中信集團(tuán)武漢市建筑設(shè)計(jì)院 李 蔚 / 吳婧華 / 馮 濤

1 引 言

我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，已建項(xiàng)目的總建筑面積約為400億m2，每年還以10幾億m2的速度遞增。目前，我國建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的27%左右（根據(jù)建設(shè)部和國家建材局的統(tǒng)計(jì)）。到2020年，全國將新增建筑面積約200億m2，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例將更高。

在歐美一些發(fā)達(dá)國家，節(jié)能型建筑的比例已達(dá)到了40%。而在我們這樣一個(gè)資源相對匱乏、正在發(fā)展中的人口大國，能源的消耗正急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫，作為能耗大戶的建筑能耗已成為危及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大問題。為此，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出建設(shè)“資源節(jié)約型”社會(huì)的目標(biāo)，要求各地大力推廣“節(jié)能省地”型建筑。

由此可見，建筑節(jié)能已成為時(shí)代的呼喚。作為二次能源的電能，如何降低損耗、高效利用，如何將節(jié)能技術(shù)合理應(yīng)用到工程項(xiàng)目當(dāng)中，也就成為建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價(jià)，也不能盲目增加投資、為節(jié)能而節(jié)能。因此，筆者認(rèn)為，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

1）滿足建筑物的功能

這主要包括：滿足建筑物不同場所、部位對照明照度、色溫、顯色指數(shù)的不同要求；滿足舒適性空調(diào)所需要的溫度及新風(fēng)量；滿足特殊工藝要求，如體育場館、醫(yī)療建筑、酒店、餐飲娛樂場所一些必需的電氣設(shè)施用電，展廳、多功能廳等的工藝照明及電力用電等。

2）考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)考慮國情及實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)樽非蠊?jié)能而過高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而應(yīng)在該通過比較分析，合理選用節(jié)能設(shè)備及材料，使在節(jié)能方面增加的投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

3）節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。設(shè)計(jì)時(shí)首先找出哪些方面的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗、電能傳輸線路上的有功損耗，都是無用的能量損耗；又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)的調(diào)光技術(shù)、控制技術(shù)使其能耗降低。

總之，筆者認(rèn)為節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)把握“滿足功能、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)”的原則。具體說來，可重點(diǎn)從以下多個(gè)方面采取節(jié)能措施，將節(jié)能技術(shù)合理應(yīng)用到實(shí)際工程中。

3 變壓器的選擇

變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是：降低其有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率。

變壓器的有功功率損耗如下式表示：

△Pb＝Po＋Pkβ2

其中：△Pb— 變壓器有功損耗（kW）；

Po— 變壓器的空載損耗（kW）；

Pk— 變壓器的有載損耗（kW）；

β— 變壓器的負(fù)載率。

式中Po為空載損耗又稱鐵損，它由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與硅鋼片的性能及鐵芯制造工藝有關(guān)，而與負(fù)荷大小無關(guān)，是基本不變的部分。

因此，變壓器應(yīng)選用SL7、SLZ7、S9、SC9等節(jié)能型變壓器，它們都是選用高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造的新系列節(jié)能變壓器。由于“取向”處理，使硅鋼片的磁場方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗；45°全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，可減少漏磁損耗。

與老產(chǎn)品相比，SL7、SLZ7無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的空載損失和短路損失，10kV系列分別降低41.5%和13.93%；35kV系列分別降低38.33%和16.22%。S9、SC9系列與SL7、SLZ7系列相比，其空載和短路損耗又分別降低5.9%和23.33%，平均每kVA較SL7、SLZ7系列年節(jié)電9kWh。

新系列節(jié)能型變壓器，因其具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，在近年得到了廣泛的應(yīng)用，所以，設(shè)計(jì)應(yīng)首選低損耗的節(jié)能變壓器。

上式中，Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小。因此，應(yīng)選用阻值較小的銅芯繞組變壓器。對Pkβ2，用微分求它的極值，可知當(dāng)β=50%時(shí)，變壓器的能耗最小。但這僅僅是從變壓器節(jié)能的單一角度出發(fā)，而沒有考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益。

