能源資源緊缺是我國(guó)也是當(dāng)今世界各國(guó)面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。我國(guó)單位GDP能耗是美國(guó)的3倍多,日本的6倍多,合理節(jié)約能源和有效提高能源利用效率將是我國(guó)經(jīng)濟(jì)能否持續(xù)發(fā)展的重要因素。在我國(guó),由于建筑能耗約占全國(guó)總能耗的26.7%,位居能耗首位,因此建筑節(jié)能刻不容緩。而電氣能耗是建筑能耗的主要組成部分,建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于電氣節(jié)能,因此,在建筑電氣工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行階段采取相應(yīng)的技術(shù)方法和預(yù)防和控制技術(shù)措施,保證建筑電氣在充分滿足、完善建筑物功能要求的前提下,減少能源消耗,提高能源利用率。
一、我國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析
目前,我國(guó)擁有世界第三大能源系統(tǒng),一次能源總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯。建筑節(jié)能是貫徹國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)工作中的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。但我國(guó)的人口眾多,人均擁有量很低,建筑節(jié)能工作起步較晚,能源效率低下,未來(lái)建筑能源需求量很大,建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。很多學(xué)者將我國(guó)節(jié)能工作與發(fā)達(dá)國(guó)家的節(jié)能工作進(jìn)行比較后認(rèn)為,雖然我國(guó)能耗總量呈下降趨勢(shì),但是建筑能耗將持續(xù)上升,占社會(huì)總能耗的比例也將增長(zhǎng),而且消費(fèi)的主要是不可再生資源。節(jié)約能源、降低能源消耗、提高能源效率關(guān)乎中國(guó)經(jīng)濟(jì)的前途,也關(guān)乎全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
二、建筑電氣節(jié)能
建筑電氣節(jié)能工作應(yīng)該遵循以下原則:
1.適用性。應(yīng)滿足建筑物的使用功能,即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿足舒適衛(wèi)生;滿足上下左右的運(yùn)輸通道通暢無(wú)阻;滿足特殊工藝要求,如游樂(lè)場(chǎng)所的一些游樂(lè)設(shè)施的設(shè)備用電,展廳的藝術(shù)照明及動(dòng)力用電等。為建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源,為建筑設(shè)備運(yùn)行提供必需的動(dòng)力,按照用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求,來(lái)優(yōu)化供配電設(shè)計(jì),促進(jìn)電能合理利用。
2.實(shí)際性。節(jié)能應(yīng)按國(guó)情充分考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益,不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高地消耗投資,增加運(yùn)行費(fèi)用。合理選用節(jié)能設(shè)備及材料,使節(jié)能增加的投資能在較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用收回。
3.節(jié)能性。節(jié)能的著眼點(diǎn),應(yīng)是節(jié)省無(wú)謂損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物的功能無(wú)關(guān)的,再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路的功率損耗都是無(wú)用的能量損耗;又如量大面廣的照明容量,可采用先進(jìn)技術(shù)成果使其能耗降低。
三、建筑電氣能耗
在建筑電氣系統(tǒng)中,涉及的電氣設(shè)備主要有銅母線、測(cè)量?jī)x表、電氣元件(斷路器、電流互感器、電壓互感器等)、電力變壓器、電力電纜、配電箱柜(照明配電箱、動(dòng)力配電箱柜、控制箱等)、用電設(shè)備(風(fēng)機(jī)、水泵、燈具等)、應(yīng)急電源(發(fā)電機(jī)、蓄電池組等)等。在上述電氣設(shè)備的功率損耗是來(lái)自于導(dǎo)體的電阻和磁性材料中的損耗,并且主要發(fā)生在電動(dòng)機(jī)、燈具等電氣設(shè)備、電力變壓器和所有敷設(shè)的電力電纜之中,因此我們主要分析電力變壓器、電力電纜、電動(dòng)機(jī)、燈具(氣體放電燈等)的能耗情況。
