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摘要：“節(jié)能降耗”是國(guó)家的 基本國(guó)策之一，隨著科技的迅速發(fā)展，節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備也將不斷提高和發(fā)展。分析電氣專業(yè)在設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施，主要包括：供配電系統(tǒng)的節(jié)能 措施，電氣照明的節(jié)能措施等。...

淺析建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

金  楊

(云南省設(shè)計(jì)院  云南昆明  650032)

    “節(jié)能降耗”是國(guó)家的基本國(guó)策之 一，隨著科技的迅速發(fā)展，節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備也將不斷提高和發(fā)展。建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)眾所皆知，節(jié)能的概念更是深入人心，  《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》在能效目標(biāo)上明確提出：要確保到2010年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20％。節(jié)能應(yīng)函蓋建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和使用等方方面面。在此僅粗淺分析電氣專業(yè)在設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施。

1.供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

    負(fù)荷計(jì)算是供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。但是，如何進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，這跟一個(gè)設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)及生活經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，書本上的計(jì)算公式是確定的，就拿Pj=Kd*Pe來(lái)說(shuō)吧，其中Kd的確定就需要在參考規(guī)范中的取值范圍的基礎(chǔ)上，由設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)確定。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算容量，供電距離及分布，用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單可靠，操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。合理選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)，力求使變壓器的實(shí)際負(fù)荷接近設(shè)計(jì)的最佳負(fù)荷，并應(yīng)適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負(fù)荷變化時(shí)能夠靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。

    1.1變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

    減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計(jì)算：

    △P=Po+Kt×β2×PK    式中：

    △P一變壓器的有功損耗（KW）

    P0一變壓器的空載損耗（KW）

    PK一變壓器的短路損耗（KW）

    β一變壓器的平均負(fù)載系數(shù)

    Kt一負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)

    1)P0作為變壓器的空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，所以在選用變壓器時(shí)最好選擇低損耗、低噪聲的變壓器，如Sl0等。它們采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理．使矽鋼片的磁滯方向接近一致，減少鐵芯渦流損耗，45度全斜度接縫結(jié)構(gòu)使接縫密合性好，減少了漏磁損耗。

    2)PK是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱變壓器線損．它取決于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小，并與負(fù)荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器。Kt*β2*PK 用微分求它極值時(shí)，為13=50％時(shí)，變壓器的線損最小，但在13=50％負(fù)載率時(shí)僅減少變壓器的線損，并未減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的。在1．333(P0／Pk)*Se～0．75Se時(shí)變壓器效率最高，運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。綜合初裝費(fèi)，變壓器、高低壓柜、土建投資及運(yùn)行費(fèi)用，又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔浚�變壓器最�?jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率一般在70％一85％之間。

    3）在選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況，綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用，并根據(jù)負(fù)載曲線的變化．對(duì)負(fù)荷合理分配．選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

    1.2減少線路損耗

    由于配電線路有電阻，有電流流過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗。要減少線損，就要盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=pL／S，即與導(dǎo)線電阻率p、導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比，與導(dǎo)線截面S成反比。要減少電阻值應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

    1)盡量選用電阻率P較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之。

    2)盡可能減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減小供電半徑。

    3)增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿足載流量，熱穩(wěn)定，保護(hù)配合及電壓降要求的前提下．在選定線截面時(shí)宜加大一級(jí)截面。這樣增加的線路費(fèi)用，可由節(jié)省能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)用補(bǔ)回。

    1.3采用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)

    功率因數(shù)提高了可以減少線路功率的損耗，從而達(dá)到節(jié)能目的。在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等都具有電感性．會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，使線路電流增加．增加了線路的功率損耗。然而這部分損耗是可以避免的，有其具體方法。

    1)提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，采用功率因數(shù)高的設(shè)備或采取就地補(bǔ)償?shù)姆绞健Ｔ谠O(shè)計(jì)中盡可能采用功率因數(shù)高的用電沒(méi)備如同步電動(dòng)機(jī)等，電感性用電設(shè)備可選用有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備（如配有電容補(bǔ)償?shù)臒晒鉄?/span>)等。

    2)用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流抵消用電設(shè)備的滯后無(wú)功電流從而達(dá)到提高功率因數(shù)同時(shí)又減少整體無(wú)功電流。在具體工程設(shè)計(jì)中有采用分散就地補(bǔ)償和高低壓柜集中補(bǔ)償?shù)确绞剑�可根�?jù)具體情況決定。

