浅谈如何优化建筑工程中的电力节能设计论文

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

白云

摘 要：建筑物的使用寿命为50～100年，在长期使用过程中，其能量消耗是巨大的。随着节能逐渐成为社会生活的主体元素，作为能源消耗大户，电力节能也成了一个重要课题，本文建筑工程论文就如何优化电气设计进行了详细的分析。
关键词：电气设计；节能；节电

　　为了合理、有效地使用电能，国家颁布了一系列与节电相关的法规和导则，其指导思想就是合理用电，节约用电。但由于种种原因，某些节能法规和导则的要点在一些工程设计中还是没有得到充分的考虑和体现，造成了由于设计阶段的先天不足和管理环节的后天失调而长期的能源浪费。本着节能降耗的思维，笔者就建筑电气领域中与节电有关的几个问题进行探讨。
一、节约电力资源的意义
节约电力资源是节约能源的一个重要方面，据2005年国内资料统计，我国建筑能耗约占全国能耗总量的30%(2007年国外有些机构评估中国的建筑物能耗占中国能源供应的43％)，其中近一半为电能消耗，可见民用建筑电能消耗和节电潜力之巨大。电气设计师如何从设计阶段就把节能作为重点实施，有着决定性的意义。
二、优化电气设计
（一）选择合理的照度标准
　　选择照度是照明设计的重点。照度太低，会损害工作人员视力，影响产品质量和生产效率，而且不合理的高照度则浪费电力。因此，选择照度必须与所进行的视觉工作环境相适宜，按国家颁布的《建筑照明设计标准(GB50034-2004)》选择照度。
（二）合理选择控制方式
　　根据照明使用频繁程度等特点，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。对病房、卧室、客厅等床点位置及餐厅、酒吧、舞厅,可考虑设置调光开关；旅店客房采用节电钥匙开关；公共场所及室外照明可采用程序控制式光电自控装置；路灯宜分组控制，推荐采用夜间节能控制方式；走道、楼梯、雨蓬、卫生间及其他人员停留时间较短可设置定时开关；卫生间灯具选用远红外线开关控制(带光控)，排气扇选用另一只红外线开关(不带光控)，天黑有人灯亮；只要有人(日、夜)排气扇开启，从而较好解决了令人烦恼的卫生间灯、排气扇控制问题。目前常见的定时开关有：触摸式延时开关、声光控延时开关、红外式延时开关。
（三）选择合理的照明方式
　　照明方式分为：一般照明、局部照明和混合明。在满足标准照度的条件下为节约电力，应恰当选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。例如大空间的车间及办公楼，只用一般的照明方式，用较多灯具也很难达到精细视觉作业要求的照度；如果按要求设置一个局部照明的光源，用电较少便可达到所需要求。
（四）暖通空调系统的自动控制
　　公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上，系统节能潜力是巨大的，优化系统设计是节能的前提，系统的自动控制则是节能成败的关键。目前，暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统，简称BAS或BA系统。BA系统是智能建筑的特征之一，也是建筑节能的有效途径之一，节能效率达10%～30%。
（五）公共建筑照明
　　公共建筑照明系统的能耗非常大，约占建筑总能耗的15%～30%，系统节能不容忽视。
　　现行国家标准为(GB50034-2004)《建筑照明设计标准》新标准提高了照度水平和照明质量，推动了照明领域的科技进步，如优质高效的稀土三基色荧光灯的应用。更重要的是新标准有利于提高照明能效，推进绿色照明的实施，标准将照明功率密度值的规定作为强制性条文，从而把节能放到了重要位置。
