郝馨穎,徐 睿,汪若江,艾致遠,安 夢

(中國礦業(yè)大學(xué),江蘇徐州,221000）

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建筑電氣在住宅節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

郝馨穎,徐 睿,汪若江,艾致遠,安 夢

(中國礦業(yè)大學(xué),江蘇徐州,221000）

摘要：隨著我國建筑業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，建筑能源浪費越來越大，但對建筑而言，無論是用電設(shè)備還是照明系統(tǒng)，都存在著巨大的節(jié)能潛力。因此研究建筑電氣節(jié)能具有重要的意義。本文首先分析了建筑電氣節(jié)能的研究意義，分析了建筑電氣的節(jié)能的主要措施，然后對建筑電氣節(jié)能的具體方案做了詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：建筑電氣;節(jié)能;照明系統(tǒng);措施

0　引言

民用建筑電氣的節(jié)能設(shè)計一般是指在充分保證用戶用電安全和滿足建筑物的正常功能不受影響的前提下，實時監(jiān)控照明、變壓器、電動機、電梯、空調(diào)等用電設(shè)備，對其采取優(yōu)化管理的方式，提高用電效率，用以減少整體項目的投資和運行成本，并同時達到節(jié)能的目的。建筑中的電氣設(shè)計是建筑設(shè)計中的一個重要組成部分，因此，建筑電氣的節(jié)能越來越重要，對其節(jié)能方法和措施的研究刻不容緩。對建筑電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究的開展，是建筑行業(yè)節(jié)能降耗工程的必然發(fā)展方向，也是國家能源戰(zhàn)略的重要舉措，具有重大的實際價值和戰(zhàn)略意義。

1　建筑電氣節(jié)能存在的問題

建筑電氣節(jié)能在我國取得了一定的成果，但我國對建筑節(jié)能的研究起步也較晚，尚存在一些問題巫待解決。

1.1建筑電氣設(shè)計缺陷

建筑電氣的設(shè)計對整個工程的節(jié)能有決定性的意義。由于設(shè)計單位和設(shè)計人員的重視不夠，設(shè)計周期較短以及設(shè)計費用與經(jīng)濟效益不掛鉤等客觀因素，加上許多設(shè)計人員主管上不追求節(jié)能效果，盲目追求采用新技術(shù)，而實際上潮流技術(shù)未必是最合適、最節(jié)能的，因為每一種技術(shù)方案都有是適用范圍和約束條件。

1.2標準、規(guī)范不夠全面、系統(tǒng)

目前，尚沒有標準、規(guī)范或者規(guī)定將電氣節(jié)能進行全面系統(tǒng)的進行闡述，從而導(dǎo)致不少的工程實際選型不合適，如變壓器容量過大，運行效率低;導(dǎo)線、電纜選擇不合適，線損大;照明光源選擇不當，造成照明浪費。

2　建筑電氣在住宅節(jié)能措施

2.1增強對建筑節(jié)能設(shè)計的審查

在進行電氣設(shè)計時，設(shè)計人員要首先深入一線現(xiàn)場，要了解工程的進展情況，應(yīng)對每個分項工程進行詳細的電氣負荷計算，并進行相應(yīng)的節(jié)能措施。根據(jù)負荷的特點以及建筑物的結(jié)構(gòu)特征等因素對設(shè)計進行全面的經(jīng)濟技術(shù)分析，制定負荷實際情況的設(shè)計方案。設(shè)計人員及時了解、掌握各種節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，在技術(shù)經(jīng)濟都滿足的前提下，盡可能多的采用社會效益高的相關(guān)節(jié)能措施。有關(guān)的政府部門也應(yīng)通過相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)會等研究單位行使部分設(shè)計圖紙的審查權(quán)利，增強對建筑節(jié)能設(shè)計的審查，使其嚴格按照國家的有關(guān)節(jié)能標準實施。

