引言

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，能源需求趨于緊張，當(dāng)今社會(huì)對(duì)節(jié)約能源這一話題非常重視，鑒于當(dāng)今國(guó)際社會(huì)對(duì)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(guó)家對(duì)建筑節(jié)能工作的重視，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)成為建筑節(jié)能工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容．這就要求電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)增強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)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(jì)工作。

　　1、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)存在的若干問(wèn)題

　　近年來(lái)，隨著國(guó)家有關(guān)部門先后制訂和頒布了《“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見(jiàn)》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施，節(jié)能專篇(電氣)》、《電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)》等相關(guān)法規(guī)或行業(yè)指導(dǎo)資料。但是．建筑電氣節(jié)能還存在著不少問(wèn)題或片面的理解，很多標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，電氣節(jié)能涉及的內(nèi)容是很多的，但要堅(jiān)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?？照{(diào)用電占40～50％，甚至70％，給排水設(shè)備用電占10—15％?？梢?jiàn)，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(fù)荷計(jì)算

　　供電設(shè)計(jì)中．負(fù)荷計(jì)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(fù)荷計(jì)算偏大。必須導(dǎo)致設(shè)備選型過(guò)大而浪費(fèi)資源及耗電。目前的負(fù)荷計(jì)算常用單位指標(biāo)法和需要系數(shù)法。單位指標(biāo)法是按不同建筑物提出的單位面積變壓器容量裝置指標(biāo)，適用在方案設(shè)計(jì)及初步設(shè)計(jì)時(shí)估算負(fù)荷用。需要系數(shù)法引自工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算．現(xiàn)在民用建筑中套用，在施工圖設(shè)計(jì)階段中用作負(fù)荷計(jì)算用．作為選擇變壓器和導(dǎo)線的依據(jù)。這種計(jì)算方法一般偏大．并要注意消防設(shè)備和備用負(fù)荷(尤為一備一用的水泵設(shè)備)不應(yīng)納入計(jì)算的安裝容量中。

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

　　(3)合理選擇變壓器負(fù)荷率

　　變壓器每天24h運(yùn)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(jí)繞組的銅損。制造廠設(shè)計(jì)時(shí)，負(fù)載為50～60％范圍內(nèi)，變壓器處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，即運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)，這是降低變壓器損耗的一種方法。以往一向認(rèn)為．我們沿用的負(fù)荷計(jì)算方法偏于保守，實(shí)際使用時(shí)變壓器的負(fù)荷率不足60％，從充分利用變壓器考慮、負(fù)荷率設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是在70～80％，但從節(jié)能角度看，變壓器的負(fù)荷率在50～60％時(shí)是最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最節(jié)能的。

　　(4)靈活選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)和供電方式

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

　　變壓器的單臺(tái)容量一般不超過(guò)2000kVA為宜。對(duì)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(shí)使用．此類設(shè)備宜使用專用變壓器，按季節(jié)性或時(shí)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(kāi)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(duì)該設(shè)計(jì)大廈負(fù)荷作了調(diào)查(詳見(jiàn)表1)，從統(tǒng)一可看出，此辦公樓的實(shí)際最大負(fù)荷密度為51．4Wh2(含空調(diào))，而停用空調(diào)時(shí)．負(fù)荷密度為16．3W抽2，變壓器安裝密度為125VA／m2，最大負(fù)荷時(shí)，變壓器負(fù)荷率為47％。每年11月～次年4月停用空調(diào)，停用一臺(tái)變壓器，以一臺(tái)變壓器維持全辦公樓負(fù)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(gè)新的系列均比前一個(gè)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(fù)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(diǎn)是三相電流不平衡時(shí)．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(wú)功功率因數(shù)補(bǔ)償和諧波處理．均與節(jié)電有關(guān)。

　?、贌o(wú)功率因數(shù)補(bǔ)償：一般通過(guò)關(guān)聯(lián)靜電電容器補(bǔ)償無(wú)功損耗，使功率因數(shù)提高至0．90～0．93之間。補(bǔ)償方式宜采用集中與分?jǐn)?shù)相結(jié)合，如熒光燈的補(bǔ)償應(yīng)分散在每支燈設(shè)補(bǔ)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(duì)建筑物的電氣設(shè)備應(yīng)認(rèn)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(wú)源濾波器和有源濾波器兩種。無(wú)源濾波器是由電容器和電抗器串聯(lián)而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且價(jià)格較低，用得較多。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的非線性負(fù)載及諧波較穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)選用無(wú)源濾波器裝置。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的非線性負(fù)載變化較大，諧波不穩(wěn)定．且無(wú)源濾波器不能有效工作時(shí)才選用有源濾波器。目前對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波值很難作出準(zhǔn)確的計(jì)算，只能憑工程經(jīng)驗(yàn)估算，運(yùn)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(jī)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(diǎn)．可以適用于不同的場(chǎng)合。從容量考慮．發(fā)電機(jī)適合大容量的設(shè)備(如消防水泵、電梯)，可靠性高，但自起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、一般要求15s以內(nèi)起動(dòng)并帶全負(fù)荷。UPS容量較?。袚Q時(shí)間短，可在毫秒以內(nèi)起動(dòng)，特別適用于容量較小、要求切時(shí)間短的設(shè)備，如計(jì)算機(jī)房、音響設(shè)備。EPs容量比UPS大、但切換時(shí)間稍長(zhǎng)，在250ms以內(nèi)，適用于照明及動(dòng)力負(fù)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(duì)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(jī)組作應(yīng)急電源。

