科技・探索・争鸣 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界 Ｖｉｓｉｏｎ 建筑电气系统的优化设计及其管线和 关键设备的合理选型问题研究 刘桢 （重庆市设计院，中国重庆４０００１５） 【摘要】我国正处于大量消耗自然资源、原材料以支撑经济高速增长的工业化时期，能源对经济增长的约束作用已经开始显现，节能成为 关系到我国国计民生的大事 【关键词】绿色建筑；循环经济；建筑电气节能；负载率；节能光源；可持续发展 ０引言 本性措施。 现代建筑中广泛采用了变压器、空调、电动机、照明、电梯等耗能 ３合理选择电线和电缆 系统，建筑作为我国一个重要的能耗源，对其节能方法和节能措施的 ３．１减小导线长度 研究已是刻不容缓。目前我国还处在一个比较初级的发展阶段，必须 第一．线路尽可能走直线，少走弯路以减少导线长度；第二，低压 采取相应的措施来解决这个重要的问题。 线路应不走或少走回头线．以减少来回线路上的电能损失；第三，变压 器尽量接近负荷中心．以减少供电距离．当建筑物每层平面在１ｏ０ＯＯ １对建筑电气系统的优化设计 平方米左右时．至少要设２两个变配电所，以减少干线的长度；第四． 设计单位应要求设计人员设计的每项电气分项工程，都有较详细 在高层建筑中．低压配电室应靠近竖井．而且由低压配电室提供给每 的电气负荷计算书和采取了哪些节能措施 另外．系统在确定设计方 个竖井的干线．不至于产生支线沿着干线倒送的现象 案时．要按照“以人为本”的设计思路．做任何项目设计之前．都要深入 ３．２增大导线截面 现场，与业主进行有效沟通．结合工程的具体情况，根据负荷特点、建 首先．对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及 筑使用功能要求、建筑物的结构特征和周围环境特点等多方面综合考 电压损失所选定的截面．再加大一级导线截面，所增加的费用为Ｍ，由 虑．经过全面技术分析比较后确定出最佳的设计方案 要及时掌握各 于节约能耗而减少的年运行费用为ｍ．则Ｍ／ｍ为回收年限．若回收年 种节能新技术的原理．在设计中适当采用以获得巨大的经济效益和社 限为几个月或一、二年．则应加大一级导线截面。一般而言，导线截面 会效益 有关职能部门应加强对建筑电气设计项目的审核管理． 小于７０平方厘米．线路长度超过１００米的增加一级导线截面比较容 可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查．对未 易实现上述条件 其次．利用某些季节性负荷的线路．这些用户不用 达到国家有关节能标准的设计严禁施工建设 时．可提供给常期用户作供电线路使用．以减少线路和电阻。 ２合理选择变压器的规格、型号 变压器中存在着阻抗，它们消耗、浪费大量的电能。为了节约电 能，减少电路电能损耗．可以考虑适当降低变压器的负载率，但是这样 势必造成工程初始投资提高。变压器节能的实质就是：降低其有功功 率损耗、提高其运行效率。配电变压器低压侧输出电网，宜尽可能形成 环形网络．以便能随负荷变化而采取及时切换．或决定投入运行的变 压器台数，且又不影响各环节所需电力供应。对于季节性变化负荷，可 以采取并联运行的方法来减少电能损耗．但对于昼夜变化大的负荷． 采取上述方法降低变压器电能损耗是不合理的．因为这将使变压器的 开关操作次数过多。增加开关检修量。铁芯是变压器电磁交变．会因其 材质结构产生磁滞和涡流损耗。非晶态合金应用于电力变压器的铁 芯，具有特殊的磁特性．它与普通材料相比．同容量时可降低７５％一 ８０％的损耗 目前已逐步推广 ２．１减小变压器的有功损耗 变压器的有功功率损耗如下式表示： ４电动机节能的途径 减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功 率因数。在建筑工程中应选用高效率的电动机。选择电动机类型时，必 须正确掌握负荷特性．弄清楚负荷是连续的还是断续的 若为连续负 荷．要了解电动机的输出功率是否与各种负荷相匹配．如果是风机和 泵等平方递减负荷特性．在轻载时打开风门和阀门．采用调速电动机 在低速运行．可以节约电能。断续负荷时，要了解轻负荷时能否停止电 动机的运行．或运行中能否把多余的能量释放出来。如果即使轻负荷 时也不能停止电动机的工作．则应考虑采用交流变频调速装置 在民用建筑中．动力负荷主要是风机和水泵电动机类．有资料显示 星级酒店中水泵的能耗占总能耗的３０％．所以对风机和水泵采取节能措 施是十分必要的．而一般水泵电动机的容量是根据可能出现的最大负荷 来选择的 而水泵在运行过程根据需求情况水流量是变化的 水泵的工 作特性是流量与转速成正比．