建筑工程電氣設計中的節(jié)能性保障措施

燕珊

（甘肅省建材科研設計院有限責任公司寧夏分公司，銀川 750000）

1 引言

建筑工程電氣設計是以建筑物為載體，融合了電力、照明、弱電、消防等方面的技術應用，對建筑空間利用、功能實現(xiàn)、費用成本等方面均有一定的影響，也是衡量建筑品質、生活檔次的重要因素。雖然電氣設計理論已經相對成熟，實踐經驗逐漸豐富，但是仍然存在許多問題。根據相關統(tǒng)計分析，電氣能耗是建筑能耗中所占比例最大的。如何從源頭上做好節(jié)能設計成為重難點問題，需要從實際出發(fā)，更好地滿足建筑工程的節(jié)能性需求。

2 工程簡介

寧夏閩泰紡織有限公司10 萬錠紡紗項目，選址為固原市開發(fā)區(qū)輕工產業(yè)園。建設內容主要包括生產功能區(qū)、配套設施區(qū)，總建筑面積57 660 m2。其中，生產功能區(qū)包括1#車間、2#車間、1#倉庫、2#倉庫，配套設施區(qū)包括辦公樓、職工公寓、消防水池、維修車間等。生產功能區(qū)主體結構為門鋼結構，配套設施區(qū)為鋼筋混凝土框架結構。本文將重點強調本項目電氣設計中的節(jié)能性保障措施，為建筑電氣工程綠色節(jié)能發(fā)展提供參考。

3 建筑工程電氣設計中的節(jié)能性保障措施

3.1 供配電系統(tǒng)設計

根據供電可靠性要求和中斷供電的影響程度，科學計算用電負荷，本項目有二級負荷和三級負荷。其中，消防系統(tǒng)設備用電為二級負荷，其他用電均為三級負荷。

該項目從市政供電管網接入2 路10 kV 供電線路，在1#車間設置高壓開閉所和高低壓變配電室、2#車間內設高低壓變配電室，用于生產功能區(qū)建筑供電。配套設施區(qū)在室外設置箱變供電。進線電纜穿管埋地進入棟樓配電間，低壓系統(tǒng)采用TN-C-S 三相四線制，系統(tǒng)整體接地電阻不超過1 Ω，采用放射式和樹干式相結合的供電方式，這樣既能有前者的可靠性特點，又兼具了后者的靈活性優(yōu)勢，在本建筑供電系統(tǒng)中具有較強的適用性[1]。

在供配電系統(tǒng)設計中，采取了諸多節(jié)能性保障措施。

配電室的位置盡可能設置在用電負荷密集處，這樣能夠縮短配電半徑，基本控制在100～150 m 左右，減少了不必要的電力線路損失，而且又可以降低供電電力的電纜的費用成本，將單相負荷盡可能均衡地分配在三相上，使三相負荷保持基本平衡。

變壓器在整個供配電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，作為應用較多的電氣設備，必須重視變壓器的功率損耗，根據相關標準，選用節(jié)能型變壓器。經過綜合比對，本項目選擇了SCB13型干式變壓器，同時，要根據建筑用電負荷特點，合理設計變壓器數量和容量。在用電負荷不變的情況下，變壓器的運行效率的提高能夠有效減少功率損耗，采用電容補償法能夠達到這一目的?？赏ㄟ^高壓電容器對變壓器和高壓用電設備無功功率進行補償，對于一些距離較遠、相對分散的用電設備，則可以使用就地補償的方案。

低壓輸電線纜在輸送電能過程中會出現(xiàn)部分能量損失，除了盡可能縮短供配電線路長度，還應該從降低線纜電阻方面著手，合理確定線纜截面積，假如負載電流為80 A，運行時間為4 000 h，如果以發(fā)熱條件為設計依據，采用截面積為25 mm2線纜，每千米的總費用約31萬元，如果從節(jié)能的角度出發(fā)，采用截面積為70 mm2的線纜，每千米總費用約19 萬元，節(jié)約百分比能夠達到38.7%，雖然在建設階段線纜成本較高，但是在正常運營的情況下，2～4 年節(jié)約的電能費用就可以抵消初期投資增加的費用，所以，必須通過科學計算對比不斷優(yōu)化電纜選型方案設計，盡可能把能量損耗降到最低[2]。

