建筑電氣節(jié)能技術

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目前全世界都存在能源短缺，而我國又是一個能源消耗大國，每年要從國外進口大量的石油和天然氣等，我國人均資源和能源相對貧乏，不到世界人均水平的一半，而我國能源利用率又低，大約為30%（日本的能源利用率可達到57%）。我國單位建筑面積能耗相當于發(fā)達國家的2——3倍，由此可見節(jié)能工作潛力很大。節(jié)能工作又關系到技術進步和緩解能需矛盾，是支持國民經(jīng)濟迅速發(fā)展的重要一環(huán)。

　　一、建筑設計常見的問題

　　1. TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護問題

　　眾所周知，室外照明燈具安裝在室外， 需要承受種種因素的影響， 如風吹、日曬、雨淋等， 很容易使燈具受機械損傷和絕緣下降而導致事故發(fā)生， 它暴露于公共場所， 又無等電位聯(lián)結(jié)， 增大了電擊死亡的危險性。當采用一系統(tǒng)供電時， 由于所有燈具的金屬外殼都是通過線互相連通的，當某個燈具發(fā)生接地故障時， 其故障電壓沿線傳至其它燈具上， 在戶外無等電位聯(lián)結(jié)而導致電擊危險。故室外照明常采用竹接地系統(tǒng)， 為戶外燈具專門設置接地極， 引出單獨的線接燈具的金屬外殼， 以避免由線引來別處的故障電壓。許多設計者在設計時往往不進行靈敏度校驗， 低壓斷路器在線路發(fā)生接地故障時拒絕動作時有發(fā)生， 為了提高低壓斷路器的靈敏度系數(shù)， 所以室外照明線路在采用TT配電系統(tǒng)的基礎上， 尚應為電源線路裝設漏電保護器作接地故障保護。

　　2. 負荷計算問題

　　JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》，（以下簡稱《民規(guī)》）3.4.2.3條規(guī)定用電設備臺數(shù)較少， 各臺設備容量相差懸殊時， 宜采用二項式法進行負荷計算， 一般用于支干線和配電屏箱的負荷計算。

　　3. 用電設備接地問題

　　《民規(guī)》14.1.3條：用電設備的接地一般可區(qū)分為保護性接地和功能性接地。保護性接地又可分為接地和接零兩種型式。許多設計者在作功能性接地設計時， 往往忽略接地線截面問題。例如成列配電柜PE母排接地線截面不應小于其PE母排截面。

　　4. 漏電開關極數(shù)選擇問題

　　漏電開關極數(shù)選定應遵循下列原則：第一、單相220V電源供電的電氣設備應選用二極二線式或單極二線式漏電保護器；第二、三相三線式380V電源供電的電氣設備， 應選用三極式漏電保護器；第三、三相四線式380V電源供電的電氣設備， 或單相設備與三相設備共用的電路， 應選用三極四線式、四級四線式漏電保護器。

　　5. 住宅插座選擇問題

　　GB50368－2005《住宅建筑規(guī)范》第8.5.5條：住宅套內(nèi)的電源插座與照明， 應分路配電。安裝在1.8m及以下的插座均應采用安全型插座。許多設計者在居室設計時都采用了安全型插座， 但設在廚房的插座當高度為108m及以下時卻采用了普通防濺型插座， 此現(xiàn)象應引起注意。

　　二、電氣節(jié)能的方法

　　1. 充分利用天然光源

　　照明節(jié)能工程中的一個較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對能源和環(huán)境保護的日益關注，建筑物中如何充分利用天然光源來節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實施工程中，應當充分加以利用，制定建筑物的采光標準，確定采光方式，將采光和照明有機地結(jié)合起來。白天盡可能地利用天然光源，使建筑物內(nèi)獲得穩(wěn)定的光照條件。同時，室內(nèi)引入陽光，既能大大節(jié)約照明能耗，亦有助于提高室內(nèi)溫度，對于降低建筑能耗也具有重要的現(xiàn)實意義。