因?yàn)棣?50%的負(fù)載率僅減少了變壓器的線損，并沒有減少變壓器的鐵損，因此節(jié)能效果有限；且在此低負(fù)載率下，由于需加大變壓器容量而多付的變壓器價(jià)格，或變壓器增大而使出線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)容量增大引起的設(shè)備購置費(fèi)，再計(jì)及設(shè)備運(yùn)行、折舊、維護(hù)等費(fèi)用，累積起來就是一筆不小的投資。由此可見，取變壓器負(fù)載率為50%是得不償失的。

綜合考慮以上各種費(fèi)用因素，且使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?，筆者認(rèn)為，變壓器的負(fù)載率β應(yīng)選擇在75%～85%為宜。這樣既經(jīng)濟(jì)合理，又物盡其用。另一方面，因?yàn)樽儔浩髟跐M負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其絕緣層的使用年限一般為20年，20年后通常會(huì)有性能更優(yōu)的變壓器問世，這樣就能有機(jī)會(huì)更換新的設(shè)備，從而使變壓器總趨技術(shù)領(lǐng)先水平。

設(shè)計(jì)時(shí)，合理分配用電負(fù)荷、合理選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)，使其工作在高效區(qū)內(nèi)，可有效減小變壓器總損耗。

當(dāng)負(fù)荷率低于30%時(shí)，應(yīng)按實(shí)際負(fù)荷換小容量變壓器；當(dāng)負(fù)荷率超過80%并通過計(jì)算不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，可放大一級容量選擇變壓器。

當(dāng)容量大而需要選用多臺(tái)變壓器時(shí)，在合理分配負(fù)荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù)，選用大容量的變壓器。例如需要裝機(jī)容量為2000kVA，可選2臺(tái)1000kVA，不選4臺(tái)500kVA。因?yàn)榍罢呖倱p耗比后者小,且綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于后者。

對分期實(shí)施的項(xiàng)目，宜采用多臺(tái)變壓器方案，避免輕載運(yùn)行而增大損耗；內(nèi)部多個(gè)變電所之間宜敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線，根據(jù)負(fù)荷情況，可切除部分變壓器，從而減少損耗；對可靠性要求高、不能受影響的負(fù)荷，宜設(shè)置專用變壓器。

在變壓器設(shè)計(jì)選擇中，如能掌握好上述原則及措施，則既可達(dá)到節(jié)能目的，又符合經(jīng)濟(jì)合理的要求。

4 合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)及線路

1） 根據(jù)負(fù)荷容量及分布、供電距離、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓，可達(dá)到節(jié)能目的。供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于兩級。

2）按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面，一般按年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小原則確定單位面積經(jīng)濟(jì)電流密度。

3）由于一般工程的干線、支線等線路總長度動(dòng)轍數(shù)萬米，線路上的總有功損耗相當(dāng)可觀，所以，減少線路上的損耗必須引起設(shè)計(jì)足夠重視。由于線路損耗△P∝R，而R=p.L/S，則線路損耗△P與其電導(dǎo)率ρ、長度L成正比，與其截面S成反比。為此，應(yīng)從以下幾方面入手：

(1) 選用電導(dǎo)率ρ較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳，但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負(fù)荷較大的一類、二類建筑中采用銅導(dǎo)線，在三類或負(fù)荷量較小的建筑中可采用鋁芯導(dǎo)線。

(2) 減小導(dǎo)線長度L。主要措施有：

①變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短線路供電距離，減少線路損失。低壓線路的供電半徑一般不超過200m，當(dāng)建筑物每層面積不少于1萬m2時(shí)，至少要設(shè)兩個(gè)變配電所，以減少干線的長度；

② 在高層建筑中，低壓配電室應(yīng)靠近強(qiáng)電豎井，而且由低壓配電室提供給每個(gè)豎井的干線，不應(yīng)產(chǎn)生“支線沿著干線倒送電能”的現(xiàn)象，盡可能減少回頭輸送電能的支線；