3.2 照明配電系統(tǒng)設計

3.2.1 合理選擇照明器具

在照明配電系統(tǒng)設計中，光源的選擇是基礎，直接決定著整體照明效果，應優(yōu)先選擇光效高、綜合能效高、單位照明成本低的光源類型。比如，使用LED 日光燈能夠比普通熒光燈節(jié)電1/3 左右，使用細管熒光燈取代粗管熒光燈，節(jié)電效果更加顯著。同時，還要結合光源使用場所、工程實際情況、用戶照度需求、光源啟動時間等綜合因素，選擇更加合適的高效光源，比如，在燈具安裝高度低的情況下，如果沒有特殊照度要求，優(yōu)先選用熒光燈，具有使用壽命長、光效性能高、性價比好等優(yōu)點，而且直管型熒光燈中的T8 型熒光燈綜合效率較高；在燈具安裝高度較高的情況下，如果有一定照度要求，可優(yōu)先選用金鹵燈，這是一種接近日光色的新型節(jié)能光源，具有壽命長、光效高、性能穩(wěn)定、顯色性好等優(yōu)點；在一些安裝高度十分高的特定場所，可以優(yōu)先選用高頻無極熒光燈。

選用效率高、流明利用率高、流明維持率高的燈具，這樣能夠獲得不錯的照明節(jié)能效果。通常情況下，不帶光學附件的燈具效率較高，從這個角度出發(fā)，在滿足眩光限制條件下，優(yōu)先采用敞開式出光口形式的燈具，不宜選擇帶保護罩的包合式或柵格式燈具，而流明利用率反映了燈具對光源發(fā)出的光通量的利用程度，與燈罩形狀、材料等方面相關，同時也與燈具和光源的配置方式分不開，燈具在使用壽命內某一特定時間的光通量與燈具初始光通量比值就是流明利用率，通過改善材料光學性能、鍍光觸媒膜、設置活性炭過濾器等多種方式，都可以實現(xiàn)提高光通量利用率的目的[3]。

燈具附件的能量損耗也不容小覷，合理選擇節(jié)能附件，也能對照明節(jié)能產生一定作用。作為熒光燈的重要附件，鎮(zhèn)流器的主要類型有普通電感鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器，其中，普通電感鎮(zhèn)流器應用時間較長、應用范圍較廣，具有壽命長、價格低等優(yōu)點，但是自身功耗較大，啟動電流大，系統(tǒng)功率因數低，存在頻閃效應，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器節(jié)能效果更好，可靠性更高，從產品單位成本、使用壽命、總費用、投資回收期等方面考慮，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器優(yōu)勢更加明顯，性價比更高，在選擇照明燈具時，優(yōu)先選擇配有節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的熒光燈具。

3.2.2 科學設計照明方案

光源與燈具的匹配是照明系統(tǒng)方案設計的重要內容，也是實現(xiàn)照明節(jié)能的重要手段，利用照度計算原理，提高減光系數和燈具利用系數，有利于提高平均照度。采用高光通量維持率的燈具，改善房間衛(wèi)生狀況，調整證明控制策略，都能有效提升減光系數。而燈具利用系數與室形指數以及墻面、地板、頂棚的反射比密切相關，在不能改變室形指數的情況下，可以通過改面飾面材料、提高反射比的方式提升燈具利用系數。

當平均照度和功率密度相等時，通過提供恰當的亮度對比、照度均勻度、色溫，也能夠提高照明質量，從而降低對照度的依賴，比如，色溫能夠從一定程度上影響人們的主觀感受，低照度的暖色調、高照度的冷色調都能營造舒適的環(huán)境，所以，采用色溫較高的暖色光，能夠降低對照度的要求，從而產生照明節(jié)能的效果。

