建筑电气节能的主要技术措施探究

2012-08-15刘静

山西建筑 2012年31期

刘静

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

在当今时代，采取节能减排的措施，是对我国经济以及社会发展的一种创新和有效途径，随着全球资源的紧缺越来越严峻，环境承载力越来越受到限制，需要追随时代的潮流，顺应其发展的规律，采取相关的措施来对用电进行限制，优化电气的能耗设计，以最大程度降低电能的消耗，促进社会、生态以及人的可持续发展。

1 从优化建筑中灯光的选择进行节能

随着科技的进步，灯具方面的节能主要体现在能源的高效率运用上。高压钠灯和金卤灯在光效、显色指数以及色温的优越条件下已经取代了传统的高压汞灯。高压钠灯具有110 lm/W的光效，色温为200开，显色指数为30;金卤灯的光效稍低，其色温为500开，显色指数为65。并且钠灯具有较强的透雾性，所以在相同功率条件下，相比于高压钠灯，金卤灯光自身具备的能量会低出40%;在相同的照度要求下，高压钠灯就比金卤灯优越很多了，所以在道路照明设计中首选钠灯。在选用光源的时候，根据电光源使用的寿命、调光的性能以及点燃的特征、显色指数多种因素进行综合选择，合理选择高效、节能的光源，这样有利于光源的最优利用。在城市以及农村的一些照明设施上，需要根据实际需求，采用新型节能光源和设备，如采用金卤灯以及电子节能灯、高压钠灯等。在挑选节能灯具的时候，需要尽量选择高效率的灯具，这样才能达到最佳的节能效果。在我国规范中表明，室内的灯具效率应在50%或者70%以上。在不同类型的灯具当中，效率最高的灯具是直接型的灯具，而效率最低的灯具则是带有保护罩或者是带有格栅的，所以应该尽量选择直接型的。在其他设计用途中，尽量使用控光合理，具有较高光利用系数以及光通量的电气设备，例如空调照明联合的灯具，这样也能节约出能量。

2 从降低建筑中变压器的损耗进行节能

在选择变压器的时候，应该尽量选择跟负荷中心比较靠近的，这样能够大大缩短供电的距离，如果建筑物每一层的面积在10 000 m2，则变配电所的数目至少是两个，这样能降低干线总长。对于一些较高的建筑物，在设计低压的配电室时，应该尽量在竖井的地方设置，这样能够防止出现电能从支线向干线倒送的情况发生。根据能量守恒定律，在电压的转变过程由于自身材料，铁和铜能量的消耗从而产生了各种能量耗损，铁的损耗主要体现在漏磁以及涡流耗损上;铜损主要体现在变压器绕组中电阻的大小以及在这些绕组运行时，其遍布的电流量。因此，在选择的时候，应该选择具有节能效果的变压器，这样可以最大程度降低铁损。而为了降低铜损，应该选用具有较小阻值绕组。我们需要选择内部设计较先进的变压器，有利于减少在变压过程的耗损，同时也需要选择容量适当的变压器，这样能减少能源的浪费。从放电光源的启动设备选择上来说，荧光灯的电感镇流器所消耗的功率是额定功率的20%，而气体的放电灯相应的镇流器则为额定功率的15%左右，因此，跟电感镇流器比较，电子镇流器具有的节能效应更高，同时，电子镇流器在功率消耗上也大大降低，具有显著的节能效果。所以在选择气体放电光源的启动设备的时候，一般可以考虑这种镇流器。

3 从建筑中电气线路设计的优化来进行节能

根据焦耳定律Q=I^2×Rt，在照明电路中只要有电流通过，就必定会产生一定的耗损，并且在用电期功率恒定的情况下，电压U不变，电流也是一定的，所以要从电阻R上进行改良，首先，可以采用电阻值相对来说比较小的铜材料，这样从源头上降低了阻值;其次，减少导线的总长度，尽可能选择直线型的线路，这样有利于导线长度的减少，同时，线路要直，最大程度减少回头线，以降低由于来回线而产生的电能的损耗;最后，从导线的截面设置上进行优化。对于线路较长的，在满足热稳定、流量以及电压损耗等的基本截面设计上，可以增加更高一级的导线截面，这样大大降低了能耗，通常来说，如果导线的截面在70 mm2以下，并且线路总长在100 m以上的，设置多一级的导线截面是比较科学的。

4 从建筑电气功率的优化来进行节能

在建筑照明系统中的大部分用电器中安装的一些零部件是电感元件或热感元件，在工作的过程中会产生很多无用功率，白白浪费了能源，我们可以采用提高设备功率因素的方法来降低其耗损，例如可以采用电子镇流器、补偿电容器、集中电容补偿器等对用电产品进行协助补偿，有利于进一步减少损耗。同时，需要合理选择电动机的功率，从电动机的运行上来省能源，根据需要选择合理荷载的运行效率，减少能源的耗损和浪费，最大程度防止空载、轻载现象的出现。在控制系统中可以采用智能的控制方法，例如，可以根据实际需求，由程序来对启动及运行等进行控制，并随时调整负载，也可以通过对水管、风管等末端执行器的调整，来控制其他的动力系统。还能利用可编程的控制器，来进行控制。

5 加强对太阳能的利用

太阳能是无处不在的清洁能源。太阳能技术利用太阳能光伏发电系统将入射的太阳辐射能直接转换为电能，提供给用电负荷。太阳能技术的开发利用可节省资源，减少废气排放，减少对地球资源的使用和破坏，保护地球环境。科学合理地利用太阳能在节能、环保等方面具有重大的意义。太阳能属于可再生能源，其优点是减少污染、保护生态环境。

6 在设计中考虑人性化因素

首先，采用智能照明系统监视和控制整个建筑的灯光、遮阳，同时可以看到各区域、各房间的实际温度，并通过调节空调系统调节各房间的温度，通过定时则可对定时上下班场所的灯光、空调、窗帘等进行定时控制。所有这些措施都可以达到节能的目的，从而有效地降低建筑电气能耗。其次，从人机学的角度分析，选取最适合的照度标准，从不同工作面的照度标准中选择不同的照度值，并且根据个人的作业活动范围以及视觉上的舒适性为准，选择最佳照明方式;最后，需要从建筑物的形状以及结构方面入手，加强对自然光的充分利用，采用色调合理的装修，例如白色等可以提高光反射系数，从而达到对自然光利用率的提高。节能设计还体现在很多地方，例如，在阿尔派思路住宅设计中，在选择采光管的时候，其采用了内部具有镜面材料的采光管，这样可以对自然光进行反射，同时将其引入到绿色智能建筑室内。又如，可以加强光导照明系统的应用，该材料是一种新型照明材料，其采用能够实现对自然光线采集的采光罩，来重新分配自然光线，而导光管由于特殊制作，能够利用其系统下设置的漫射设备，根据实际需要，均匀地分配自然光线，从而创造出独特的照明效果。该系统和以往的照明设备比较，能真正实现节能效应，是一种绿色环保的照明途径。