扬程与转速平方成正比，轴功率与转速立 方成正比 当流量减少一半时采用调速的方法将电动机的转速降低一 ２ △ ｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋｐ 半．则这时电动机的轴功率只是额定功率的１，８．对于需要变流量运行的 △Ｐ 是变压器的有功损耗。 是变压器的负载率。 为空载损耗又 水泵采用调速技术可大幅度的降低能耗 目前变频调速是一种高效能的 可以在保持正常转差率下运转实现无级调速．可以在低速运 称铁损，它由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成．其值与硅钢片的性能 调速方式．起到了节能降耗的目的。 及铁心制造工艺有关．在变压器一次绕组外施电压和频率恒定的条件 行时使电动机输出最大转矩不变。下是固定不变的．而与负荷大小无关。它可以由变压器空载实验测定。 ５提高功率因数 ２．２提高变压器的负载率 在民用建筑中．为减少无功功率流动引起的损耗．应改变电容器 当对 口‘用微分求极值，在 ＝５０％处，变压器每千瓦的负载能耗 集中安装的做法，对容量超过１０ｋＷ的风机、水泵、传送带等，电动机 最小。因此在２０世纪８０年代初、中期设计的大型建筑．变压器的负载 端设置就地补偿装置 对空调主机及冷冻泵等．常在其附近设专用变 率绝大部分在５０％左右．在实际使用中有一半变压器没有投入运行 配电所，可以集中补偿。但若供电距高超过２０ｍ时，也最好采用就地 这种做法一直沿袭至今，这仅是为了节能．而没有考虑经济价值。 补偿。 ２－３尽量选用大容量的变压器 电动机就地补偿装置的接线有两种方式 一是并接在热元件的一 合理选择变压器容量．应使变压器在运行时的负载率尽可能接近 次线之后．热元件的整定电流应按补偿后的电机工作电流计．这种接 最佳负载率．这是提高变压器的技术经济效益和搞好变压器节能的根 线适合新安装的电机；另一种是装补偿电容器于接触（下转第１４７页） 作者简介：刘桢（１９７８～），男，汉族，重庆人，２００８年毕业于成都信息工程学院电气工程及其自动化专业，工程师，从事建筑电气设计。 １ ０４『科技视界ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏ１。ｇＹ Ｖｉｓｉ。ｎ Ｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 科技・探索・争鸣 ｏ：／ｘ１ 上２ 正３ 查Ｆ分布表得，‰（２，５７）＝３．１６，‰。（２．５７）＝５．０１，故题目中的经济发 ．： ，Ｐ＇ｚ，／ａ；３中至少有两个不相等 展参考数据中，固定资产投资有显著性差异，人口有十分显著的差异。 其中 ，／ｘ ，／２，３分别为东、中、西三个区域的总体均值向量。在进 ３结论 行检验时．我们假设这三个总体均为多元正态总体．并且它们的协方 差矩阵相同 具题意 研究表明，我国区域经济总体差异在扩大的同时，也存在群体趋同 Ｐ＝５（ 量数），ｋ＝３，几１＝ｎ２＝ｎ３＝２０，ｎ＝ｎ】＋ ２＋ ３＝６０ 的现象。我们可以得到经济总体差异在拉大的结论．而且与过去的这 由已知条件及数据我们可以计算得到如下结果： 些有关我国区域经济差距的研究对所考察的时间段得出的结论相符 ４４１５．０９ ５００７．８ｌ ２９５３．９９ 并且，在东、中、西部人Ｅ１分布不均匀，全社会固定资产投资的不同在 ４０９１．７４ ２７４８．４０ ｌ５３１．７２ 所选取的参数中对产生差异起着很大的作用 ｌ＝８１１．８７ １ Ｘ２＝３５０．８５ ｌ ３＝ｌ ２２０．３５ 方差分析从观测变量的方差人手．研究诸多控制变量中哪些变量 １０７３．９０ ７８１．８６ ５６０．０６ 是对观测变量有显著影响的变量 方差分析的特性决定了我们在社会 １１２．８６ １０５．１２ １０５．４８ 学经济学研究中遇到涉及探讨分类型自变量与数值型因变量关系时 ｎｌ＝ ２ ３＝２０ 可以方便的使用它 方差分析是常用的统计技术之一。它能够同时对 ＝ｎ１＋ ２＋ ３＝６０ 若干个总体均值是否相等的假设进行检验．从而大大提高了统计分析 的效率。另外。方差分析对样本的大小没有更多的。无论是大样本 Ａ ５２，５７＝ ＝丽３．６４４１ｅ＋３２＿ｕ．０ １６３７ （１） ，还是小样本．均可以使用方差分析方法．使得我们在日常生活中灵活 由威尔克斯统计量＾ ，的基本性质，当ｍ＝２时， 运用方差分析问题．解决问题。它常常在生产、质量控制、环境保护、市 （ｒ－ｐ＋１）（１－￣／Ａ ｐ场研究、经济预测和管理评估等领域都有广泛的应用。通过方差分析 ，２，，）—Ｆ（２ｐ，２（ｒ叩＋１）） （２） 的应用．能对多个总体均值进行比较并做出判断．