2.2線路節(jié)能技術(shù)方案研究

在供配電系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)充分考慮負荷容量、負荷特點及分布情況、供電距離等因素，要使系統(tǒng)保證供電可靠性的前提下盡量合理簡單，在設(shè)計的時候一般將變配電所設(shè)計在負荷的中心或靠近中心處，這樣可以縮短配電距離，以減少線損。這個方面應(yīng)至少考慮線損和有色金屬消耗等方面，設(shè)計出一次性投資較低、能耗較小和直接經(jīng)濟效益最大的方案，

2.3選擇合適的配電電壓等級

根據(jù)節(jié)能原則，相同條件下電壓等級越高，損耗越低，因此當用電量確定時，應(yīng)根據(jù)相關(guān)準則選用較高的配電電壓等級，并使電源處于負荷中心位置。

2.4選擇合適的電源位置

為了使供電過程中盡可能的減少線路損耗，應(yīng)當將電源設(shè)置在系統(tǒng)的負荷中心處，此時產(chǎn)生的輸電線路損耗最小，亦能達到節(jié)能的效果。低壓的供電半徑為250米，取室內(nèi)配電線路為50米，低壓供電半徑為200米，是指變電所的供電半徑。

2.5減少三相不平衡

三相不平衡是指在電力系統(tǒng)正常運行時，由于元件的三相參數(shù)不對稱，導(dǎo)致三相電流或電壓幅值不一致，幅值差超過規(guī)定要求。具體數(shù)值用三相不平衡度來衡量，其值為三相系統(tǒng)中電壓、電流負序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的均方根比值。為了保證電能質(zhì)量和降低損耗，需控制三相不平衡度由于線路的不平衡、三相負荷不對稱以及不對稱故障等，會造成三相不平衡。發(fā)生三相不平衡時，零線電流不為零，線損增加，感應(yīng)電動機的效率降低，用電設(shè)備的安全運行的受到影響。

3　建筑電氣節(jié)能的改進技術(shù)方案

對建筑中采用的變壓器、照明系統(tǒng)進行研究，并從設(shè)備的選擇與運行兩個方面入手，筆者提出了對建筑電氣節(jié)能的改進方案。

3.1變壓器的電氣節(jié)能設(shè)計

要想研究變壓器的節(jié)能，使變壓器和變壓器之間如何相互配合可以達到最佳運行效果，首先就需要對變壓器的功率損耗進行分析。

在輸電方面，當輸送功率及負載功率因數(shù)為一定時，電壓愈高，則線路電流愈小。這不僅可以減小輸電線路的截面積，節(jié)省材料，同時還可以減小線路的功率損耗。因此在輸電時必須利用變壓器將電壓升高。在用電方面，為了保證用電的安全和合乎用電設(shè)備的電壓要求，還要利用變壓器將電壓降低。與線路類似，變壓器的最大功率損耗為：

式中：

ΔPT——變壓器的有功功率損耗（kW）；

ΔQT——變壓器的無功功率損耗（kvar）；

SC——變壓器的計算負荷（kVA）；

Sr——變壓器的額定容量（kVA）；

ΔP0——變壓器的空載有功損耗（kW），產(chǎn)品樣本給出；

ΔPk——變壓器的短路有功損耗（kW），產(chǎn)品樣本給出；

ΔQ0——變壓器的空載無功損耗（kvar）；

ΔQk——變壓器的短路無功損耗（kvar）；

I0%——變壓器空載（勵磁）電流標幺值，產(chǎn)品樣本以百分數(shù)給出；

Uk%——變壓器短路電壓標幺值，產(chǎn)品樣本以百分數(shù)給出。

變壓器的損耗由空載損耗和負載損耗兩部分組成，分別對應(yīng)于公式（1）、（2）中的第一和第二項?？蛰d損耗主要是鐵耗，它取決于電壓大小，與負荷大小無關(guān)，只要變壓器投入到電網(wǎng)上，該損耗就會產(chǎn)生，且基本恒定。負載損耗主要是銅耗，與電流平方成正比，額定負載時等于短路損耗。

為節(jié)能效果最好、自身功率損失最低的產(chǎn)品，符合我國變壓器設(shè)備節(jié)能的最高水平。在設(shè)備的實際選擇中，不管所選用的設(shè)備類型是油浸式還是干式都應(yīng)達到限定標準中的最低要求即第3級標準。

