引言

　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，能源需求趨于緊張，當今社會對節(jié)約能源這一話題非常重視，鑒于當今國際社會對可持續(xù)發(fā)展的要求．節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用越發(fā)重要。隨著國家對建筑節(jié)能工作的重視，建筑電氣節(jié)能設(shè)計成為建筑節(jié)能工作的一項重要內(nèi)容．這就要求電氣設(shè)計人員應(yīng)增強節(jié)能設(shè)計理念，在設(shè)計中有效應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)措施，搞好建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作。

　　1、建筑電氣節(jié)能設(shè)計存在的若干問題

　　近年來，隨著國家有關(guān)部門先后制訂和頒布了《“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意見》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》，《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準》、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施，節(jié)能專篇(電氣)》、《電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計》等相關(guān)法規(guī)或行業(yè)指導資料。但是．建筑電氣節(jié)能還存在著不少問題或片面的理解，很多標準和規(guī)范偏重于建筑和空調(diào)方面．電氣只納入照明節(jié)能的內(nèi)容，并未把其他電氣節(jié)能納入，很不全面。其實，電氣節(jié)能涉及的內(nèi)容是很多的，但要堅持在充分滿足建筑物功能要求的前提下．提高能源利用率，減少能源消耗的原則。在民用建筑的電能損耗中。空調(diào)用電占40～50％，甚至70％，給排水設(shè)備用電占10—15％。可見，在建筑能耗方面，空調(diào)占了大部分，其次是照明和給排水，但這些方面的節(jié)能都與電氣有關(guān)。

　　2、電氣節(jié)能的主要內(nèi)容及途徑

　　2.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能

　　(1)正確的負荷計算

　　供電設(shè)計中．負荷計算是確定建筑物容量選擇設(shè)備的基礎(chǔ)．也是節(jié)電的基礎(chǔ)，負荷計算偏大。必須導致設(shè)備選型過大而浪費資源及耗電。目前的負荷計算常用單位指標法和需要系數(shù)法。單位指標法是按不同建筑物提出的單位面積變壓器容量裝置指標，適用在方案設(shè)計及初步設(shè)計時估算負荷用。需要系數(shù)法引自工業(yè)企業(yè)的負荷計算．現(xiàn)在民用建筑中套用，在施工圖設(shè)計階段中用作負荷計算用．作為選擇變壓器和導線的依據(jù)。這種計算方法一般偏大．并要注意消防設(shè)備和備用負荷(尤為一備一用的水泵設(shè)備)不應(yīng)納入計算的安裝容量中。

　　(2)變配電所位置盡量接近負荷中心(如冷氣機房、水泵房)，以減少低壓線路長度，降低線路損耗。

　　(3)合理選擇變壓器負荷率

　　變壓器每天24h運行，本身有一定損耗。包括兩部分，產(chǎn)生于鐵芯的鐵損和初次級繞組的銅損。制造廠設(shè)計時，負載為50～60％范圍內(nèi)，變壓器處于經(jīng)濟運行區(qū)，即運行最經(jīng)濟，這是降低變壓器損耗的一種方法。以往一向認為．我們沿用的負荷計算方法偏于保守，實際使用時變壓器的負荷率不足60％，從充分利用變壓器考慮、負荷率設(shè)計的標準是在70～80％，但從節(jié)能角度看，變壓器的負荷率在50～60％時是最經(jīng)濟運行，最節(jié)能的。

　　(4)靈活選擇變壓器容量、臺數(shù)和供電方式

　　全部采用集中空調(diào)．安裝兩臺1250kVA變壓器，變壓器功率密度125VA／m2。

　　變壓器的單臺容量一般不超過2000kVA為宜。對于南方地區(qū)，只制冷、只在夏天使用，有明顯的季節(jié)性。辦公大樓空調(diào)設(shè)備只在上班時使用．此類設(shè)備宜使用專用變壓器，按季節(jié)性或時間性停用。其供電方式應(yīng)靈活、在變壓器間設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)，可以在一定季節(jié)或晚上停用部分變壓器．以節(jié)能能源。

　　筆者對該設(shè)計大廈負荷作了調(diào)查(詳見表1)，從統(tǒng)一可看出，此辦公樓的實際最大負荷密度為51．4Wh2(含空調(diào))，而停用空調(diào)時．負荷密度為16．3W抽2，變壓器安裝密度為125VA／m2，最大負荷時，變壓器負荷率為47％。每年11月～次年4月停用空調(diào)，停用一臺變壓器，以一臺變壓器維持全辦公樓負荷。

　　(5)選用低損耗變壓器

　　目前普遍使用的干式變壓器系列已發(fā)展至10型。按變壓器行業(yè)的規(guī)定，每一個新的系列均比前一個系列節(jié)能。例如新型低損耗干式變壓器SCBl0型與SC9型相比．空載損耗平均低20％，負荷損耗平均低15％。在TN和7rr系統(tǒng)接在型式的低壓系統(tǒng)中．應(yīng)選用D．Ynll接線的變壓器。這類變壓器的優(yōu)點是三相電流不平衡時．變壓器仍可得到充分的利用．也有利于抑制三次諧波．有利于節(jié)能。

