电气技术在节能建筑中的应用

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【摘 要】目前全世界都存在能源短缺,而我国又是一个能源消耗大国,每年要从国外进口大量的石油和天然气等,我国人均资源和能源相对贫乏,不到世界人均水平的一半,而我国能源利用率又低,大约为30%（日本的能源利用率可达到57%）.我国单位建筑面积能耗相当于发达国家的2--3倍,由此可见节能工作潜力很大.节能工作又关系到技术进步和缓解能需矛盾,是支持国民经济迅速发展的重要一环.为了降低建设电气设备的能耗,在建设设计中应遵循适用性原则、实际效益原则和节能原则.在电气节能技术具体应用方面,应当科学设计供配电系统与变压器,重视照明设备的节能设计,合理提升系统的功率因数,强化无功功率的补偿.

【关 键 词】建筑电气；节能；TT系统；控制系统

1电气技术在节能建筑中应用的意义

节能减排是我国新时期建设的重要任务,在建筑行业,节能住宅正在迅速开发,其经济效益和社会效益都是不容忽视的.电气技术在节能建筑中的应用占据相当比重,供电和用电过程中产生的能量损耗比重高,因而成为节能工作需要重点关注的环节.在我国“十二五”规划中提出了推进节能减排工作的要求,绿色环保建筑已经成为今后发展的重点.而且长期的高负荷用电还会导致风险事故的发生,例如用电超负荷引发火灾,将严重危机人们的生命和财产.这些都是节能建筑发展的需求所在.新型电气技术的应用可以从多方面改进以往建筑中存在的能耗和风险过高问题,减少供电传输中损耗在线路和网络中的能源,同时将节能设备与材料应用于建筑之中,使用电过程的能源损耗大幅降低.

2建筑设计常见的问题

2.1TT系统配电线路接地故障保护问题

众所周知,室外照明灯具安装在室外,需要承受种种因素的影响,如风吹、日晒、雨淋等,很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生,它暴露于公共场所,又无等电位联结,增大了电击死亡的危险性.当采用一系统供电时,由于所有灯具的金属外壳都是通过线互相连通的,当某个灯具发生接地故障时,其故障电压沿线传至其它灯具上,在户外无等电位联结而导致电击危险.故室外照明常采用竹接地系统,为户外灯具专门设置接地极,引出单独的线接灯具的金属外壳,以避免由线引来别处的故障电压.许多设计者在设计时往往不进行灵敏度校验,低压断路器在线路发生接地故障时拒绝动作时有发生,为了提高低压断路器的灵敏度系数,所以室外照明线路在采用TT配电系统的基础上,尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护.

2.2负荷计算问题

JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》,（以下简称《民规》）中规定用电设备台数较少,各台设备容量相差悬殊时,宜采用二项式法进行负荷计算,一般用于支干线和配电屏箱的负荷计算.

2.3漏电开关极数选择问题

漏电开关极数选定应遵循下列原则：第一、单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电保护器；第二、三相三线式380V电源供电的电气设备,应选用三极式漏电保护器；第三、三相四线式380V电源供电的电气设备,或单相设备与三相设备共用的电路,应选用三极四线式、四级四线式漏电保护器.

3电气节能的方法

3.1充分利用天然光源

照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源.随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视.天然光源是取之不尽、用之不竭的能源.在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光和照明有机地结合起来.白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件.同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义.目前应用的方法主要有:(1)导光管法.(2)采光搁板.(3)反射高窗.(4)棱镜窗.

3.2高效的照明控制系统设计

照明控制是照明设计中一个重要的内容,是照明设计基础理论的一部分,与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的.主要体现在以下两个方面:(1)能营造良好的光环境.通过控制光环境来划分空间,同一空间中可创造出不同的环境氛围,体现了照明环境的舒适性.(2)可节能.使用者需要时才开启照明,尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,以有利于照明的节能.

3.3科学合理地利用太阳能照明技术与产品

其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源.太阳能照明技术的开发利用,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照明在节能、环保方面具有重大的意义.其二、太阳能照明技术通常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,提供给照明负荷.

3.4建筑电气设备的节能

3.4.1空调系统.其主要内容包括:①冷冻水与冷却水系统的优化控制；②冰蓄冷系统的优化控制,现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究,尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究,对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率,促进冰蓄冷技术的商业化应用具有决定性的意义；③热交换系统温差与流量的优化控制；④变风量系统等控制技术.

3.4.2给排水系统的优化控制.

3.4.3电动机.包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制.

3.4.4电梯.包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等)、停层计划及群控策略.

3.4.5电动门窗.包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等.

3.5能源的综合利用

3.5.1太阳能光伏电源系统.《措施》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则.

3.5.2冰蓄冷系统.提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置.

另外,一些其他节能方法还可以利用：（1）、减少变压器的功率损耗,合理选择变压器的负载率.（2）、减少线路能量损耗.在一个工程中,线路纵横交错,使用的导线及电缆不计其数,所以在线路上消耗的有功功率相当大,必须减少线路能耗.（3）、提高系统的功率因数.一是变压器无功功率损耗很多,应考虑在一次侧装设静电电容器进行无功补偿；二是目前的建筑设计绝大部分采用二次集中补偿.

4结语

我国加入WTO后,我国在建筑电气节能设计领域中面临着新的挑战,因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能,如果我们在设计过程中不重视节能,就有可能被淘汰出局.而节电节能工作牵涉的面又十分广泛,从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失.对于设计者而言,就是要合理的选用设备（变压器,电动机,电缆,照明光源等）,合理确定供电电压等级以及采用新材料,新技术等.建筑电气节能设计潜力很大,应精心考虑设计方案,选择高效节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计.