綜上所述，筆者認為，變壓器容量的選擇不應(yīng)僅僅考慮其在運行中的經(jīng)濟性，應(yīng)該更加綜合的考慮整個運行周期所產(chǎn)生的費用，根據(jù)用戶的具體需求，選擇適應(yīng)用戶使用的變壓器容量。在變壓器的選擇方面，筆者認為非晶合金變壓器雖然初期投資較高，但在變壓器全壽命周期內(nèi)，節(jié)能效果非常明顯。在變壓器的運行方面，采用變壓器并聯(lián)運行，此運行方式通過計算可以得出變壓器的臨界負載值，并根據(jù)實際使用負荷量，調(diào)整變壓器的運行數(shù)量，達到節(jié)能目的。

3.2照明電氣節(jié)能設(shè)計

照明電氣節(jié)能設(shè)計是對照明電氣設(shè)計的節(jié)能改造，使照明設(shè)計不僅給使用者帶來舒適的光環(huán)境和使用上的方便，還降低了使用者的使用費用和國家的能源消耗。本節(jié)從照明光源、燈具及其附件的選取、燈具的最佳布置方案、智能化控制設(shè)計三個角度使電氣設(shè)計的達到最佳運行效果。

3.2.1照明光源的選擇

在照明設(shè)備的選擇方面，通過對不同光源運行參數(shù)的比較，提出采用LED燈節(jié)能效果非常明顯。因此，在光源的選擇上，可以考慮LED技術(shù)。

3.2.2照明燈具的布置方案

在照明設(shè)備布置方面，通過優(yōu)化使用設(shè)備的布置方式，使能源得到最大化的利用。首先，確定房間的進深、開間、燈具在裝修后與地面的距離、作業(yè)面與燈具的距離。然后，主要選擇光源的類型，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的燈具參考指標，完成對其他設(shè)定值的選取。最后，通過計算式或使用照明計算專業(yè)軟件求出該房間的平均照度。

3.3智能控制系統(tǒng)

自動照明控制是利用聲、光、電等感應(yīng)技術(shù)，自動控制照明系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。此控制方式在走廊燈、路燈等公共區(qū)域被廣泛應(yīng)用，起到一定的節(jié)能效果。在照明控制方面，應(yīng)該盡量采用智能照明控制系統(tǒng)，對照明設(shè)備、插座、風(fēng)機盤管進行合理控制，在保證舒適度的情況下，最大程度的降低能耗損失。

4　總結(jié)

本文通過對建筑電氣節(jié)能設(shè)計進行研究，提出降低建筑能耗的有效方法。研究了變壓器節(jié)能和照明節(jié)能設(shè)計以及智能控制系統(tǒng)。變壓器節(jié)能設(shè)計方案在變壓器的選擇上采用非晶合金變壓器，變壓器節(jié)能設(shè)計方案在變壓器的選擇上采用非晶合金變壓器，在變壓器的運行上采用變壓器并聯(lián)運行的方式，通過對變壓器進行合理組合使變壓器達到最佳節(jié)能效果。照明節(jié)能設(shè)計采用LED作為設(shè)計光源，并對不同的功能房間采用不同的燈具布置方案，在燈光的控制方面，采用智能照明控制方案。希望為研究建筑電氣節(jié)能提供一定的參考。

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Application of building electricity in energy saving design of residential buildings

Hao Xinying,Xu Rui,Wang Ruojiang,Ai Zhiyuan,An Meng
(China University of Mining and Technology Xuzhou Jiangsu,221000)

Abstract：With the sustained and stabledevelopment of China's building industry,building energy waste is growing,but forthe building,whether it is electrical equipment or lighting systems,there is a hugepotential for energy savings.Therefore,the research of building electrical energy-saving is very important.This paper firstly analyzes the background and significance of the building electrical energy-saving,The main measures of building electrical energy saving are analyzed,and then the specific scheme of building electrical energy saving is described in detail.

Keywords：Building Electrical;Energy-saving;Lighting System;Measures