　　2.2 電氣照明節(jié)能

　　(1)按國(guó)家規(guī)范《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，滿足照度標(biāo)準(zhǔn)和功率密度標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)選用節(jié)能光源和高效燈具

　　各種光源的發(fā)光效率見(jiàn)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(cái)政部日前設(shè)立了專項(xiàng)資金．對(duì)節(jié)能燈的推廣和使用進(jìn)行補(bǔ)貼．以市場(chǎng)平均價(jià)格1，5的超低價(jià)賣給普通家庭．使用熒光燈時(shí)，應(yīng)選用發(fā)光效率較高的細(xì)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(jì)時(shí)，力求三相照明負(fù)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(huì)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(duì)照明回路按不同季節(jié)、不同時(shí)間(日、夜)定時(shí)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(duì)美化城市景觀起了很大的作用．但由于景觀照明的設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范的約束，有的設(shè)計(jì)單純追求高亮度、大面積、多色彩照明，豪無(wú)美感，甚至造成光污染，浪費(fèi)電能。今后應(yīng)該制訂這方面的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(duì)建筑物的空調(diào)設(shè)備．包括冷熱源(制冷主機(jī)、鍋爐)、水泵(冷凍泵、冷卻泵、熱水泵、補(bǔ)水泵)、冷卻設(shè)備(冷卻塔)、末端設(shè)備(新風(fēng)機(jī)組、組合式空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)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(jī)組的運(yùn)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(guò)了十多年的經(jīng)驗(yàn)積累，逐漸成熟。理論上其節(jié)能效果可達(dá)20～30％。但由于這種系統(tǒng)涉及空調(diào)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，需要很好的配合和現(xiàn)場(chǎng)二次編程、后期維護(hù)技術(shù)要求高、成本高等因素，系統(tǒng)的開(kāi)通率和運(yùn)行尚未理想，有待完善。

　　(2)主機(jī)房模糊控制系統(tǒng)

　　此技術(shù)主要是通過(guò)全面的參數(shù)采集．運(yùn)用現(xiàn)代模糊控制技術(shù)．對(duì)主機(jī)房的主機(jī)組、冷凍水系統(tǒng)的水泵和冷卻水系統(tǒng)的水泵進(jìn)行控制．實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)保持高效協(xié)調(diào)運(yùn)行，降低能耗。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是只集中于主機(jī)房的設(shè)備．容易實(shí)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(shí)段，開(kāi)啟制冷主機(jī)。將建筑物所需空調(diào)冷量制備好，并以冰的形式儲(chǔ)存起來(lái)。在白天用電高峰時(shí)段，關(guān)閉制冷主機(jī)，進(jìn)行融冰供冷，達(dá)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(fèi)的同時(shí)，達(dá)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(yùn)行費(fèi)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(kāi)發(fā)低谷用電、優(yōu)化資源配置、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要措施．符合我國(guó)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(guò)大、速度過(guò)高。

　　(2)提高電梯運(yùn)輸效率

　　選擇恰當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)，對(duì)兩部并列的電梯選用并聯(lián)控制，對(duì)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(yùn)輸效率。利用電梯交通計(jì)算(流量分析)，合理確定電梯的臺(tái)數(shù)、速度、載重及分區(qū)。對(duì)一個(gè)大型建筑物多臺(tái)電梯系統(tǒng)而言，主要看兩個(gè)指標(biāo)：乘客候梯時(shí)間(電梯運(yùn)行間隔)和電梯輸送能力(5min輸送能力)。

　　通過(guò)對(duì)電梯臺(tái)數(shù)、速度、載重、人流量的分析計(jì)算，對(duì)照上述兩個(gè)指標(biāo)．便可判斷電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理和節(jié)能。例如對(duì)一般辦公樓而言，乘客候梯時(shí)間(電梯運(yùn)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(gè)電梯廠家的參數(shù)和使用上可變的因數(shù)較多．不一定準(zhǔn)確。實(shí)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(jī)作為曳引機(jī)的電梯。傳統(tǒng)的電梯曳引起由交(直)流電動(dòng)機(jī)、曳引輪、制動(dòng)器、減速機(jī)構(gòu)等組成。近年來(lái)，隨著永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟，永磁同步電機(jī)有取代傳統(tǒng)交流異步電機(jī)的趨勢(shì)。永磁同步電機(jī)在低速時(shí)仍有較大的轉(zhuǎn)矩，可以無(wú)須一套減速機(jī)構(gòu)而直接驅(qū)動(dòng)曳引輪，實(shí)現(xiàn)無(wú)齒曳引，減少了相應(yīng)的機(jī)械損耗。同時(shí)，永磁同步電機(jī)加速時(shí)，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(jī)的功率較?。晒?jié)能20～30％．還有一種節(jié)能電梯利用電梯下降的動(dòng)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(yǔ)

　　總之，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是電氣節(jié)能的重要環(huán)節(jié)．設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)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(jì)方案，將電氣節(jié)能工作落到實(shí)處。