采用先进的系统控制方式：一是采用独立运行的二线制控制系统，如ABBi-bus、奇胜C-Bus2、松下全2线式控制系统等。二是采用BA系统，将照明系统作为BA系统的一个子系统设计。比较而言，方式一的优点是系统独立运行，场景预设与亮度调节灵活，尤其适用于控制点多且功能要求较高场所，而方式二则适用于大空间场所的集中控制。
三、节能电气设计方法
（一）变压器深入负荷中心
　　变压器深入负荷中心，目的是最大限度的缩短低压配电线路，控制低压输送距离，减少线路损耗。《全国民用建筑工程设计技术措施》(电气)的2.3.1条文说明强调：“变压器深入负荷中心是国家规范GB50053-94第2.0.1条变电所位置选择的重要原则之首，符合节能的基本国策”，并指出：“用电量大的用户如果采用低压供电，变压器未进入负荷中心，从专业角度看，弊病很多，不利于节能，供电质量降低，投资提高等”。现实生活中常有些大型工程，只为了多腾出些停车位等商业利益而将本该设于地下室的变压器移出主体建筑之外，由于增加了低压配电线路的长度，造成了投入运行后长期不合理的电力损耗。
（二）提高功率因数减少无功输送
　　在交流电网中，转换为其它形式的能量而消耗掉的电功率称为有功功率，用于建立如变压器、电动机等交变磁场所需的这部分电功率称为无功功率。输送无功功率也要消耗能量。因此国家相关法规中明确要求采取无功补偿来提高功率因数，减少无功在电网中的流动，降低网损。在现代民用建筑中，气体放电灯以及感性家用电器已经成为用电负荷的主流，低压供电网络中的无功短缺渐为突出。但仍有相当多的民用建筑(尤其是居住建筑)，常以没有大型动力用电设备为由而不采取无功补偿措施或只采取低水平补偿措施，至使供电网络损耗增大和供电质量下降。
（三）合理确定变压器的负载率
　　变压器损耗通常占整个系统网损的60％～70％，是电力系统的主要损耗元件。民用建筑中变压器台数多、分布广、损耗问题尤为突出。变压器的损耗包括铁损和铜损，铁损是铁芯中涡流损耗和磁滞损耗之总和，取决于变压器铁芯材料及其厚度.变压器型式确定后，铁损也基本确定。而铜损是电流经变压器原、副绕组时在绕组中的电阻损耗功率，铜损与负载的平方成正比，不同的负载率所对应的变压器效率不同。《全国民用建筑工程设计技术措施》(电气)的有关章节中，从技术安全和经济运行的角度综合考虑，将民用建筑变压器的最佳负载率指导性地定在70％～85％范围，明确了变压器在这个范围内负载运行是经济合理的。
（四）最大限度采用节能高效光源和可再生能源
　　选择适合的电光源是照明节能的关键环节，不同电光源的光效有很大的差异。普通的白炽灯光效一般为10～14lm/W，其总功率约95%都变成热能而耗掉，而目前的高效荧光灯和新型金属卤化物灯的光效均可达80lm/W以上，即后者每消耗1W功率的发光效率是普通白炽灯的5倍多。在达到同等照明效果的前提下，高效荧光灯和新型金属卤化物灯比白炽灯少消耗80%的电能，同时，节能灯泡的使用寿命是白炽灯泡的6～10倍，因此欧盟等发达国家都基本以节能灯泡取代白炽灯泡，澳大利亚甚至计划2010年起将禁止使用白炽灯。
　　我国照明用电约占全社会总用电量的12%强，据有关资料报道：我国白炽灯泡生产量占全球总数的70%，只有15%的中国家庭使用节能灯泡。如果绝大部分的中国家庭和工作场所都采用节能光源，则相当于可节省数个三峡电站的电量.还可大大减少二氧化碳的排放。
（五）合理运用太阳能
太阳能路灯和太阳能航空障碍灯是民用建筑中的两项较为成熟的可再生能源利用的实例，尤其是太阳能航空障碍灯，装得高、光照足、寿命长、不需要外接电源，安装方便，能保证在连续阴雨15天内正常工作。虽然它们用电量并不很大，但从节约点滴能源的战略观点出发，应是高层建筑、航空港、电视塔、烟囱等航障设计的首选。

四、论文结束语
建筑物的使用寿命为50～100年，在长期使用过程中，其能量消耗是巨大的，所以建筑节能一直是我们需要深入研究的课题。电气设计专业人员应高度重视节能设计理念，全面掌握并运用有效的节能措施。