1.電力變壓器能效分析。電力變壓器的損耗主要分為三個(gè)方面:空載損耗(鐵損nl)、負(fù)載損耗(銅損ll)和雜散損耗。一種評(píng)價(jià)變壓器能源效率比較全面的方法是總擁有費(fèi)用法。所謂總擁有費(fèi)用(toc),就是變壓器的初始投資和其在使用期內(nèi)的損耗費(fèi)用之和?倱碛匈M(fèi)用法是通過(guò)比較具有不同效率水平和不同價(jià)格的變壓器的總擁有費(fèi)用,按照總擁有費(fèi)用最低來(lái)選擇變壓器的效率水平的。無(wú)論對(duì)于電力企業(yè)還是非電力企業(yè)用戶,都能通過(guò)此方法比較變壓器的總擁有費(fèi)用,從而達(dá)到節(jié)約資金的目的。
2.電力電纜能效分析。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法按載流量選擇導(dǎo)線截面時(shí)只計(jì)算初始投資,導(dǎo)線的截面選擇過(guò)小,將增加電能的損耗;選擇的過(guò)大,則增加初始投資。從理論上講,增加電纜截面可將損耗減小到很小,但電纜所增加的費(fèi)用幾乎抵消了為追求好的配電效率而產(chǎn)生的節(jié)約。因此,設(shè)計(jì)人員以電纜溫升、熱效應(yīng)及電壓降的校驗(yàn)為選擇條件來(lái)確定電纜截面,不一定是最合理的。利用總擁有費(fèi)用法來(lái)確定導(dǎo)體電流密度的目的,就是在已知負(fù)荷的情況下,選擇最佳的導(dǎo)線截面;或是在已選定導(dǎo)體截面的情況下,確定經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷范圍,以尋求投資的最優(yōu)方案,取得最理想的經(jīng)濟(jì)效益。導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度正是這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一。
3.電動(dòng)機(jī)能效分析。在建筑領(lǐng)域的電氣設(shè)計(jì)中,大量的中小型電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)在總用電量中占的比重也很大,其產(chǎn)生的能耗也是相當(dāng)可觀的。因此,在建筑電氣設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師必須充分考慮影響電動(dòng)機(jī)效率的因素,包括與負(fù)荷無(wú)關(guān)的損耗(常量),隨負(fù)荷增加的損耗(變量)及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所增加的損耗的情況,分析高效電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果以及不同的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)能耗的影響情況,才能夠選擇高效電機(jī)從而搭建合理的電機(jī)系統(tǒng)。
4.燈具能效分析。國(guó)內(nèi)外有現(xiàn)行的建筑照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù),在設(shè)計(jì)建筑電氣中設(shè)計(jì)師必須執(zhí)行合理、適當(dāng)?shù)慕ㄖ彰鞴?jié)能標(biāo)準(zhǔn),分析氣體放電類光源的各類鎮(zhèn)流器的能耗情況,同時(shí)分析比較實(shí)際工程實(shí)例中各類鎮(zhèn)流器的能耗,盡量選用新型的智能照明節(jié)電器。
四、建筑電氣節(jié)能措施
電力生產(chǎn)具有同時(shí)性和集中性兩大特點(diǎn),決定了能耗將在該建筑物電氣系統(tǒng)從變電、傳輸?shù)接秒娫O(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生。其中同時(shí)性即電力生產(chǎn)的輸送、分配、轉(zhuǎn)換是同時(shí)進(jìn)行的,無(wú)法進(jìn)行大量的儲(chǔ)存;集中性即電力生產(chǎn)是高度集中的部門(mén),調(diào)度和檢修必須是統(tǒng)一的。
建筑供配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的最終用戶端,通常由電源系統(tǒng)、變配電設(shè)備、傳輸線路、配電設(shè)備、用電設(shè)備等組成。建筑電氣節(jié)能水平可通過(guò)采取有效的措施加以提高,節(jié)能措施還應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。