③線路盡可能走直線，少走彎路，以減少導(dǎo)線長度；其次，低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少來回線路上的電能損失。

(3) 增大線纜截面S。

①對于比較長的線路，在滿足載流量、動(dòng)熱穩(wěn)定、保護(hù)配合、電壓損失等條件下，可根據(jù)情況再加大一級線纜截面。假定加大線纜截面所增加的費(fèi)用為M，由于節(jié)約能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)用為m，則M／m為回收年限，若回收年限為幾個(gè)月或一、二年，則應(yīng)加大一級導(dǎo)線截面。 一般來說，當(dāng)線纜截面小于70mm2，線路長度超過100m時(shí)，增加一級線纜截面可達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能效果。

②合理調(diào)劑季節(jié)性負(fù)荷、充分利用供電線路。如將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管與一般照明、電開水等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷，集中在一起，采用同一干線供電，既可便于用一個(gè)火警命令切除非消防用電，又可在春、秋兩季空調(diào)不用時(shí)，以同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的負(fù)荷電流，從而減小了線路損耗。

在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，積極采取上述各項(xiàng)技術(shù)措施，就可有效減少線路上的電能損耗，達(dá)到線路節(jié)能的目的。

5 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

5.1 提高功率因素的意義

設(shè)定輸電線路導(dǎo)線每相電阻為R(Ω)，則三相輸電線路的功率損耗為：

式中 ΔP——三相輸電線路的功率損耗，kW；

P——電力線路輸送的有功功率，kW；

U——線電壓，V；

I ——線電流，A；

cosφ ——電力線路輸送負(fù)荷的功率因素。

由上式可以看出，在系統(tǒng)有功功率P一定的情況下，cosφ 越高（即減少系統(tǒng)無功功率Q），功率損耗ΔP將越小。所以，提高系統(tǒng)功率因素、減少無功功率在線路上傳輸，可減少線路損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

在線路的電壓U和有功功率P不變的情況下，改善前的功率因素為cosφ1，改善后的功率因素為cosφ2，則三相回路實(shí)際減少的功率損耗可按下式計(jì)算：

另外，提高變壓器二次側(cè)的功率因素，由于可使總的負(fù)荷電流減少，故可減少變壓器的銅損，并能減少線路及變壓器的電壓損失。當(dāng)然，另一方面，提高系統(tǒng)功率因素，使負(fù)荷電流減少，相當(dāng)于增大了發(fā)配電設(shè)備的供電能力。

5.2 提高功率因素的措施

1) 減少供用電設(shè)備無功消耗，提高自然功率因素，其主要措施有：

(1) 正確設(shè)計(jì)和選用變流裝置，對直流設(shè)備的供電和勵(lì)磁，應(yīng)采用硅整流或晶閘管整流裝置，取代變流機(jī)組、汞弧整流器等直流電源設(shè)備。

(2) 限制電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)中對空載率大于50%的電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)，可安裝空載斷電裝置；對大、中型連續(xù)運(yùn)行的膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，可采用空載自?？刂蒲b置；對大型非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的異步籠型風(fēng)機(jī)、泵類電動(dòng)機(jī)，宜采用電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量的自動(dòng)控制方式，以節(jié)省電能。

(3) 條件允許時(shí)，采用功率因數(shù)較高的等容量同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)濟(jì)合算的前提下，也可采用異步電機(jī)同步化運(yùn)行。

(4) 熒光燈選用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器；氣體放電燈的電感鎮(zhèn)流器，單燈安裝電容器就地補(bǔ)償?shù)?，都可使自然功率因?shù)提高到0.85～0.95。

2) 用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償：

按全國供用電規(guī)則規(guī)定，高壓供電的用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)功率因素應(yīng)不低于0.9。

當(dāng)自然功率因素達(dá)不到上述要求時(shí)，應(yīng)采用電容器人工補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ詽M足規(guī)定的功率因素要求。實(shí)踐表明，每kV補(bǔ)償電容每年可節(jié)電150～200kWh，是一項(xiàng)值得推廣的節(jié)電技術(shù)。特別是對于下列運(yùn)行條件的電動(dòng)機(jī)要首先應(yīng)用：