　　(6)改善電力品質(zhì)

　　電力品質(zhì)包括無功功率因數(shù)補償和諧波處理．均與節(jié)電有關(guān)。

　　①無功率因數(shù)補償：一般通過關(guān)聯(lián)靜電電容器補償無功損耗，使功率因數(shù)提高至0．90～0．93之間。補償方式宜采用集中與分數(shù)相結(jié)合，如熒光燈的補償應(yīng)分散在每支燈設(shè)補償電容，以減少線路損耗；②諧波治理：隨著電子產(chǎn)品的增多和可控硅調(diào)光、變頻調(diào)速設(shè)備的使用．網(wǎng)絡(luò)中的高次諧波成分增加，使變壓器發(fā)熱增大．中性線電流增大，電耗增大。因此．對建筑物的電氣設(shè)備應(yīng)認真分析其產(chǎn)生諧波的可能性和數(shù)量。治理諧波的方法就是在電網(wǎng)中裝設(shè)諧波濾波器。諧波濾波器分無源濾波器和有源濾波器兩種。無源濾波器是由電容器和電抗器串聯(lián)而成，結(jié)構(gòu)簡單，且價格較低，用得較多。當網(wǎng)絡(luò)的非線性負載及諧波較穩(wěn)定時，應(yīng)選用無源濾波器裝置。當網(wǎng)絡(luò)的非線性負載變化較大，諧波不穩(wěn)定．且無源濾波器不能有效工作時才選用有源濾波器。目前對用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波值很難作出準確的計算，只能憑工程經(jīng)驗估算，運行后再作相應(yīng)調(diào)調(diào)整。

　　(7)應(yīng)急電源的選擇

　　目前使用的應(yīng)急電源有柴油發(fā)電機組、UPS不間斷電源、EPS應(yīng)急電源、蓄電池組等。每一種應(yīng)急電源各有特點．可以適用于不同的場合。從容量考慮．發(fā)電機適合大容量的設(shè)備(如消防水泵、電梯)，可靠性高，但自起動時間較長、一般要求15s以內(nèi)起動并帶全負荷。UPS容量較小．但切換時間短，可在毫秒以內(nèi)起動，特別適用于容量較小、要求切時間短的設(shè)備，如計算機房、音響設(shè)備。EPs容量比UPS大、但切換時間稍長，在250ms以內(nèi)，適用于照明及動力負荷。從節(jié)能角度考慮、UPS和EPS都利用蓄電池作基本電源．需要對蓄電池充電、消耗電能。因此，從節(jié)能考慮．宜使用柴油發(fā)電機組作應(yīng)急電源。

　　2.2 電氣照明節(jié)能

　　(1)按國家規(guī)范《建筑照明設(shè)計標準》的規(guī)定，滿足照度標準和功率密度標準。

　　(2)選用節(jié)能光源和高效燈具

　　各種光源的發(fā)光效率見表2。

　　發(fā)光效率低的白熾燈一般不應(yīng)使用．應(yīng)大力推廣使用節(jié)能燈具。同樣功率下，一般節(jié)能燈比白熾燈省電60％，而壽命是白熾燈燈的8倍。中央財政部日前設(shè)立了專項資金．對節(jié)能燈的推廣和使用進行補貼．以市場平均價格1，5的超低價賣給普通家庭．使用熒光燈時，應(yīng)選用發(fā)光效率較高的細管(T8和T5)熒光燈具代替普通的大管熒光燈。

　　(3)照明線路設(shè)計時，力求三相照明負荷平衡。

　　(4)采用智能照明控制系統(tǒng)。特別是公共照明，如展廳、餐廳、會議室等的照明都應(yīng)納入智能照明控制系統(tǒng)。利用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BA)或?qū)I(yè)的照明控制系統(tǒng)，對照明回路按不同季節(jié)、不同時間(日、夜)定時分組控制。

　　(5)夜景景觀照明要控制功率密度

　　現(xiàn)在很多城市都在建筑物外墻裝設(shè)夜間景觀照明，對美化城市景觀起了很大的作用．但由于景觀照明的設(shè)計缺乏規(guī)范的約束，有的設(shè)計單純追求高亮度、大面積、多色彩照明，豪無美感，甚至造成光污染，浪費電能。今后應(yīng)該制訂這方面的節(jié)能標準。

　　應(yīng)推廣使用LED燈及冷光源燈作夜間景觀照明．可比傳統(tǒng)泛光燈照明節(jié)電50％以上。

　　2.3 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

　　空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑能能耗的40～60％．而且目前空間設(shè)備的選型普遍偏大，節(jié)能空間很大。

　　(1)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BA)

