薛青輝

(陜西建工集團總公司，陜西西安710003)

隨著社會的發(fā)展，人口的增多，地球上的資源越來越匱乏。我國是一個人口眾多的國家，每年都要消耗大量的能源。我國的人均資源和能源還不到世界人均水平的一半，但我國的建筑面積能耗達(dá)到了發(fā)達(dá)國家的2～3倍?？梢钥闯鑫覈墓?jié)能空間還是很大的。積極研究建筑電氣節(jié)能的方法對環(huán)境保護(hù)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 建筑電氣節(jié)能應(yīng)該遵循的原則

建筑電氣節(jié)能技術(shù)在建筑工程中不能盲目的使用，不能為了節(jié)能而損害使用需求，損害建筑應(yīng)有的功能，更不應(yīng)該為了節(jié)能而忽略其成本規(guī)劃。因此，在建筑電氣的節(jié)能設(shè)計中我們應(yīng)該遵循以下原則。

(1)實際性。從我國的國情和實際的經(jīng)濟條件來考慮，不應(yīng)該盲目地為了節(jié)能而忽視經(jīng)濟效益。要仔細(xì)比較節(jié)能材料和節(jié)能設(shè)備的性價比，使在節(jié)能上花費的財力、物力等投資能夠取得理想的效果，得到相應(yīng)的回報。

(2)適用性。電氣節(jié)能必須做到滿足建筑空間的舒適性和一些特殊的工藝要求，滿足建筑對亮度、色溫方面的要求。這也是對建筑物內(nèi)的人工環(huán)境的完整性提出的要求。另外，建筑電氣技術(shù)還應(yīng)該為建筑中的設(shè)備提供合理的能源供應(yīng)，滿足建筑物的環(huán)境要求。

(3)節(jié)能性。建筑電氣節(jié)能技能最關(guān)鍵也是最重要的一步就是考量其節(jié)能性。為了避免浪費，必須要采取有效的措施。在其發(fā)展過程中應(yīng)該更加關(guān)注建筑電氣設(shè)備自身的能源消耗情況以及傳輸線路上的電能損耗這些問題。

2 照明應(yīng)用中的節(jié)能措施

在我國的建筑照明中，年照明的用電量占到了總發(fā)電量的10%左右，主要是因為以低效照明為主，故還有很大的節(jié)能空間。照明用電量達(dá)到如此高的因素有很多，主要表現(xiàn)在對電光源和用電時間的控制不力，以及受到環(huán)境反射和燈具光效比的影響。要想做到照明的節(jié)能，應(yīng)該采取以下幾項措施。

2.1 利用自然光，減少照明時間

如果是住宅建筑，可以充分地利用自然光，采用節(jié)能燈具，在白天讓自然光透過玻璃窗達(dá)到利用光的目的。對照明系統(tǒng)的控制，應(yīng)該從幾個方面做起:一是一支20 W的電子節(jié)能熒光燈起到的照明效果和一支100 W的白熾燈的效果是一樣的，但前者更加省電;二是高層住宅中的白熾燈和熒光標(biāo)識燈用發(fā)光二極管標(biāo)示燈取代;三是蹺板式開關(guān)用聲控開關(guān)、延時開關(guān)、感應(yīng)式開關(guān)取代;四是線圈、鐵心鎮(zhèn)流器逐漸用電子鎮(zhèn)流器取代。這些技術(shù)的改進(jìn)更加符合生活的實際需求，能起到更好的節(jié)電效果。

2.2 采用高效節(jié)電新光源和照明系數(shù)高的燈具

高效節(jié)電新光源具有效率高和顯色性好的優(yōu)點，能在一定的電功率內(nèi)產(chǎn)生高通量的光，而且發(fā)熱量損失小。顯色好表現(xiàn)在產(chǎn)生同樣視覺效果的情況下減小電力消耗。所以要根據(jù)不同場合的特點選擇適合的新能源。另外，還要考慮燈具的通風(fēng)散熱和維護(hù)保養(yǎng)方面。以增加燈具的照明利用系數(shù)。

