随着经济的增长和人们收入的增加,建筑智能化、自动化使建筑用电量猛增。城镇一体化建设的加速,我国的建筑面积以每年十几亿平方米的速度递增。据建设部和国家建材局的统计,我国建筑能耗约占全社会总能耗的2 7%[1]。建筑节能在建筑行业势在必行。这些都要求建筑电气工程师发挥才智,既要满足建筑功能要求,给居民提供舒适、方便的生活空间,还要尽可能的做到减少建筑耗能。下面分别从建筑电气设计安全和节能两个方面进行了分析。
一、建筑电气设计的原则
建筑电气设计严格遵守相关的设计规范。设计规范是国家或地方制定的设计准则,它体现了国家的政策和对建筑的质量要求,是建筑电气设计者设计的标准。
建筑电气设计应满足建筑的功能需求,保证建筑的各项功能稳定连续运行,给居民的日常生活带来方便、快捷。
建筑电气设计是建筑的一部分,在设计过程中也要考虑综合经济因素,既要考虑初投资也要兼顾以后的运行费用,以求得建筑生命周期内费用最低的目标。
二、建筑电气设计的安全性
建筑电气设计的安全性从电力供应、供电线路、电气设备的接地、建筑消防控制方面进行了分析。
2.1电力供应
电力在现在建筑中占有重要作用,没有了电,建筑就会处于瘫痪状态。保证建筑电力的稳定供给是保证居民正常生活得基础。因此,为了保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源,具体数量应根据负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电,互为备用。此外,还须装设应急备用柴油或燃汽轮发电机组,要求在15秒钟内自动恢复供电,保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等事故用电。对于高压开关柜应根建筑标准,选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。对于电力变压器,根据防火要求,主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器。对于容量低压配电屏的出线,应做成手车式。
2.2供电线路
居住建筑中各种电路繁多。为保证各种设备电路的稳定、安全运行,供电电路的主线截面不能随意更改。如果要更改也要参照规范作相应的计算验证后再更改。否则线路截面的变小,使电阻变大,功率过载将导致电路发热或引发火灾。
2.3电气设备的接地
现在建筑中存在电脑、电视、冰箱等大量电子设备,电子设备通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连,为保证人员安全,此共用接地体的电阻不应大于1Ω。
2.4建筑消防控制
建筑消防设计指火灾自动报警灭火系统.包括火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分,实现报警灭火自动化。其中,消防线路要求要求穿金属管或者暗敷,目的是火灾发生后可以保持消防线路的正常使用,保证信号、命令得到有效的传输。消防水泵的控制尤为重要,为且确保安全,消防水泵的控制应设置两路:一条由引至消防水泵控制柜;另一路则引至消防控制室[2]。
三、建筑电气设计的节能性
建筑电气设计是建筑设计的一部分。为降低建筑的能耗,建筑电气设计师也应从全盘考虑,既要兼顾初投资还要考虑建筑电气的运行能耗。下面分别从变压器、线路、照明几个方面给与分析。
3.1变压器的选择
变压器应选用节能型变压器,高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造使硅钢片的磁场方向接近一致,可以铁心的涡流损耗;良好的接缝密合,可减少漏磁损耗。与老产品比,节能型变压器空载损失和短路损失降低,10kV系列分别降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年节电9kW•h[3]。节能型变压器,因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,而在近年得到了广泛的应用。
变压器的容量选择。理论上计算变压器负载率为50%时,变压器的有功耗能能耗最小。但此时变压器的无功能耗增加,因此要考虑综合经济效益后进行选择。工程中变压器的容量选择在考虑初投资和运行费后,一般变压器的负载率取容量的80%[4]。
3.2配电线路损耗
建筑中供电线路长且多,由于电阻的存在,当电流通过时就会产生功率损耗,其计算公式是: 式中:ΔΡ—三相输电线路的功率损耗;I—线电流;R—线路相电阻。对于供电线选定的条件下,“R”值不变。可见电流越大,电路损失越大。线路的电阻R=ρL/S,电阻与电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑:
选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,可以由以后的运行费用抵消。
3.3电动机的节能分析
减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的,因此电气设计节能措施主要在运行过程中。除了就地电容器补偿减少线路损耗外,还应减少电动机低效率的轻载和空载运行。主要的措施是采用变频调速控制电动机使其适应负载的变化,以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。如对于空调系统的循环泵采用变频控制后空调系统的运行费可节约30～40%。
3.4照明节能
照明节能设计就是在保证作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能,通常的节能措施有以下几种:(1)充分利用自然光,在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合,做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合,从而节约人工照明电能。(2)使用高效节能灯具和高效电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。(3)对于照明灯具进行控制也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关,高级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或光电、声控开关,走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
四、结语
建筑电气的安全和节能措施还有很多,设计的节能潜力很大,广大电气设计人员在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,拿出一套符合各种技术指标,满足功能需求的前提下,行之有效而又切实可行的节能措施,从而达到真正安全节约的目的。