    1.4諧波治理

    諧波產(chǎn)生的干擾不可忽視，諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，給周罔的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設(shè)備帶來(lái)危害。諧波的存在會(huì)使變壓器或電動(dòng)機(jī)的能耗增加．即造成銅損、鐵損和漏磁損增加，使發(fā)電機(jī)的銅損、鐵損增加；諧波電流使輸電線路的附加損耗增加．同時(shí)由于輸電線路阻抗頻率特性，線路電阻隨頻率的升高而增加，造成電纜產(chǎn)生“集膚效應(yīng)”現(xiàn)象，這些對(duì)于節(jié)能都是很不利的，所以必須加強(qiáng)對(duì)諧波的管理。電網(wǎng)及用電設(shè)備對(duì)諧波均有相應(yīng)的限制要求，并應(yīng)采取相應(yīng)的諧波治理方法。

2.電氣照明的節(jié)能措施

    照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能損失，從而最大限度的利用電能、太陽(yáng)能。照明裝置必須在不浪費(fèi)能源的條件下符合對(duì)特定室內(nèi)作業(yè)或活動(dòng)的照明要求，即在建立優(yōu)質(zhì)高效的照明環(huán)境基礎(chǔ)上，去實(shí)施節(jié)約能源。通常的節(jié)能措施有以下幾種：

    1)充分利用自然光，這是照明節(jié)能的重要途徑之一。自然光可以通過(guò)人工照明加以補(bǔ)充，人工照明既可以補(bǔ)充自然光的不足，還可以制造完全有別于自然光效果的氣氛從而大大節(jié)約人工照明電能。

    2)選用高光效、長(zhǎng)壽命光源，有利于環(huán)境保護(hù)，并獲得長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。照明設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺(jué)要求、照明功率密度等等。照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低，也不宜隨便提高的，要有效地控制單位面積燈具安裝功率。根據(jù)照明質(zhì)量要求合理選擇光源，一般房間（場(chǎng)所）應(yīng)優(yōu)先采用高光效的熒光燈（如T5、T8管)及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房、體育館場(chǎng)及道路、廣場(chǎng)、戶外作業(yè)場(chǎng)所等的照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源．白熾燈和鹵鎢燈用于對(duì)顏色、照明質(zhì)量以及調(diào)光性能有高度要求的情況。并且在滿足眩光限制和配光要求的條件下，應(yīng)選用光通衰減少，光通量保持率高的燈具。

    3)推廣使用低能耗性能優(yōu)的電器附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器等。公共建筑場(chǎng)所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒艟撸�緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器具有高功率因數(shù)、無(wú)頻閃、無(wú)噪聲、啟動(dòng)快速可靠等特點(diǎn)。

    4)改進(jìn)燈具控制方式，采用各種節(jié)能型開(kāi)關(guān)、智能照明控制器等，不但能營(yíng)造良好的光環(huán)境，還利于節(jié)約能源。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開(kāi)關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開(kāi)關(guān)，高級(jí)客房采用節(jié)電鑰匙開(kāi)關(guān)，公共場(chǎng)所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開(kāi)關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場(chǎng)所可采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)，酒店大堂、餐廳等需要有幾種燈光場(chǎng)景要求的場(chǎng)所均可采用智能照明控制系統(tǒng)自動(dòng)控制管理，以達(dá)到最佳的照明效果。

    5)照明燈具應(yīng)定期維護(hù)清理，并宜按照光源的壽命或點(diǎn)亮?xí)r間，定期更換光源。加強(qiáng)維護(hù)管理，以發(fā)揮照明設(shè)施的效能。

    6)對(duì)宿舍區(qū)，住宅等照明用電量采取單獨(dú)計(jì)量．即設(shè)置電度表．以減少電能的浪費(fèi)。

    建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)精心考慮，做到精心設(shè)計(jì)。電氣行業(yè)是個(gè)發(fā)展迅速的行業(yè)，設(shè)計(jì)人員在平時(shí)不但要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，還要積極學(xué)習(xí)節(jié)能新技術(shù)，使用節(jié)能新材料，考慮合適的照明方式、設(shè)備、控制系統(tǒng)和利用可用的自然光，謹(jǐn)慎地選擇照明系統(tǒng)、使用自動(dòng)或人工開(kāi)關(guān)或調(diào)光器等，通過(guò)科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，在符合各種技術(shù)指標(biāo)，滿足功能需求的前提下，采用切實(shí)可行的節(jié)能措施，既能達(dá)到需求的效果．又能達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50034．建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)．2004

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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