民用建筑电气节能设计

2011-08-30王海波

科技传播 2011年17期

王海波

江苏省第一工业设计院有些责任公司，江苏徐州 221006

据了解，我国目前建筑能耗约占社会总能耗的1/3，随着生活水平的提高，建筑能耗有继续增长的趋势。我国北方采暖城市居住面积只有全国城市居住面积的10%，建筑能耗却占到40%，而建筑能耗的主要组成部分却是电气能耗，作为电气设计人员更要重视设计环节，同时将能耗降到最低水平，本文也将就民用建筑中的电气节能设计的主要组成部分展开探讨。

1 电气节能设计分析

建筑中存在很大的节能潜力，主要部分有用电设备或供配电系统。而电气节能设计的原则应满足三方面的需求，即：1）实际性，设备及材料价格合理，同时节能增加的投资能在较短的时间内收回；2）适用性，能满足建筑用户对能源的需求，同时供配电设计应得到优化；3）节能性，在设计施工图时应重视节能要点，如电气设备自身的电能消耗，同时应减少或尽可能排除那些与发挥建筑物功能无关的消耗。此外，本文依据以下主要标准和规范编制进行民用建筑施工图的设计的分析，使电气节能设计图更科学合理规范化，如下：1）《建筑照明设计标准》GB50034-2004；2）《住宅建筑规范》GB50368-2005；3）《供配电系统设计规范》GB50052-2009；4）《公共建筑节能设计标准》DGJ32/J 96-2010。

1.1 供配电系统的设计分析

设计中整体上是实现供配电系统的经济运行，而要点则是将供配电系统运行中的损耗尽可能控制在电低水平，主要内容是按照用电设备特点及负荷等级和用电负荷容量及其分布，从而设计出合理实用的供配电系统且能其运行状态应为最佳。在此，论述了几个主要的节能要点，设计施工图时应加以重视。即：1）供配电系统，原则上应简单且可靠，同时应尽量减少变电级数过多产生的电能损耗；2）供电电压选择要合理，一般来说相同情况下，电压越高，损耗越小；3）合理选择变压器容量、台数时宜根据负荷情况来比较分析，一般来说变压器负载率宜为0.7～0.85，也为了让变压器运行状态达到最佳，其接线应能适应负荷变化时，同时也可根据经济条件情况来灵活投切变压器，这样才能经济且合理地降低损耗；4）供电网络分布应合理，低压供电半径应控制在200m以内，同时低压配电间宜靠近电气竖井，变电所则接近负荷中心，整体上减少线路电压损失，供电线路的电压损失满足规范的允许值，供电质量有所提高及网络运行经济可靠；5）供配电系统的功率因数选用，在用电设备选型及调速控制方案的应用，当出现接入电网的自然功率因数达不要求时，可通过提高功率因数的措施来解决，从而降低线路及变压器损耗；6）电缆、导线截面的选用，当达到运行电压损失、允许载流量等多项技术指标要求的前提下，选用导线截面宜从经济电流密度合理进行，同时综合其他方面来衡量。

1.2 照明节能的设计

天然光源是取之不尽的能源，所以要重视其在民用建筑设计过程中的应用。其原理为：借助采光装置来捕获室外的自然光线，以导入系统内部，经特殊制作的导光装置处理后，自然光线就由位于系统底部的漫射装置均匀导入到室内任何需要光线的地方。这个系统的最大特点是绝对的绿色照明，不消耗任何能源，至少能提供10h的自然光照明，能完全取代白天的电力照明，无需维护，经济和使用效益都较高。且自然光经过处理热量比普通照明灯具要远远小得多，这极大减少了升温引起的空调消耗，真正实现节能环保的效益，此外自然光比通过采光罩滤除有害辐射，极大地保护人们的身心健康。当然，在设计光照系统时应充分应用现代科学技术，在此给出某个民用建筑工程智能照明控制系统拓扑结构示意图，如下所示：

图1 智能照明控制系统拓扑结构示意图

1.3 电动机节能措施分析

由于电机长期处理调整运转状态，这无疑造成机械磨损大，使用寿命相应缩短，这些也增加了维护费用。而一般都是根据最不利环境来来选择电机时，而设备在正常工作状态时的负载常常与设计值相差大，大部分时间风机和水泵均轻载运行，这导致了整个系统利用能源效率不高，能源浪费严重。因此建议在经济允许的情况下，应积极引进新型的智能化节电设备，尤其是充分发挥计算机模糊控制理论和变频技术，跟踪设备负荷的状态，以及时调节风机的风量，使其随负荷的变化而同步变化，实现尽可能节能的目的，同时能在短时间内收回增加的投资。而生活水泵，宜选用变频调速，为更好地达到节能的目的，在轻载时可提高电动机的效率，这样还可省去高位水箱或水塔的费用，整体上不仅节能还减少投资成本。