摘要:下文著重從建筑供配電系統、動力設備控制系統和電氣照明系統等幾方面,對建筑電氣節能設計進行探討。
　　關鍵詞:建筑;節能設計;電氣照明
　　0前言
　　節約能源,保護環境,是我國長期的重大方針。當前,黨中央提出了建設“資源節約型”社會的目標,大力推廣“節能省地”型建筑,在“十一五”規劃綱要中,首次將建筑節能工程列入國家十大節能工程。建筑電氣能耗在建筑能耗中占有相當大的比例,因此,建筑電氣的節能設計就顯得尤為重要。節能措施應該貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。
　　1建筑供配電系統節能
　　建筑供配電系統節能包含盡可能地減少在輸送、轉換、運行過程中的損耗及系統使用中的節能,就建筑供配電系統節能而言,主要包括建筑供配電系統節能設計、變壓器節能和系統運行管理節能。
　　1.1建筑供配電系統節能設計
　　根據用電負荷容量及其分布、用電設備特點及負荷等級,合理設計供配電系統,使系統在最佳狀態下運行,實現供配電系統的經濟節能運行。設計應從下面幾個方面考慮。
　　(1)供配電系統應盡量簡單可靠,同一電壓等級供電系統變配電級數不宜多于2級,盡量減少變電級數過多產生的電能損耗。
　　(2)合理選擇供電電壓。同等情況下,電壓越高,損耗越小。民用建筑用電設備電壓等級大部分為220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空調主機為了達到節能目的,經方案比較,可以選擇10(6)kV的制冷設備。
　　(3)變電所應靠近負荷中心,低壓配電間應靠近電氣豎井,合理分布供電網絡,使低壓供電半徑控制在200m以內,供電線路的電壓損失已滿足規范的允許值,減少線路電壓損失,提高供電網絡的供電質量及網絡運行的經濟效益。
　　(4)在選擇變壓器容量和臺數時,應根據負荷情況,綜合考慮投資和年運行費用,對負荷合理分配,選取容量與電力負荷相適應的變壓器,使其工作在高效低耗區內。
　　(5)合理選擇電纜、導線截面。在滿足允許載流量、運行電壓損失等各種技術指標前提下,應按經濟電流密度合理選擇導線截面,并應從降低電能損耗、減少投資和節約有色金屬等方面綜合衡量。此外,對于環形供電方式,為降低線路的電阻值,將開式網運行改為閉式網運行,同樣可明顯降低線路損耗。
　　1.2變壓器節能
　　變壓器節能的實質就是降低其損耗、提高其運行效率。變壓器運行中的鐵損、雜散損耗是固有的,而銅損是隨負載率的平方而變化。為降低能耗,除了從自身材質、結構等方面著手外,還應重視變壓器運行中的降損,綜合初裝費,變壓器、高低壓柜、土建投資及運行費用,又要使變壓器在使用期內預留適當的余量,故變壓器節能措施主要為:
　　(1)合理選擇變壓器容量和臺數,選擇容量與電力負荷相適應的變壓器,對負荷進行合理分配,使其工作在高效低耗區內。
　　(2)選用節能型變壓器,節能變壓器具有損耗低、重量輕、噪音低、效率高、抗沖擊、節能顯著等優點,設計時應首選高效低損的節能變壓器。如油浸式變壓器已出現了比S9系列更節能的S10,S11系列,S11型變壓器與S9型變壓器相比,空載損耗平均降低30%,空載電流平均下降70%。新型干式變壓器SC9系列以及非晶合金變壓器等產品,也都顯示了低損耗的節能潛力。
　　(3)加強運行管理,實行變壓器經濟運行。電力用戶內部變電所之間宜設置聯絡控制,在負荷變化情況下,及時投入或切除部分變壓器,防止變壓器輕載和空載運行,從而減少損耗。
　　1.3系統運行管理的節能措施
　　(1)用電峰谷調節實現節能,合理用電是節約能源的重要內涵之一,電是不可儲存的,充分發揮電力資源的綜合效益,利用電力系統的低谷電能,實行避峰用電,也是一種間接的節能降耗辦法。
　　2建筑動力系統節能
　　由于建筑動力用電設備通常容量較大,故其消耗的電能亦較大。據統計,約占整個建筑耗電的40%～60%,如此大容量的動力用電設備,無疑使我們在節電方面大有所為。動力系統節電應在滿足工藝要求的前提下,盡可能減少電動機電能損耗,提高電能的有效利用率。其節電技術如下。
　　2.1采用高效率節能型電動機
　　采取各種切實可行的措施,減少電動機的各部分損耗(主要為負載損耗及空載損耗)、提高電動機的效率和功率因數。采用高效率電機(Y,Y2系列)減少的耗電量與普通標準電動機相比,其總損耗減少20%～30%,效率可提高3%～6%。
　　2.2根據負荷特性合理地選擇電動機
　　首先,要了解負荷的特性,然后,根據電機的工作環境及負載特點,選用合適的電動機,提高電動機及其拖動負載的運行效率,減小損耗。
　　2.3選擇正確的起動方式
　　對于需頻繁起動的電動機設備,正確選擇起動方式,將直接影響節電效果。如直接起動方式,建議除特別小容量(<0.75kW)的電動機外,應盡量不予采用;減壓起動則有利于節電,故適用于容量較大的電動機。近年來,在民用建筑中采用變頻器起動的越來越多,因其原理是根據負載變化自行調節電動機轉速使兩者相適應,從而提高電動機運行效率來達到節電目的。
