)用約31萬(wàn)元,如果從節(jié)能的角度出發(fā),采用截面積為70 mm2的線纜,每千米總費(fèi)用約19 萬(wàn)元,節(jié)約百分比能夠達(dá)到38.7%,雖然在建設(shè)階段線纜成本較高,但是在正常運(yùn)營(yíng)的情況下,2~4 年節(jié)約的電能費(fèi)用就可以抵消初期投資增加的費(fèi)用,所以,必須通過(guò)科學(xué)計(jì)算對(duì)比不斷優(yōu)化電纜選型方案設(shè)計(jì),盡可能把能量損耗降到最低[2]。
3.2.1 合理選擇照明器具
在照明配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,光源的選擇是基礎(chǔ),直接決定著整體照明效果,應(yīng)優(yōu)先選擇光效高、綜合能效高、單位照明成本低的光源類(lèi)型。比如,使用LED 日光燈能夠比普通熒光燈節(jié)電1/3 左右,使用細(xì)管熒光燈取代粗管熒光燈,節(jié)電效果更加顯著。同時(shí),還要結(jié)合光源使用場(chǎng)所、工程實(shí)際情況、用戶(hù)照度需求、光源啟動(dòng)時(shí)間等綜合因素,選擇更加合適的高效光源,比如,在燈具安裝高度低的情況下,如果沒(méi)有特殊照度要求,優(yōu)先選用熒光燈,具有使用壽命長(zhǎng)、光效性能高、性?xún)r(jià)比好等優(yōu)點(diǎn),而且直管型熒光燈中的T8 型熒光燈綜合效率較高;在燈具安裝高度較高的情況下,如果有一定照度要求,可優(yōu)先選用金鹵燈,這是一種接近日光色的新型節(jié)能光源,具有壽命長(zhǎng)、光效高、性能穩(wěn)定、顯色性好等優(yōu)點(diǎn);在一些安裝高度十分高的特定場(chǎng)所,可以?xún)?yōu)先選用高頻無(wú)極熒光燈。
選用效率高、流明利用率高、流明維持率高的燈具,這樣能夠獲得不錯(cuò)的照明節(jié)能效果。通常情況下,不帶光學(xué)附件的燈具效率較高,從這個(gè)角度出發(fā),在滿(mǎn)足眩光限制條件下,優(yōu)先采用敞開(kāi)式出光口形式的燈具,不宜選擇帶保護(hù)罩的包合式或柵格式燈具,而流明利用率反映了燈具對(duì)光源發(fā)出的光通量的利用程度,與燈罩形狀、材料等方面相關(guān),同時(shí)也與燈具和光源的配置方式分不開(kāi),燈具在使用壽命內(nèi)某一特定時(shí)間的光通量與燈具初始光通量比值就是流明利用率,通過(guò)改善材料光學(xué)性能、鍍光觸媒膜、設(shè)置活性炭過(guò)濾器等多種方式,都可以實(shí)現(xiàn)提高光通量利用率的目的[3]。
燈具附件的能量損耗也不容小覷,合理選擇節(jié)能附件,也能對(duì)照明節(jié)能產(chǎn)生一定作用。作為熒光燈的重要附件,鎮(zhèn)流器的主要類(lèi)型有普通電感鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器,其中,普通電感鎮(zhèn)流器應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)、應(yīng)用范圍較廣,具有壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),但是自身功耗較大,啟動(dòng)電流大,系統(tǒng)功率因數(shù)低,存在頻閃效應(yīng),節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器節(jié)能效果更好,可靠性更高,從產(chǎn)品單位成本、使用壽命、總費(fèi)用、投資回收期等方面考慮,節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器優(yōu)勢(shì)更加明顯,性?xún)r(jià)比更高,在選擇照明燈具時(shí),優(yōu)先選擇配有節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的熒光燈具。
3.2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)照明方案
光源與燈具的匹配是照明系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的重要手段,利用照度計(jì)算原理,提高減光系數(shù)和燈具利用系數(shù),有利于提高平均照度。采用高光通量維持率的燈具,改善房間衛(wèi)生狀況,調(diào)整證明控制策略,都能有效提升減光系數(shù)。而燈具利用系數(shù)與室形指數(shù)以及墻面、地板、頂棚的反射比密切相關(guān),在不能改變室形指數(shù)的情況下,可以通過(guò)改面飾面材料、提高反射比的方式提升燈具利用系數(shù)。
當(dāng)平均照度和功率密度相等時(shí),通過(guò)提供恰當(dāng)?shù)牧炼葘?duì)比、照度均勻度、色溫,也能夠提高照明質(zhì)量,從而降低對(duì)照度的依賴(lài),比如,色溫能夠從一定程度上影響人們的主觀感受,低照度的暖色調(diào)、高照度的冷色調(diào)都能營(yíng)造舒適的環(huán)境,所以,采用色溫較高的暖色光,能夠降低對(duì)照度的要求,從而產(chǎn)生照明節(jié)能的效果。
