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建筑電氣節(jié)能設(shè)計措施探析

作者:楊光宇  來源:建學(xué)建筑與工程設(shè)計所有限公司上海分公司 
評論: 更新日期:2021年10月21日

摘要:隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展,我們的用電量也在不斷加大,國家電能也越來越緊張,為了貫徹國家對電能節(jié)約的號召,同時保護(hù)環(huán)境,當(dāng)前,黨中央提出了建設(shè)“資源節(jié)約型”社會的目標(biāo),大力推廣“節(jié)能省地”型建筑,在“十一五”規(guī)劃綱要中,首次將建筑節(jié)能工程列入國家十大節(jié)能工程。建筑電氣能耗在建筑能耗中占有相當(dāng)大的比例,因此,建筑電氣的節(jié)能設(shè)計就顯得尤為重要。有必要對建筑電氣節(jié)能設(shè)計進(jìn)行研究。本文從多個方面探討了建筑電氣節(jié)能設(shè)計的措施。

關(guān)鍵詞:建筑;電氣;設(shè)計;節(jié)能

1?? 建筑電氣的現(xiàn)狀和節(jié)能設(shè)計基本原則

由于我過人口眾多,能源相對短缺,同時能源浪費也相應(yīng)很嚴(yán)重,作為二次能源的電能供需矛盾近年來越來越突出,能源的短缺已嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

節(jié)約電能,也就成為民用建筑電氣設(shè)計的焦點。本人認(rèn)為,建筑電氣設(shè)計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅持以下三個原則:

1.1滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿足舒適性空調(diào)的溫度及

新風(fēng)量,也就是舒適衛(wèi)生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。

1.2考慮實際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)按國情考慮實際經(jīng)濟(jì)效益,不能因為節(jié)能而過高地消耗

投資,增加運行費用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資,能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進(jìn)行回收。

1.3節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點,應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的

能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的,再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗,又如量大面廣的照明容量,宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。因此,節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

2?? 建筑電氣節(jié)能措施

2.1照明系統(tǒng)的節(jié)能

照明節(jié)能設(shè)計,就是在保證視覺要求和照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失,從而最大限度的利用光能,有以下幾種節(jié)能途徑:

2.1.1選用高效光源

照明設(shè)計規(guī)范規(guī)定了各種場所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等。照度標(biāo)準(zhǔn)不可隨意更改,這就需要有效地控制單位面積燈具安裝功率。光源的效率與電力消耗最為密切,在滿足照明質(zhì)量的前提下,一般場所應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈及緊湊型熒光燈,高大車間、廠房及體育場館的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

2.1.2選用高效性能的電氣附件

熒光燈用電感鎮(zhèn)流器一般功率為燈管額定功率的20%,高強(qiáng)度氣體放電燈(HD)的鎮(zhèn)流器功率為額定功率的15%~16%。而電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器相比較。具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優(yōu)點。比電感鎮(zhèn)流器節(jié)電10%以上,其本身功耗也比電感鎮(zhèn)流器降低50%~75%,綜合電輸入功率降低18%~23%,節(jié)電效果顯著。在大面積使用氣體放電燈的場所,宜裝設(shè)補償電容器,補償后功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9。

2.1.3選擇合理的照明方式

自然采光是綠色環(huán)保的照明方式,也是照明節(jié)能的重要途徑之一,在設(shè)計中電氣設(shè)計人員應(yīng)與建筑設(shè)計人員密切配,綜合考慮利用自然光和室內(nèi)照明的有機(jī)結(jié)合,選擇合理的照度標(biāo)準(zhǔn)值,把握好照明標(biāo)準(zhǔn)的高、中、低三檔的照度值,盡量少用一般照明,可考慮非均勻照明、混光照明以及其他靈活的照明系統(tǒng),使燈光物盡其用,從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.1.4采用合理的控制方式

充分利用天然光的照度變化,決定電氣照明點亮的范圍,實行一般照明的分區(qū)控制和適當(dāng)增加照明開關(guān)點,改變?nèi)_習(xí)慣,在特定的時間和地點控制照明提供的照度,可有效地節(jié)能;采用各種類型的節(jié)電開關(guān),如在旅館客房設(shè)置節(jié)能控制型總開關(guān),對居住建筑有天然采光的樓梯間、走道燈(應(yīng)急照明除外)采用節(jié)能自熄開關(guān)等;公共場所、室外照明,可采用集中控制遙控管理的方式或采用自動控光裝置。

2.1.5積極推廣使用新型光源

發(fā)光二極管(LED)被稱為“綠色光源”,白光LED理論發(fā)光光效可達(dá)200lm/w,目前實驗室里已經(jīng)達(dá)到100lm/w;50lm/w的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場,較同等亮度的白熾等耗電量減少約80%,節(jié)電潛力巨大;隨著LED的迅速發(fā)展,發(fā)光光纖得以廣泛應(yīng)用,與LED光源結(jié)合,發(fā)光光纖現(xiàn)在已經(jīng)在建筑物立面裝飾、室內(nèi)裝飾及水下裝飾中廣泛應(yīng)用;室外照明可選用太陽能燈具。

2.2動力設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能

作為動力源的電動機(jī),從家用電器到民用建筑內(nèi)部以及各行各業(yè)中均用得比較普遍,其耗電量極大。減少電動機(jī)電能損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù),主要可以從以下幾個方面著手:

2.2.1采用高效率電動機(jī)

采取各種切實可行的措施,減少電動機(jī)的部分損耗(主要為空載損耗及負(fù)載損耗)、提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。