（1）遠(yuǎn)離電源的水源泵站電動(dòng)機(jī)；

（2）距離供電點(diǎn)200m以上的連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)；

（3）輕載或空載運(yùn)行時(shí)間較長的電動(dòng)機(jī)；

（4）YZR、YZ 系列電動(dòng)機(jī) ；

（5）高負(fù)載率變壓器供電的電動(dòng)機(jī)。

3) 無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)原則為：

(1) 高、低壓電容器補(bǔ)償相結(jié)合，即變壓器和高壓用電設(shè)備的無功功率由高壓電容器來補(bǔ)償，其余的無功功率則需按經(jīng)濟(jì)合理的原則對高、低壓電容器容量進(jìn)行分配。

(2) 固定與自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合，即最小運(yùn)行方式下的無功功率采用固定補(bǔ)償，經(jīng)常變動(dòng)的負(fù)荷采用自動(dòng)補(bǔ)償。

(3) 分散與集中補(bǔ)償相結(jié)合，對無功容量較大、負(fù)荷較平穩(wěn)、距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的用電設(shè)備，采用單獨(dú)就地補(bǔ)償；對用電設(shè)備集中的地方采用成組補(bǔ)償，其他的無功功率則在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償。

有必要指出的是，就地安裝無功補(bǔ)償裝置，可有效減少線路上的無功負(fù)荷傳輸，其節(jié)能效果比集中安裝、異地補(bǔ)償要好。

還有一點(diǎn)，對于電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)步行道等不平穩(wěn)的斷續(xù)負(fù)載，不應(yīng)在電動(dòng)機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器。因?yàn)樨?fù)荷變動(dòng)時(shí)，電機(jī)端電壓也變化，使補(bǔ)償電容器沒有放完電又充電，這時(shí)電容器會(huì)產(chǎn)生無功浪涌電流，使電機(jī)易產(chǎn)生過電壓而損壞。

另外，如星三角起動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)也不能在電動(dòng)機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器，因?yàn)樗饎?dòng)過程中有開路、閉路瞬時(shí)轉(zhuǎn)換，使電容器在放電瞬間又充電，也會(huì)使電機(jī)過電壓而損壞。

6 照明系統(tǒng)的節(jié)能

因建筑照明量大而面廣，故照明節(jié)能的潛力很大。在滿足照度、色溫、顯色指數(shù)等相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求的前提下，照明節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)從下列幾方面著手：

6.1 選用高效光源

按工作場所的條件，選用不同種類的高效光源，可降低電能消耗，節(jié)約能源。其具體要求如下：

一般室內(nèi)場所照明，優(yōu)先采用熒光燈或小功率高壓鈉燈等高效光源，推薦采用T5細(xì)管、U型管節(jié)能熒光燈，以滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）對照明功率密度（LPD）的限值要求。不宜采用白熾燈，只有在開合頻繁或特殊需要時(shí)，方可使用白熾燈，但宜選用雙螺旋（雙絞絲）白熾燈。

高大空間和室外場所的一般照明、道路照明，應(yīng)采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等高光強(qiáng)氣體放電燈。

氣體放電燈應(yīng)采用耗能低的鎮(zhèn)流器，且熒光燈和氣體放電燈，必須安裝電容器，補(bǔ)償無功損耗。

6.2 選用高效燈具

除裝飾需要外，應(yīng)優(yōu)先選用直射光通比例高、控光性能合理；反射或透射系數(shù)高、配光特性穩(wěn)定的高效燈具：

采用非對稱光分布燈具。由于它具有減弱工作區(qū)反射眩光的特點(diǎn)，在一定的照度下，能夠大大改善視覺條件，因此可獲得較高的效能。

選用變質(zhì)速度較慢的材料制成的燈具，如玻璃燈罩、搪瓷反射罩等，以減少光能衰減率。

室內(nèi)燈具效率不應(yīng)低于70%（裝有遮光柵格時(shí)，不應(yīng)低于55%）；室外燈具效率不應(yīng)低于40%（但室外投光燈不應(yīng)低于55%）。