2.3 合理選擇照明方案

在建筑的布燈中，要采用光通利用系數(shù)高的方案，應(yīng)該選擇分區(qū)照明方式。在空調(diào)集中和照明容量大的場所最好使照明燈具和空調(diào)的回風(fēng)口相結(jié)合。在高照度和有光色要求的場所要用兩種以上的光源來進(jìn)行混合照明。在室內(nèi)采用高反射率的飾面材料也可以達(dá)到利用光源的效果。

3 電動機的節(jié)能措施

提高電動機的工作效率對降低電動機電能損耗具有重要的意義。在高層住宅中，用電動機拖動的電氣設(shè)備，比如電梯、風(fēng)機等使用的電量占到了總發(fā)電量的30%左右。所以，對電動機進(jìn)行節(jié)點降損具有十分重要的意義。我們應(yīng)該采用高節(jié)能的電動機。例如YX系列的電動機的效率就比X系列電動機的效率高3倍。在選擇電動機時要根據(jù)電氣設(shè)備不同的負(fù)載情況來選擇合適容量。一般來說，電動機是根據(jù)其額定負(fù)載下的數(shù)值來作為效率指標(biāo)的，在負(fù)載率為75%～100%時電動機運行的效率最高，節(jié)電效果也最好。在一般的情況下，電動機的額定功率比負(fù)載的實際功率要高10%左右。只有當(dāng)電動機的效率和額定的效率相差不多時，容量才是最合適的。也只有在電動機的效率與額定效率稍低時，才能決定是否要減小容量。在高層住宅中，像水泵、風(fēng)機這些電氣設(shè)備耗用的軸功率都和轉(zhuǎn)速有關(guān)系。而且需要在運行的過程中調(diào)節(jié)負(fù)載量。根據(jù)功率和負(fù)載量的關(guān)系可以看出，在同樣的負(fù)載量下，使用變速調(diào)節(jié)需要的軸功率比使用定速閥門調(diào)節(jié)要小一些，并且有更明顯的效果。這歸因于變速調(diào)節(jié)的閥門沒有阻力損耗。所以，要使電動機有更好的轉(zhuǎn)速，可以采用這幾種方法:一是改變轉(zhuǎn)差率、電機極數(shù)和電源頻率。當(dāng)前常用的調(diào)速方式有三種，分別是交流變頻調(diào)速、變級調(diào)速以及電磁耦合器調(diào)速。其中變頻調(diào)速是通過變頻器和輔助控制裝置來改變輸入電壓和頻率來對電動機進(jìn)行調(diào)速。這種方法具有很多優(yōu)勢，效率高、損耗小和調(diào)速精度高，還可以通過微機來實現(xiàn)閉環(huán)自動控制，是一種比較成熟的調(diào)速方法。比較適合用在高層建筑中的電動機使用;二是提高控制的技術(shù)。電動機起動時會產(chǎn)生電能損耗，停止時會產(chǎn)生制動能耗，因此減少電動機起動、制動的次數(shù)也可以有效降損節(jié)能。應(yīng)該對生活中和消防水箱中的水的容量進(jìn)行監(jiān)視，以便更好地控制水泵起動的次數(shù)，在一定時間內(nèi)減少起動和制動的次數(shù)。另外，可以在高層住宅樓的電梯中運用變聯(lián)控制功能，控制多臺電梯的起動和制動次數(shù)，減小單臺電梯平均行程。這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的效果。也可以對多臺電梯進(jìn)行分區(qū)運行以達(dá)到減少起動、制動次數(shù)的目的。變極多速電動機具有多種轉(zhuǎn)速和多種輸出效率，是通過改變電動機的極數(shù)和輸出效率來完成的。變極多速電動機具有運行可靠、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，其不足之處是不能進(jìn)行無級調(diào)速。電磁耦合器調(diào)速是通過對勵磁電流的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)調(diào)速的，但首先要在電動機上接上電磁耦合器。它的優(yōu)點是控制功率小、調(diào)速范圍廣，可以進(jìn)行無級調(diào)速。