2.2.2根據(jù)負(fù)荷特性合理地選擇電動機(jī)。首先要了解負(fù)荷的特性,然后根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境及負(fù)載特點選用合適的電動機(jī),避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象出現(xiàn),以提高電動機(jī)運行的效率和功率因數(shù)。

2.2.3輕載電動機(jī)采取降壓運行,對經(jīng)常處于輕負(fù)荷運行的電動機(jī),應(yīng)采用三角-星切換裝置。當(dāng)負(fù)荷系數(shù)低于0.3時,將三角形接法的電動機(jī)改為星形接法,可以達(dá)到良好的節(jié)電效果。對于經(jīng)常輕載(負(fù)載率小于0.4)的生產(chǎn)機(jī)械,也可采用具有啟動功能的輕載節(jié)電器,以達(dá)到“輕載降壓運行節(jié)電”的目的。

2.2.4根據(jù)負(fù)載情況對電動機(jī)采取就地補償

對距離供電點較遠(yuǎn)的大、中容量連續(xù)運行工作機(jī)制的電動機(jī),應(yīng)采取電動機(jī)的無功功率就地補償裝置。單臺對單臺電動機(jī)補償容量不宜過大,以免產(chǎn)生自勵磁過電壓。

2.2.5改進(jìn)控制方式,提高運行效率

對需要根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)的設(shè)備采用調(diào)速電機(jī),是節(jié)電的有效方法。交流電動機(jī)調(diào)速分為變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三種方式,節(jié)電效果以變頻調(diào)速最為明顯。在水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、電梯等機(jī)械上應(yīng)用變頻器不但可以節(jié)約大量電能,還可以提高控制質(zhì)量及產(chǎn)品數(shù)量,是實現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段。

2.3供配電系統(tǒng)的節(jié)能

供配電系統(tǒng)的節(jié)能包含盡可能地減少在輸送、轉(zhuǎn)換、運行過程中的損耗及使用中的節(jié)能。

2.3.1減少變壓器的功率損耗

變壓器的有功功率損耗按下式表示:ΔP=P0+β2PK式中:ΔP為變壓器有功損耗(kW);P0為變壓器的空載損耗(kW);PK為變壓器的有載損耗(kW);β為變壓器的負(fù)載率。

①降低空載損耗。P0作為變壓器的空載損耗,又稱為鐵損,他是由鐵心的渦流損耗及漏磁損耗組成,其值與鐵芯材料和鐵芯制造工藝等有關(guān),而與負(fù)荷大小無關(guān),所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的油浸變壓器或干式變壓器,它們均采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片,由于“取向”處理時硅鋼片的磁疇方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗,45°全斜接縫結(jié)構(gòu)使接縫密合性好以減少漏磁損耗。

②降低負(fù)載損耗。PK為變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱為變壓器線損,其值取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,因此需要考慮選用阻值較小的繞組,如選用銅芯變壓器等。

③選擇適宜的負(fù)載率。根據(jù)公式β=S/Sn,Sn為變壓器額定容量,S為變壓器運行中的實際容量,β2PK用微分求其極值時,是在β=50%時每千瓦的負(fù)荷,此時變壓器的能耗最小,但在β=50%負(fù)載率時僅減少變壓器的線損,并未減少變壓器的鐵損,因此也不是最節(jié)能的。綜合多方面因素,同時考慮變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔浚儔浩髯罱?jīng)濟(jì)節(jié)能運行的負(fù)載率一般在75%~85%之間。

④優(yōu)化變壓器的運行方式。對負(fù)荷進(jìn)行合理分配,選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器,使其工作在高效低耗區(qū),同一變電站的變壓器盡量并聯(lián)運行,根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整并聯(lián)運行的變壓器的臺數(shù)。另外,還需考慮控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的高次諧波,降低高次諧波值,減少變壓器、電動機(jī)、線路等的損耗,降低變壓器的運行環(huán)境溫度,平衡三相負(fù)荷,合理選擇變壓器的接線方式等因素。

2.3.2降低線路損耗。當(dāng)電網(wǎng)輸送電能時,在網(wǎng)絡(luò)中就產(chǎn)生功率損耗,其與線路參數(shù)和負(fù)荷大小密切相關(guān)。提高電網(wǎng)的功率因數(shù),減少電網(wǎng)的無功功率及導(dǎo)線中的電阻等,均能降低電網(wǎng)中的線損。具體途徑如下:①合理選擇線路路徑;②合理確定電氣功能用房的位置,變壓器盡量接近負(fù)荷中心,以減少供電半徑;③增大導(dǎo)線截面,充分

利用季節(jié)性負(fù)荷線路;④提高系統(tǒng)的功率因數(shù),提高設(shè)備的自然功率

因數(shù),以減少對超前無功的需求,安裝無功補償裝置,容量大且平穩(wěn)的負(fù)荷實行就地補償方式,容量較小或斷續(xù)的負(fù)荷宜采用變壓器低壓側(cè)集中補償方式。

3?? 結(jié)束語

在對建筑電氣進(jìn)行設(shè)計的過程中,要充分考慮各種可行的技術(shù)措施,同時,在選用節(jié)能的新設(shè)備時,應(yīng)具體了解其原理、性能、效果,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后,再合理選定節(jié)能設(shè)備,以真正達(dá)到有效節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王明磊;劉金合;王曉;周美美.建筑電氣節(jié)能設(shè)計及應(yīng)用.河南科技.2012-09-25 09:37

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