6.3 選用合理的照明方案

采用光通利用系數(shù)較高的布燈方案，優(yōu)先采用分區(qū)一般照明方式。

在有集中空調(diào)且照明容量大的場所，采用照明燈具與空調(diào)回風(fēng)口結(jié)合的形式。

在需要有高照度或有改善光色要求的場所，采用兩種以上光源組成的混光照明。

室內(nèi)表面采用高反射率的淺色飾面材料，以更加有效地利用光能。

6.4 照明控制和管理

（1）充分利用自然光，根據(jù)自然光的照度變化，分組分片控制燈具開停。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)，即每個(gè)開關(guān)控制燈的數(shù)量不要過多，以便管理和有利節(jié)能。

（2）對大面積場所的照明設(shè)計(jì)，采取分區(qū)控制方式，這樣可增加照明分支回路控制的靈活性，使不需照明的地方不開燈，有利節(jié)電。

（3）有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用調(diào)光器、定時(shí)開關(guān)、節(jié)電開關(guān)等控制電氣照明。公共場所照明，可采用集中控制的照明方式，并安裝帶延時(shí)的光電自動(dòng)控制裝置。大面積公共區(qū)域，宜設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。

（4）室外照明系統(tǒng)，為防止白天亮燈，最好采用光電控制器代替照明開關(guān)，或采用智能照明控制系統(tǒng)，以利節(jié)電。

（5）在插座面板上設(shè)置翹板開關(guān)控制，當(dāng)用電設(shè)備不使用時(shí)，可方便切斷插座電源，消除設(shè)備空載損耗、達(dá)到節(jié)電的目的。

7 電動(dòng)機(jī)的節(jié)能

7.1 選用高效率電動(dòng)機(jī)

提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素，是減少電動(dòng)機(jī)的電能損耗的主要途徑。與普通電動(dòng)機(jī)相比，高效電動(dòng)機(jī)的效率要高3%～6%，平均功率因數(shù)高7%～9%，總損耗減少20%～30%，因而具有較好的節(jié)電效果。所以在設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中，應(yīng)選用Y、YZ、YZR等新系列高效率電動(dòng)機(jī)，以節(jié)省電能。

另一方面要看到，高效電機(jī)價(jià)格比普通電機(jī)要高20%～30%，故采用時(shí)要考慮資金回收期，即能在短期內(nèi)靠節(jié)電費(fèi)用收回多付的設(shè)備費(fèi)用。一般符合下列條件時(shí)可選用高效電機(jī)：

（1）負(fù)載率在0.6以上；

（2）每年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在3000h以上；

（3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)無頻繁啟、制動(dòng)(最好是輕載啟動(dòng)，如風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載)；

（4）單機(jī)容量較大。

7.2 選用交流變頻調(diào)速裝置

推廣交流電機(jī)調(diào)速節(jié)電技術(shù)，是當(dāng)前我國節(jié)約電能的措施之一。采用變頻調(diào)速裝置，使電機(jī)在負(fù)載下降時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而與負(fù)載的變化相適應(yīng)，即提高了電機(jī)在輕載時(shí)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

目前，用普通晶閘管、GTR、GTO、IGBT等電力電子器件組成的靜止變頻器對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速已廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)變頻的種類和需調(diào)速的電機(jī)設(shè)備，選用適合的變頻調(diào)速裝置。

7.3 選用軟起動(dòng)器設(shè)備

采用軟件起動(dòng)是另一種比變頻器更經(jīng)濟(jì)的節(jié)能措施。軟起動(dòng)器設(shè)備是按起動(dòng)時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)完畢，則全壓投入運(yùn)行。軟起動(dòng)器也可采用測速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。