4 電氣節(jié)能的方法

4.1 合理的利用太陽照明技術(shù)

太陽能很容易獲取，它無處不在，可以說是取之不盡，用之不竭的資源?？茖W(xué)合理開發(fā)和利用太陽能來進(jìn)行照明，不僅能夠節(jié)省資源，還能夠有效地保護(hù)環(huán)境。減少廢氣排放量，減少對地球資源的破壞，從而保護(hù)人類生存的環(huán)境。太陽能照明技術(shù)是用光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，然后給照明提供負(fù)荷的。

4.2 綜合利用能源

一是冰蓄冷系統(tǒng)。制定控制冰蓄冷系統(tǒng)的策略和配置系統(tǒng)的方法。還有一些其他的方法也可以進(jìn)行節(jié)能，可以通過選擇合適的變壓器負(fù)載率來對變壓器進(jìn)行節(jié)能防耗。由于在線路上消耗的功率非常大，所以必須對線路的能量進(jìn)行節(jié)能降耗的改造。也可以通過在變壓器的一側(cè)設(shè)置靜電電容器來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)?；蚴峭ㄟ^合理的選擇照明器具和合理的進(jìn)行電氣設(shè)計來減小照明系統(tǒng)的光能損失;二是太陽光伏電源系統(tǒng)。《建筑物電氣裝置》中對太陽能光伏系統(tǒng)中的逆變器技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計方法、電池技術(shù)要求等作出了明確的規(guī)定。

4.3 電氣設(shè)備的節(jié)能

空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能:空調(diào)系統(tǒng)主要是從以下幾個方面進(jìn)行節(jié)能。一是優(yōu)化控制冰蓄冷系統(tǒng)，由于現(xiàn)行的冰蓄冷系統(tǒng)還不是很先進(jìn)，所以仍然需要深入研究對冰蓄冷的控制辦法。融冰策略能夠在一定程度上提高能源利用效率和促進(jìn)蓄冷技術(shù)的商業(yè)化;二是控制變風(fēng)量系統(tǒng)的技術(shù);三是對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制;四是優(yōu)化控制熱交換系統(tǒng)的溫差和流量。

給排水系統(tǒng)的電子優(yōu)化控制;電梯使用的控制策略，包括停車控制、合理選型和群控策略;電動機的優(yōu)化控制，合理的選擇負(fù)載系數(shù)、調(diào)速方法等;電動門窗的優(yōu)化控制，包括對自動控制遮陽系統(tǒng)和對門窗進(jìn)行節(jié)能控制。

4.4 高效節(jié)能的照明控制設(shè)計

目前對控制高效節(jié)能的設(shè)計方法有這幾種:棱鏡窗，導(dǎo)光管，反射高窗，采光擱板。照明控制在整個的照明控制系統(tǒng)設(shè)計中占有十分重要的位置。它是理論基礎(chǔ)的一部分，是支撐照明節(jié)能實施的重要部分。主要是因為照明控制能夠使照明環(huán)境有一種舒適的感覺，通過劃分光的空間營造出良好的光環(huán)境和不同的環(huán)境氛圍。除此之外，它還可以起到節(jié)能的效果。要把照明燈用到需要的地方，不需要的時候要避免造成浪費，減少不必要的開燈時間和數(shù)量、照度，這也是節(jié)能方法的一種。目前，雖然我國的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中也寫到了很多關(guān)于照明控制的內(nèi)容，但是對照明控制的程度還是比較欠缺。所以照明設(shè)計人員應(yīng)對它充分重視。