在实际工作中具有 ＰＶ ，ｚ，， 则 很高的应用价值。● Ｉ ！二 ± ２ １ （３） 【参考文献】 ４×、／＾ ． ［１］耿修林，谢兆茹．应用统计学『Ｍ１．北京科学出版社，２００２． 计算求得Ｆ＝１９．４９８４ 『２１张平统计学［ＭＩ．中国财政经济出版社，２００５． 查Ｆ分布表得， 。 （１０，１０６）＝２．５０，小于Ｆ值，从而在ｏｒ＝０．０１水 『３］马守荣，谭朵朵，侯鹏．数理统计学实验ｆＭ］．中国统计出版社，２０１０． 平下拒绝原假设 ，因此可以认为三个区域的经济发展状况有十分 『４］赵选民擞理统计『Ｍ］．西北工业大学出版社，１９９９． ［５］陈秀山，徐瑛．中国区域差距影响因素的实证研究ｌＪ１．中国社会科学，２００４，６ 明显的差异。为了了解这三个区域的经济发展差距是由题目中列举的 （５）：５． 哪些因素引起的．我们对这五种参考数据分别用一元方差分析方法进 行检验分析。 ［责任编辑：薛俊歌］ （上接第１１０页）４灯具控制方案的确定 时，宜按有关规范要求分组控制。 在照明中．照明的控制方式对于照明节能起到了重要的作用。现 ５结束语 有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼 宇自控系统控制、智能控制（总线控制）、其他控制方式（采用探测器控 总之．随着社会的发展和文明的进步．节能理念为越来越多的人 制）等。《建筑照明设计标准》中列出了多条照明控制的条文，如第 所接受，通过引导，实施有效管理，是推进我国建筑节能的重要手 ７．４．５条指出．每个照明开关所控光源数不宜太多；第７．４．６条指出，房 段。ｅ 间或场所装设有两列或多列灯具时．宜分组控制：第８．３．７条中的后一 句话：在有天然采光时，近窗和远窗处可分别开关。这告诉我们，照明 【参考文献】 设计要考虑当仅有少数人工作时．可按需要开一部分灯．而不必点亮 ［１］路琦，林峰同瑛俊．高层建筑中的电气节能措施『Ｊ１ｌ低温建筑技术，２００９，０６． 更多灯，以免造成不必要的能源浪费。因此．民用建筑的走廊、楼梯问、 ［２］沈如敏，粘山坡．建筑电气节能设计浅析『Ｊ１ｌ甘肃冶金，２００７，０６． ［３］卓辉桓建筑电气设计的节能措施『Ｊ１．内江科技，２０１０，０５． 门厅等公共场所的照明．宜采用集中控制．并按建筑使用条件和天然 ［４］沈利英．现代住宅建筑电气设计的节能措施『Ｊ１．民营科技，２０１０，０８． 采光状况采取分区、分组控制措施；体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等 ［５］李狮．浅谈电气节能设计『Ｊ１ｌ机电信息，２０１１，２４． 公共场所应采用集中控制．并按需要采取调光或降低照度的控制措 ｆ６］吴文龙．浅谈建筑电气节能设计的原则和注意事项『Ｊ１ｌ科技促进发展：应用 施：旅馆的每间（套）客房应设置节能控制型总开关；居住建筑有天然 版．２０１０．０４． 采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关；每 个照明开关所控光源数不宜太多：房间或场所装设有两列或多列灯具 ［责任编辑：薛俊歌］ （上接第１０４页）器主接点之后，热元件一次线圈之前，热元件的整定 炽灯的４－５倍，寿命是白炽灯的７—８倍，是高效节能光源。 电流不计补偿的影响．适合于进行改造的电机接线 这样做可使电容 器与电动机一起投切 ７结束语 负荷较平稳的电动机采用就地补偿．因为负载变动时．电动机端 总之．论文从建筑电气系统的优化设计人手．在设计阶段合理选 电压也变化。使电容器放电没有完成又开始充电．这时．电容器会产生 择节能型变压器、电线电缆、节能光源，优化配置节能型电动机。在运 无功浪涌电流．易使电机产生过电压而损坏。因此断续负载，如电梯、 行中提高变压器的负载率．提高电动机的功率因数等．通过这些切实 自动扶梯、自动步行道等不应在电动机端加装补偿电容器。 可行的具体措施，对建筑电气节能必将产生积极的作用。ｅ ６合理选择节能光源 【参考文献】 众所周知．合理选择节能灯具是建筑照明实现节能的重要措施． ［１］狄全熙，吕岩．建筑电气节能设计ＮＮｇ［．１］．内蒙古石油化工，２００８（６）：８９—９１ 荧光灯是应用广泛，用量最大的气体放电光源，它具有结构简单、光效 ［２］卢若凡．建筑电气节能设计［Ｊ Ｊｌ四川建材，２００５（３）：３２２—３２３． 高、发光柔和、寿命长、无频闪和无电磁辐射等优良性能，把它应用到 建筑物照明中会取得良好的照明和节电效果。荧光灯的发光效率是白 ［责任编辑：薛俊歌］ ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界Ｊ １ ４７