　　建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BA)主要是對建筑物的空調(diào)設(shè)備．包括冷熱源(制冷主機、鍋爐)、水泵(冷凍泵、冷卻泵、熱水泵、補水泵)、冷卻設(shè)備(冷卻塔)、末端設(shè)備(新風機組、組合式空調(diào)機組、風機盤管)的監(jiān)控。從節(jié)能角度而言，在保證環(huán)境舒適、保證一定的室內(nèi)溫度和濕度的前提下，盡可能減少機組的運行，以節(jié)約能源。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BA)在大多數(shù)智能建筑中使用，經(jīng)過了十多年的經(jīng)驗積累，逐漸成熟。理論上其節(jié)能效果可達20～30％。但由于這種系統(tǒng)涉及空調(diào)技術(shù)和自動控制技術(shù)，需要很好的配合和現(xiàn)場二次編程、后期維護技術(shù)要求高、成本高等因素，系統(tǒng)的開通率和運行尚未理想，有待完善。

　　(2)主機房模糊控制系統(tǒng)

　　此技術(shù)主要是通過全面的參數(shù)采集．運用現(xiàn)代模糊控制技術(shù)．對主機房的主機組、冷凍水系統(tǒng)的水泵和冷卻水系統(tǒng)的水泵進行控制．實現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負荷的變化而動態(tài)調(diào)節(jié)，確保整個空調(diào)系統(tǒng)保持高效協(xié)調(diào)運行，降低能耗。這種系統(tǒng)的特點是只集中于主機房的設(shè)備．容易實現(xiàn)，節(jié)能效果顯著，逐步得到推廣。

　　(3)蓄冰空調(diào)技術(shù)

　　冰蓄冷空調(diào)是指在夜間用電低谷時段，開啟制冷主機。將建筑物所需空調(diào)冷量制備好，并以冰的形式儲存起來。在白天用電高峰時段，關(guān)閉制冷主機，進行融冰供冷，達到同樣降溫的效果。采用該技術(shù)的意義在于，為用戶降低電費的同時，達到電網(wǎng)移峰填谷的目的。冰蓄冷空調(diào)適用于商業(yè)、民用、工業(yè)等各種功能的建筑物中。冰蓄冷空調(diào)技術(shù)運行費用比常規(guī)空調(diào)低，但一次性投資較大，需要政策扶植。大力推廣冰蓄冷空調(diào)技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電、優(yōu)化資源配置、保護生態(tài)環(huán)境的重要措施．符合我國的能源政策。

　　2.4 電梯的節(jié)能

　　(1)合理選擇電梯

　　按建筑物性質(zhì)、建筑物面積、層數(shù)、高度、人流量等綜合因數(shù)選擇適‘-3電梯．避免電梯載重量過大、速度過高。

　　(2)提高電梯運輸效率

　　選擇恰當?shù)目刂葡到y(tǒng)，對兩部并列的電梯選用并聯(lián)控制，對相鄰三部以上的電梯使用群控控制，選用變頻變壓調(diào)速(VVW)，高層建筑電梯合理分區(qū)(高、低區(qū)或單、雙層)均可以提高電梯的運輸效率。利用電梯交通計算(流量分析)，合理確定電梯的臺數(shù)、速度、載重及分區(qū)。對一個大型建筑物多臺電梯系統(tǒng)而言，主要看兩個指標：乘客候梯時間(電梯運行間隔)和電梯輸送能力(5min輸送能力)。

　　通過對電梯臺數(shù)、速度、載重、人流量的分析計算，對照上述兩個指標．便可判斷電梯系統(tǒng)的設(shè)計是否合理和節(jié)能。例如對一般辦公樓而言，乘客候梯時間(電梯運行間隔)應(yīng)在40s左右。電梯輸送能力(5min輸送能力)應(yīng)在11～14％。電梯的流量分析與各個電梯廠家的參數(shù)和使用上可變的因數(shù)較多．不一定準確。實際設(shè)置還應(yīng)以現(xiàn)有的同類建筑物作參照。

　　(3)選用節(jié)能電梯

　　節(jié)能電梯一般指利用永磁同步電機作為曳引機的電梯。傳統(tǒng)的電梯曳引起由交(直)流電動機、曳引輪、制動器、減速機構(gòu)等組成。近年來，隨著永磁同步電機的生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟，永磁同步電機有取代傳統(tǒng)交流異步電機的趨勢。永磁同步電機在低速時仍有較大的轉(zhuǎn)矩，可以無須一套減速機構(gòu)而直接驅(qū)動曳引輪，實現(xiàn)無齒曳引，減少了相應(yīng)的機械損耗。同時，永磁同步電機加速時，電流較少，功率因數(shù)高，使能耗降低。同樣規(guī)格的電梯，采用永磁同步電機的功率較小．可節(jié)能20～30％．還有一種節(jié)能電梯利用電梯下降的動能轉(zhuǎn)化為電能．回饋電網(wǎng)，理論上可節(jié)能40～50％。

　　3、結(jié)語

　　總之，建筑電氣節(jié)能設(shè)計是電氣節(jié)能的重要環(huán)節(jié)．設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟上進行比較分析．制定可行的技術(shù)措施，合理選擇節(jié)能設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計方案，將電氣節(jié)能工作落到實處。