合理設計燈具排布方式和照明方式。燈具的排布涉及兩個重要參數，即布置間距和懸掛高度，二者的比值是影響照度均勻度的關鍵數據，為了實現(xiàn)照度均勻度和節(jié)能效果的平衡，需要將其控制在合理范圍內。在照明方式選擇上，如果照明場所要求高照度，采用混合照明的方式更為有利，能夠使亮度分布更加合理，充分利用了不同光源的光學特性，通過組合搭配能夠實現(xiàn)最優(yōu)的照明效果。如果各工作面分布密集，那么可以采用單獨的一般照明方式，根據相關規(guī)范和實際需求，選擇恰當的目標照度進行設計，如果室內工作面分布的密集度不同，能夠明顯區(qū)分工作區(qū)和非工作區(qū)，可以采用分區(qū)一般照明的方式，但需要控制工作區(qū)和非工作區(qū)的照度之比，避免產生視覺疲勞。在同樣的照度要求下，采用間接照明的方式消耗的電量更大，所以應該盡可能減少間接照明的使用。隨著照明系統(tǒng)復雜程度的不斷提高，利用專業(yè)仿真計算軟件能夠更加高效、準確地進行設計，首先，建立室內空間模型，然后，選擇燈具文件，載入相關參數，輸入設計目標參數，最后，生成計算報表，通過科學數據計算，驗證照明系統(tǒng)的節(jié)能效果[4]。

3.2.3 積極調整控制方式

傳統(tǒng)的固定模板式的照明系統(tǒng)控制方案不能根據照明環(huán)境特點和照明要求的變化進行靈活調整，面對面積較大的照明場所，需要控制的燈具較多，應根據使用需求合理劃分照明區(qū)域，采取不同的照明控制策略。本工程的門廳、電梯廳、走道、樓梯間等場所，按照建筑使用條件和天然采光狀況，采取分區(qū)分組控制策略，在公共區(qū)域宜采用聲光控制、定時控制、紅外感，應對燈具進行聯(lián)動開關，在室外照明，宜采用光電定時控制開關或光電自動切換開關的控制方式。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)應用越來越廣泛，在設計時，應遵循相關政策和規(guī)范標準，根據建筑功能和用戶需求，通過各種控制器和傳感器的使用，實現(xiàn)經濟合理、技術先進、使用安全、管理方便、節(jié)能降耗的整體效果。

3.3 其他方面節(jié)能性保障措施

其他方面的節(jié)能性保障措施主要體現(xiàn)在建筑設備的電氣節(jié)能上，本工程設置了1 臺電梯，電梯具有節(jié)能運行功能，當無外部召喚且轎廂內一段時間無預置指令時，可以自動轉換為節(jié)能運行模式，電動機采用高效節(jié)能產品，必須符合相關節(jié)能評價規(guī)定，所有控制箱的控制電氣設備均采用節(jié)能型產品，同時，充分重視能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計，在電梯、照明、風機等動力用電設備設置電量分項計量裝置，根據實際運行情況檢驗系統(tǒng)運行的能耗狀態(tài)，確保在運行過程中達到綠色建筑設計標準[5]。

4 結語

綜上所述，電氣專業(yè)設計是建筑工程設計的重要內容之一，直接決定著建筑的運行效果，在現(xiàn)有設計規(guī)范和理論的基礎上，應積極融入綠色發(fā)展理念，應用更多的節(jié)能性保障措施，為人們提供更加安全、健康、環(huán)保的居住環(huán)境。本文首先介紹了工程的基本情況，然后從供配電系統(tǒng)設計、照明配電系統(tǒng)設計以及其他方面設計出發(fā)，對設計過程中的節(jié)能措施進行了總結分析，希望為建筑工程創(chuàng)造節(jié)能效益提供參考。