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住宅建筑电气节能设计方法及措施

        摘要:当前低碳环保的概念已经普及到社会的各个领域。对于一个合格的建筑电气工程师而言,在进行电气设计时除了应当满足各项技术指标要求外,还应当尽量减少电能损耗,提高电能利用率,从而达到降低成本、延长使用周期的目的。本文通过探讨建筑电气设计时常遇到的电动机、照明及其他电气器件选择问题,总结出若干项节能设计的方法和措施。

  关键词:电气设计 节能 绿色照明
  
  1.电动机节能
  
  电动机在建筑行业的应用十分广泛,一般为三相异步电机。据资料统计,建筑领域中电动机的耗电量已经占到了所有电气设备耗电总量的65%以上,节能潜力巨大。在实际操作中,电动机尤其是异步电动机的节能方法很多,综合可靠实用性和经济成本等因素,可在以下三个方面采取措施。
  1.1选择合适的电机型号
  电机负载率在75%以上时,才能有效减少损耗。因此,电机节能首先要选择合适的电机容量;高效电机的价格一般比普通电机要高,但能降低约25%的损耗,出于节能的考虑,建议选择高效电动机;此外,异步电机最好选择效率高的鼠笼型转子。
  1.2采用变频调速
  随着电力电子技术的不断成熟,变频调速已成为提高电机效率的有效手段之一。所谓变频调速,就是通过构造包含变频装置的闭环电路系统,当电机的负载发生变化时,系统能够自动调节电机转速,使之与负载的变化相适应,从而达到节能的目的。建筑领域的电气设备均工作在工频,因此选择带有SCR(普通晶闸管)或GTR的变频装置即可满足要求。
  1.3进行无功补偿
  电动机是感性负载,电感值较大时会对电网产生不利影响,也不利于电机效率的提高。因此,有必要通过无功补偿的方式提高电网的功率因数。具体而言,可以增加滤波装置或者并联参数合适的电容。当功率因数提高后,供电系统的视在功率降低,从而实现节能的目的。
  
  2.照明系统节能
  
  随着人们对生活质量要求的不断提高,建筑照明的需求也在不断的增加。因此,对照明系统进行节能设计也就成了社会发展的必然要求。一般而言,用户购买住宅后会进行室内装修,破坏原来的室内照明设计,因而节能设计应主要针对于户外的照明系统。
  2.1利用太阳能照明
  太阳能是一种可再生的清洁能源,在电气设计时若能考虑充分利用太阳能进行照明,无疑将起到巨大的节能作用。目前,太阳能光伏系统的技术已经成熟,可为住宅小区的地下车库和庭前道路等提供照明电源。以笔者接触的深圳市某小区地下车库节能改造工程为例,小区地下车库面积18000㎡,改造前使用传统灯具年用电量64万kWh,用光伏系统改造后,年耗电量仅为原来的10%,以商业电价每度0.8元计算,每年可节约电费46万元。
  2.2根据不同应用选择合适照明光源
  住宅建筑的室外照明按用途大致分为道路照明(即路灯)、景观照明和楼体外立面照明。设计人员在进行设计时,要根据场所的性质和要求有区别的选择光源。例如,对于道路及景观照明,要尽量选择金卤灯,淘汰耗电的白炽灯;对于楼体外立面照明,可选择使用荧光灯或者LED灯等光线柔和的灯具,达到突出楼体轮廓的效果。
  2.3照明控制方式及日常管理
  合理的照明控制方式既可以节约电能,又能延长灯具的使用寿命。具体而言,室外照明系统应采用一灯一相的连接方式,灯具配合使用节能型镇流器,在楼道、公路分别设置声控和光感应控制器,当不需要照明时灯可自行熄灭。
  
  3.电气设备选择
  
  设计人员在除了设计时注意节能,在选择电气设备时也要考虑合适的参数和型号,合理的电气设备不仅提高系统的稳定可靠性,还能提高设备运行效率,节约电能。建筑行业所需电气设备虽然多为低压设备,但数量众多,用途很广。下面仅以最常用的开关器件和照明器件的为例,说明选择的一般原则。
  3.1断路器、插座和电缆的选择
  断路器是最常用到的保护器件,对其整定主要取决于用电设备的容量。根据家庭用电总量小、变化大的特点,应当避免将断路器统一设成一种型号,而应当依据回路电流大小设成若干档次,例如分为20A、25A和32A三档。电源插座选择原则与断路器类似,根据统计资料,我国家庭的待机用电量已经占到了家庭总用电量的12%,为了减少待机耗能,可专门设计一个用于控制空调、电脑、冰箱等设备的电源插座。建筑物中电缆损耗电能相对较少,按照适用的原则,主配电线路应当选低阻值的铜电缆,并且依据电气规范计算导体截面大小,达到既节能又经济的效果。最后,选择时要考虑到地理差异和城乡差异,做到用电设备与当地经济状况相适应。
  3.2照明器件的选择
  完整的照明系统包括照明灯具、镇流器、触发器和控制装置(开关)等几部分。正确合理地选择各类照明器件对于节能设计而言也是十分必要的。照明灯具除了满足上文提到的要求外,选取时还要注意灯具样式,一般而言,敞开式要比包合式灯具好,荧光式要比金属导电式好。市场上的镇流器主要分为电感型和电子型,两者价格相差不多,但是对于不频繁启动的室外照明而言,选择电感型镇流器更能满足节能要求。为了更加科学地照明,可以安装一些智能照明控制器,比如声控开关和光感应开关,有条件的小区还可安装照明自动调节系统,该系统可以根据周围环境光亮、声波等信号的变化自动调节光照,达到节约电能的效果。
  
  小结
  建筑行业是耗能大户,是我国节能减排工作向前推进的一个瓶颈。在提倡低碳节能的当代,对住宅建筑进行电气节能设计,不但能降低建设的成本,更有着重要的能源战略意义。电气节能涉及面很广,只有从供配电系统设计、设备型号及参数整定、电能管理控制等诸多环节采取有效措施,才能达到理想效果。这就要求每位建筑设计人员都要以高度负责的精神,严格执行国家的节能规定。只有这样,才能使建筑行业真正实现可持续的发展。
  
  参考文献:
  [1]杨航超 建筑电气节能设计及照明节能设计的探讨[J]灯与照明,2006.1(10)
  [2]朱林根 21世纪建筑电气设计手册[M]北京:中国建筑工业出版社,2001:970-985
  [3]王国峰 建筑楼宇中的电气节能综合措施研究[J]建筑技术, 2010.2(3)

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