合理設(shè)計(jì)燈具排布方式和照明方式。燈具的排布涉及兩個(gè)重要參數(shù),即布置間距和懸掛高度,二者的比值是影響照度均勻度的關(guān)鍵數(shù)據(jù),為了實(shí)現(xiàn)照度均勻度和節(jié)能效果的平衡,需要將其控制在合理范圍內(nèi)。在照明方式選擇上,如果照明場(chǎng)所要求高照度,采用混合照明的方式更為有利,能夠使亮度分布更加合理,充分利用了不同光源的光學(xué)特性,通過(guò)組合搭配能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的照明效果。如果各工作面分布密集,那么可以采用單獨(dú)的一般照明方式,根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實(shí)際需求,選擇恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)照度進(jìn)行設(shè)計(jì),如果室內(nèi)工作面分布的密集度不同,能夠明顯區(qū)分工作區(qū)和非工作區(qū),可以采用分區(qū)一般照明的方式,但需要控制工作區(qū)和非工作區(qū)的照度之比,避免產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。在同樣的照度要求下,采用間接照明的方式消耗的電量更大,所以應(yīng)該盡可能減少間接照明的使用。隨著照明系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷提高,利用專(zhuān)業(yè)仿真計(jì)算軟件能夠更加高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì),首先,建立室內(nèi)空間模型,然后,選擇燈具文件,載入相關(guān)參數(shù),輸入設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù),最后,生成計(jì)算報(bào)表,通過(guò)科學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算,驗(yàn)證照明系統(tǒng)的節(jié)能效果[4]。
3.2.3 積極調(diào)整控制方式
傳統(tǒng)的固定模板式的照明系統(tǒng)控制方案不能根據(jù)照明環(huán)境特點(diǎn)和照明要求的變化進(jìn)行靈活調(diào)整,面對(duì)面積較大的照明場(chǎng)所,需要控制的燈具較多,應(yīng)根據(jù)使用需求合理劃分照明區(qū)域,采取不同的照明控制策略。本工程的門(mén)廳、電梯廳、走道、樓梯間等場(chǎng)所,按照建筑使用條件和天然采光狀況,采取分區(qū)分組控制策略,在公共區(qū)域宜采用聲光控制、定時(shí)控制、紅外感,應(yīng)對(duì)燈具進(jìn)行聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān),在室外照明,宜采用光電定時(shí)控制開(kāi)關(guān)或光電自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的控制方式。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展,智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循相關(guān)政策和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)建筑功能和用戶(hù)需求,通過(guò)各種控制器和傳感器的使用,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、使用安全、管理方便、節(jié)能降耗的整體效果。
其他方面的節(jié)能性保障措施主要體現(xiàn)在建筑設(shè)備的電氣節(jié)能上,本工程設(shè)置了1 臺(tái)電梯,電梯具有節(jié)能運(yùn)行功能,當(dāng)無(wú)外部召喚且轎廂內(nèi)一段時(shí)間無(wú)預(yù)置指令時(shí),可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為節(jié)能運(yùn)行模式,電動(dòng)機(jī)采用高效節(jié)能產(chǎn)品,必須符合相關(guān)節(jié)能評(píng)價(jià)規(guī)定,所有控制箱的控制電氣設(shè)備均采用節(jié)能型產(chǎn)品,同時(shí),充分重視能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),在電梯、照明、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力用電設(shè)備設(shè)置電量分項(xiàng)計(jì)量裝置,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的能耗狀態(tài),確保在運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[5]。
綜上所述,電氣專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一,直接決定著建筑的運(yùn)行效果,在現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范和理論的基礎(chǔ)上,應(yīng)積極融入綠色發(fā)展理念,應(yīng)用更多的節(jié)能性保障措施,為人們提供更加安全、健康、環(huán)保的居住環(huán)境。本文首先介紹了工程的基本情況,然后從供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照明配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其他方面設(shè)計(jì)出發(fā),對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的節(jié)能措施進(jìn)行了總結(jié)分析,希望為建筑工程創(chuàng)造節(jié)能效益提供參考。