　　2.目前應用的方法主要有：

　?。?） 導光管法。（2） 采光擱板。（3） 反射高窗。（4） 棱鏡窗。

　　3. 高效的照明控制系統(tǒng)設計

　　照明控制是照明設計中一個重要的內(nèi)容，是照明設計基礎理論的一部分，與燈具、光源一樣是照明節(jié)能實施中不可缺少的。主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1） 能營造良好的光環(huán)境。通過控制光環(huán)境來劃分空間，同一空間中可創(chuàng)造出不同的環(huán)境氛圍，體現(xiàn)了照明環(huán)境的舒適性。（2） 可節(jié)能。使用者需要時才開啟照明，盡可能減少不必要的開燈時間、數(shù)量和過高的照度，以有利于照明的節(jié)能。雖然我國現(xiàn)有的照明設計標準幾乎沒有照明控制的具體內(nèi)容，對照明控制也沒有給予應有的重視，但工程設計人員應當充分認識到它的重要性。

　　4. 科學合理地利用太陽能照明技術與產(chǎn)品

　　其一、太陽能是無處不有、取之不盡、用之不竭的清潔能源。太陽能照明技術的開發(fā)利用，可節(jié)省資源，減少廢氣排放，減少對地球資源的使用和破壞，保護地球環(huán)境?？茖W合理地利用太陽能照明在節(jié)能、環(huán)保方面具有重大的意義。其二、 太陽能照明技術通常利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將入射的太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，提供給照明負荷。

　　5. 建筑電氣設備的節(jié)能

　?。?） 空調(diào)系統(tǒng)。其主要內(nèi)容包括： ①冷凍水與冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化控制； ②冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制，現(xiàn)行的冰蓄冷控制技術還很不成熟，冰蓄冷控制策略仍需作深入研究，尤其是在蓄冰裝置優(yōu)先方式下的融冰策略的研究，對于提高冰蓄冷系統(tǒng)的能源利用效率，促進冰蓄冷技術的商業(yè)化應用具有決定性的意義； ③熱交換系統(tǒng)溫差與流量的優(yōu)化控制； ④變風量系統(tǒng)等控制技術。（2） 給排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制。（3） 電動機。包括電動機的正確選型、調(diào)速方法、基于負載檢測的臺數(shù)控制。（4） 電梯。包括電梯的合理選型（如速度、載重量、調(diào)速方式等） 、停層計劃及群控策略。（5） 電動門窗。包括門窗的節(jié)能控制、遮陽系統(tǒng)的自動控制等。

　　6. 能源的綜合利用

　?。?） 太陽能光伏電源系統(tǒng)?！洞胧芬?guī)定了太陽能光伏電源系統(tǒng)的適用環(huán)境、系統(tǒng)設計方法、電池技術要求、逆變器的技術指標、控制系統(tǒng)技術要求等技術原則。（2） 冰蓄冷系統(tǒng)。提出了冰蓄冷系統(tǒng)的常用控制策略及系統(tǒng)配置。

　　另外，一些其他節(jié)能方法還可以利用：（1）、減少變壓器的功率損耗，合理選擇變壓器的負載率。（2）、減少線路能量損耗。在一個工程中，線路縱橫交錯，使用的導線及電纜不計其數(shù)， 所以在線路上消耗的有功功率相當大， 必須減少線路能耗。（3）、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。一是變壓器無功功率損耗很多， 應考慮在一次側(cè)裝設靜電電容器進行無功補償；二是目前的建筑設計絕大部分采用二次集中補償。（4）、減少照明系統(tǒng)光能損失。其一，要電氣設計要與建筑設計配合。其二，要合理選擇照明器具。最后是合理選擇照明的配光曲線以提高照明利用系數(shù)。

　　三、結(jié)語

　　我國加入WTO 后，我國在建筑電氣節(jié)能設計領域中面臨著新的挑戰(zhàn)，因為國外的設計公司在設計過程中十分重視環(huán)保和節(jié)能，如果我們在設計過程中不重視節(jié)能，就有可能被淘汰出局。而節(jié)電節(jié)能工作牽涉的面又十分廣泛，從發(fā)電廠開始到線路末端的用戶都應該高效地使用電能以減少損失。對于設計者而言，就是要合理的選用設備（變壓器，電動機，電纜，照明光源等），合理確定供電電壓等級以及采用新材料，新技術等。建筑電氣節(jié)能設計潛力很大， 應精心考慮設計方案， 選擇高效節(jié)能設備， 應用先進的設計技術， 按照節(jié)能標準合理設計。在為人類提供健康、舒適、安全的居住、工作和生活空間的同時， 又能行之有效地節(jié)約能源， 這是每一個設計人員必須思考的問題。