　　2.4輕載電動機采取降壓運行
　　對經常處于輕負荷運行的電動機,應采用三角一星切換裝置,以達到“輕載降壓運行節電”的目的。
　　2.5根據負載情況對電動機采取就地補償
　　對距供電點較遠的大、中容量連續運行工作制的電動機,應采取電動機的無功功率就地補償裝置。
　　2.6選擇合理的控制系統,提高運轉效率
　　對于納入建筑設備監控系統管理的動力設備,可根據系統設計需要,由程序控制其起動和運行,同時,還可通過控制系統的負載來達到節能目的。
　　3電氣照明節能
　　據估計,我國照明用電量約占總發電量的10%左右,而建筑照明用電,占建筑耗電的20%～30%,且現有照明裝置以低效照明為主,節電潛力巨大。照明節能設計主要可從以下幾個方面著手。
　　3.1選擇合理的照度標準和照明方式
　　作為照明節能的一個重要環節,照明設計應根據工作面的分布情況選取合理的照度標準值,正確考慮照度標準的高、中、低3檔的照度值;根據視覺作業特點,選擇合適的照明式,盡量少用一般照明,可考慮非均勻照明、混光照明以及其他靈活的照明系統,如設置照度梯度,使燈光物盡其用,達到節能的目的。
　　3.2照明的藝術效果與節能相結合
　　目前,有些照明設計一唯偏向于藝術效果,追求場面宏大,在燈具的選用和布局上不太注重用電和節約電能問題。所以,必須摒棄一些奢華的設計思路,在燈具的藝術造型和布局型式選擇上能充分考慮節能的因素,以客觀實際需求為前提,最大限度地考慮節能的前提下精心設計達到一定的藝術效果。
　　3.3進行精確的照度計算
　　建筑電氣照明設計中,往往對照度計算過于粗略,憑經驗估算,僅憑經驗估算是不可能把照度值控制在照明標準規定的誤差范圍內,會造成實際效果與要求不符,或浪費能源,所以,要獲得精確的照度,必須通過較為精確的計算。
　　3.4選擇高效光源
　　光源的效率與電力消耗最為密切,常用各類光源中高壓鈉燈的光效為最高,而熒光燈和金屬鹵化物燈次之,高壓汞燈不高,而白熾燈為最低。按不同的工作場所,選擇相適應的高效光源,可以降低電能消耗,節約能源。故在設計中,應嚴格控制使用白熾燈(除了特別需要場所),盡量減少高壓汞燈的使用量;推廣使用細管徑熒光燈和緊湊型熒光燈;大力推廣高效、壽命長的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。
　　3.5合理選用燈具
　　燈具節能應主要體現在高效率上,若效率過低,則很難用其他方法補救其節能效果。在GB50034-2004《建筑照明設計標準》中已明確規定,室內外燈具效率分別高于50%和70%,在所有燈具中,直接型燈具效率最高;帶格柵式和帶保護罩的燈具效率最低。故在滿足眩光限制和其他特殊要求下,應選擇前者。同時,根據使用現場不同,采用控光合理、光通量維持率高、光利用系數高、照明與空調一體化的燈具等,以達到節能目的。
　　3.6優選啟動設備
　　照明節能不應忽視啟動設備的耗電問題,節能光源只有配有節能型啟動設備才能使照明節能。節能型啟動設備自身的能耗低、功率因素高、諧波分量低。
　　3.7充分利用天然光源
　　在工程設計中,電氣設計人員應與建筑專業配合,從建筑結構方面充分獲取天然光,如開大面積的頂部天窗,利用天井空間與利用屋頂采光,有條件的,可采用光導纖維、棱鏡組反射及導光管等新技術進行采光,提高對自然光的利用。
　　3.8充分利用間接光源
　　采用提高室內反射面的反射光量來提高照度,在一些場所,可以利用墻面、頂棚、地面的反射來增加照度,如設置全反射的鏡面,采用反射系數高的墻面裝飾材料,使用這些反射面成為間接光源,提高電能的利用率。
　　3.9采用合理的控制方式
　　燈具的控制方式可分為手動控制與自動控制兩種:對于手動控制,一是可適當增加照明開關點,以達到分區控制燈光的目的;二是可采用各種類型的節電開關,如調光開關、定時開關、節電控制器等,都有顯著的節能效果。而自動控制,則包括紅外遙控開關、光電照明控制、中央控制系統及智能照明控制系統等方式,可結合具體的工程實際,選用以節約用電。
　　4結語
　　建筑電氣領域節約用電蘊含著巨大的潛力,同時,節能具有重大意義,它不僅能有效地緩和電力供需矛盾,保證國民經濟持續、高速、健康的發展,而且經濟效益顯著,是一種經濟的電力開發形式。建筑電氣節能過程,貫穿于項目的決策、設計、施工、投產、使用等整個周期。作為專業電氣設計人員,應該在整個設計過程中精心考慮,嚴謹地進行方案比較,從安全性、可靠性、經濟性及節能性等方面進行綜合考慮,選擇合理的供配電方案,采用先進技術,選用高效設備,實施電網的經濟運行技術,在節約能源、促進科學技術進步的同時,又保護了環境,取得社會效益及經濟效益的雙贏,保證我們高速的經濟發展勢頭,實行社會的可持續發展。