軟起動(dòng)器通常用在電機(jī)容量較大、又需要頻繁起動(dòng)的水泵設(shè)備中，以及附近用電設(shè)備對電壓的穩(wěn)定要求較高的場合。因?yàn)樗鼜钠饎?dòng)到運(yùn)行，其電流變化不超過3倍，可保證電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在所要求的范圍內(nèi)。但由于它是采用可控硅調(diào)壓，正弦波未導(dǎo)通部分的電能全部消耗在可控硅上，不會(huì)返回電網(wǎng)。因此，它要求散熱條件較好、通風(fēng)措施完善。

7.4 選用智能化節(jié)能控制裝置

對中央空調(diào)水系統(tǒng)，設(shè)置智能化變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置，可最大限度地提高整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，收到良好的節(jié)能效果。

這種智能化節(jié)能控制技術(shù)的控制算法，采用了當(dāng)代先進(jìn)的“模糊控制技術(shù)”或“模糊控制與改進(jìn)的PID復(fù)合控制技術(shù)”以取代傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)，從而較好克服了傳統(tǒng)的PID控制不適應(yīng)中央空調(diào)系統(tǒng)時(shí)變、大滯后、多參量、強(qiáng)耦合的工況特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)安全、高效的運(yùn)行。同時(shí)，在充分滿足空調(diào)末端制冷（熱）量需求的前提下，通?？墒顾玫墓?jié)能率達(dá)到60%80%；通過對空調(diào)水系統(tǒng)的自動(dòng)尋優(yōu)控制，可使空調(diào)主機(jī)的節(jié)能率達(dá)到5%30%，為用戶實(shí)現(xiàn)較顯著的節(jié)能收益。其節(jié)能效果，優(yōu)于傳統(tǒng)分散式變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置（變頻器+動(dòng)力柜），更是工頻動(dòng)力柜不可比擬的。

8 節(jié)電型低壓電器的選用

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)積極選用具有節(jié)電效果的新系列低壓電器，以取代功耗大的老產(chǎn)品，例如：

1) 用RT20、RT16（NT）系列熔斷器取代RT0系列熔斷器。

2) 用JR20、T系列熱繼電器取代JR0、JR16系列熱繼電器。

3) 用AD1、AD系列新型信號(hào)燈取代原XD2、XD3、XD5和XD6老系列信號(hào)燈。

4)選用帶有節(jié)電裝置的交流接觸器。大中容量交流接觸器加裝節(jié)電裝置后，接觸器的電磁操作線圈的電流由原來的交流改變?yōu)橹绷魑?，既可省去鐵芯和短路環(huán)中絕大部分的損耗功率，還可降低線圈的溫升及噪聲，從而取得較高的節(jié)電效益，每臺(tái)平均節(jié)電約50W，一般節(jié)電率高達(dá)85%以上。

9 諧波的產(chǎn)生與治理

在電力系統(tǒng)中， 諧波產(chǎn)生源主要有：鐵磁性設(shè)備（發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等）、電弧性設(shè)備（電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等）、電子式電力轉(zhuǎn)換器、整流換流設(shè)備(整流器AC/DC、逆變器DC/AC；變頻器（變頻空調(diào)、變頻水泵）、軟啟動(dòng)器；氣體放電燈鎮(zhèn)流器；可控硅調(diào)光設(shè)備 ；UPS、EPS、計(jì)算機(jī)等)。

諧波對公用電網(wǎng)是一種污染，其危害主要體現(xiàn)在：使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗；大量的3次諧波電流流過中線時(shí)，會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)；諧波影響各種電力、通信、信息設(shè)備的正常工作；引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，危害加重；諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測量儀表計(jì)量不正確。

所以諧波治理既是電氣節(jié)能的需要，也是提高電能質(zhì)量的需要。治理諧波的措施包括：在電力系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置高低壓調(diào)諧濾波器、諧波濾波器（無源式、有源式Maxsine）、中性線3次諧波濾波器、TSC 晶閘管控制的調(diào)諧濾波器等。其應(yīng)用條件與場所為：