4.5 提高功率因數(shù)和負(fù)荷率

變壓器的損耗和變壓器負(fù)荷的因數(shù)會對變壓器的功率和負(fù)荷造成一定的影響。一般而言，負(fù)荷率在0.5～0.6之間時，變壓器的效率達(dá)到最高;負(fù)荷率在0.3～0.75之間時，變壓器處在經(jīng)濟運行區(qū)。負(fù)荷數(shù)一定時，變壓器的效率和功率因數(shù)成正比。變壓器的損耗形式有兩種:鐵損和銅損。減少銅損的方法是通過提高變壓器的功率因數(shù)來減少負(fù)荷的電流。系統(tǒng)的功率因數(shù)改善了，就能減少線路和變壓器的電壓損失，從而提高設(shè)備和線路的供配電能力。功率因數(shù)的提高能夠減少無功功率，也可以減少同一負(fù)荷功率需要的負(fù)荷電流和功率。為了減少投資，也可以使用較小線路截面和變壓器容量。對于已有的設(shè)備來說，功率因數(shù)的提高就有了多余的變壓器容量和線路截面。這樣就可以添加一些用電的設(shè)備以提高配電系統(tǒng)的供電能力?？梢酝ㄟ^這些方法來提高功率因數(shù):(1)移相電容器補償法。用高壓電容器來補償高壓用電設(shè)備和變壓器的無功功率;(2)自然調(diào)整法。對電氣設(shè)備的容量要進(jìn)行合理的選擇，以提高負(fù)荷率。如果用電設(shè)備集中就采用成組補償，如果用電設(shè)備的供電點之間距離較遠(yuǎn)并且無功功率很大的就采用就地補償。減少供用電設(shè)備的無功消耗，提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)。

如果自然的功率因數(shù)還是無法滿足要求，可用人工補償?shù)姆椒M足功率因數(shù)要求。實踐證明每1000 V·A補償電容每年可節(jié)省電量150～200 kWh，可進(jìn)行廣泛推廣。無功補償設(shè)計有幾點原則:一是分散與集中補償相結(jié)合的原則。如果用電設(shè)備的負(fù)荷較平穩(wěn)、無功容量較大以及距離供電點較遠(yuǎn)就要進(jìn)行單獨的就地補償;如果是集中在一塊的用電設(shè)備就用成組補償，無功功率則在變電所內(nèi)進(jìn)行集中補償。十分重要的一點是，就地安裝無功補償裝置比集中安裝、異地補償?shù)墓?jié)能效果都要好。它可以在一定程度上減少無功負(fù)荷傳輸。對于不平穩(wěn)的斷續(xù)負(fù)載，比如說電梯、自動步行道等不應(yīng)該把補償電容器加裝在其電動機上，因為負(fù)荷的變化會引起電壓的變化，導(dǎo)致電機因產(chǎn)生過電壓而損壞。異步電動機也不能在電動機端額外的裝補償電容器，因為啟動時會瞬間轉(zhuǎn)換開路、閉路，也會造成電容器的放電和充電，同時進(jìn)行而損壞電動機;二是固定和自動補償相結(jié)合的原則。也就是說對經(jīng)常變動的負(fù)荷采用自動補償，對無功功率則采用固定的補償。

5 結(jié)束語

總而言之，節(jié)約能源是保證可持續(xù)發(fā)展的必要條件。建筑電氣設(shè)計應(yīng)該在遵循電氣節(jié)能的原則下，選擇高效率的節(jié)能設(shè)備，采用科學(xué)的節(jié)能設(shè)計技術(shù)，達(dá)到電氣節(jié)能的最大化。

［1］黨進(jìn)喜．建筑電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探討［J］．企業(yè)導(dǎo)報，2011(6)

［2］耿玉峰．建筑電氣節(jié)能技術(shù)研究［J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011(3)

［3］李蔚，陳車．談建筑電氣節(jié)能技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用［J］．武漢勘察設(shè)計，2011(4)