1) 調(diào)諧濾波器：適用于諧波負(fù)載容量小于200kVA情況，電容器加串接電抗器組成調(diào)諧濾波器，不可使用單純電容器作無功補(bǔ)償。

2) 無源諧波濾波器：適用于配電系統(tǒng)中相對集中的大容量（200kVA或以上）非線型、長期穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)載情況。

3) 有源諧波濾波器：適用于配電系統(tǒng)中大容量（200kVA或以上）非線型、變化較大的負(fù)載（如斷續(xù)工作的設(shè)備等）用無源濾波器不能有效工作的情況。

4) 有源、無源組合型諧波濾波器：適用于配電系統(tǒng)中既有相對集中、長期穩(wěn)定運(yùn)行的大容量 （200kVA或以上）非線型負(fù)載，又有較大容量的、經(jīng)常變化的非線型負(fù)載情況。還可選用D，yn11變壓器供電，為3次諧波提供環(huán)流通路。

10 陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

太陽能光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池板、蓄電池、控制器、DC-AC逆變器和用電負(fù)載等組成。其中，太陽能電池板、蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器、逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)。太陽能光伏系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)、群控系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、并網(wǎng)混合系統(tǒng)等幾種運(yùn)行方式。在建筑領(lǐng)域的設(shè)計(jì)應(yīng)用有:

1）太陽能照明系統(tǒng)：可用于路燈、草坪燈、庭園燈、樓道燈等節(jié)能燈、LED燈的照明供電。

2）太陽能水泵：太陽能水泵一般不需要蓄電池，而由太陽能電池板直接帶動(dòng)水泵工作。

3）光伏建筑一體化（BIPV）：如太陽能屋頂，是將太陽能電池板安裝在建筑物的屋頂，引出端經(jīng)過控制器、逆變器與公共電網(wǎng)相連接，由太陽能電池板、電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，即組成了戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。這種并網(wǎng)系統(tǒng)因有太陽能、公共電網(wǎng)同時(shí)給負(fù)載供電，系統(tǒng)隨時(shí)可向電網(wǎng)中存電或取電，所以供電可靠性得到增強(qiáng)；而且，系統(tǒng)一般不用蓄電池，這既降低了造價(jià)，又免去了蓄電池的電能損耗、維護(hù)更換；同時(shí)，多余的發(fā)電可反饋給電網(wǎng)，既充分利用了光伏系統(tǒng)所發(fā)的電能，又對電網(wǎng)具有調(diào)峰作用。

光伏建筑一體化（BIPV）體現(xiàn)了創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)理念和高科技含量，它不僅開辟了光伏技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新天地，而且拉動(dòng)了光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及在城市的大規(guī)模應(yīng)用，因而具有非常廣闊的市場前景。

此外，設(shè)置機(jī)電設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)（BAS）、變電所電能監(jiān)控管理系統(tǒng)（PMS），亦為電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的內(nèi)容。BAS對大樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備如空調(diào)、采暖、通風(fēng)、給排水、電梯及扶梯、變配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行工況及狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，進(jìn)行運(yùn)算后的調(diào)節(jié)與優(yōu)化控制，可有效降低能耗，達(dá)到節(jié)能目的。PMS由微機(jī)綜合保護(hù)單元、后臺(tái)總線監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)儀表等組成，數(shù)字顯示儀表具備通信接口，可實(shí)現(xiàn)合理用電、節(jié)能管理。

還可采用冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，經(jīng)過能源的梯級利用，使能源利用效率從常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的40%左右可提高到80%左右，當(dāng)系統(tǒng)配置合理時(shí)，既可節(jié)省一次能源，又可使發(fā)電成本低于電網(wǎng)電價(jià)，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。

11 結(jié) 語

綜上所述，建筑電氣的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮各種可行的技術(shù)措施。同時(shí)，在選用節(jié)能的新設(shè)備時(shí)，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再合理選定節(jié)能設(shè)備，以真正達(dá)到有效節(jié)能的目的。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[2] 中國建筑科學(xué)研究院. GB50034-2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2004.

[3] 注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)書[M]. 北京：中國電力出版社，2004.