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建筑电气节能设计措施探

摘要:随着经济社会不断发展,我们的用电量也在不断加大,国家电能也越来越紧张,为了贯彻国家对电能节约的号召,同时保护环境,当前,党中央提出了建设“资源节约型”社会的目标,大力推广“节能省地”型建筑,在“十一五”规划纲要中,首次将建筑节能工程列入国家十大节能工程。建筑电气能耗在建筑能耗中占有相当大的比例,因此,建筑电气的节能设计就显得尤为重要。有必要对建筑电气节能设计进行研究。本文从多个方面探讨了建筑电气节能设计的措施。

    关键词:建筑;电气;设计;节能
 
1   建筑电气的现状和节能设计基本原则
    由于我过人口众多,能源相对短缺,同时能源浪费也相应很严重,作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出,能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。
    节约电能,也就成为民用建筑电气设计的焦点。本人认为,建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则:
    1.1满足建筑物的功能
    即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求,如娱乐场所的一些电气设施的用电,展厅的工艺照明及电力用电等。
    1.2考虑实际经济效益
    节能应按国情考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的部分投资,能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
    1.3节省无谓消耗的能量
    节能的着眼点,应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的,再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗,又如量大面广的照明容量,宜采用先进技术使其能耗降低。因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
 
2   建筑电气节能措施
    2.1照明系统的节能
    照明节能设计,就是在保证视觉要求和照明质量的前提下,力求减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能,有以下几种节能途径:
    2.1.1选用高效光源
    照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改,这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切,在满足照明质量的前提下,一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯,高大车间、厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
    2.1.2选用高效性能的电气附件
    荧光灯用电感镇流器一般功率为灯管额定功率的20%,高强度气体放电灯(HD)的镇流器功率为额定功率的15%~16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较。具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点。比电感镇流器节电10%以上,其本身功耗也比电感镇流器降低50%~75%,综合电输入功率降低18%~23%,节电效果显著。在大面积使用气体放电灯的场所,宜装设补偿电容器,补偿后功率因数不应低于0.9。
    2.1.3选择合理的照明方式
    自然采光是绿色环保的照明方式,也是照明节能的重要途径之一,在设计中电气设计人员应与建筑设计人员密切配,综合考虑利用自然光和室内照明的有机结合,选择合理的照度标准值,把握好照明标准的高、中、低三档的照度值,尽量少用一般照明,可考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统,使灯光物尽其用,从而达到节能的目的。
    2.1.4采用合理的控制方式
    充分利用天然光的照度变化,决定电气照明点亮的范围,实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点,改变全开习惯,在特定的时间和地点控制照明提供的照度,可有效地节能;采用各种类型的节电开关,如在旅馆客房设置节能控制型总开关,对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯(应急照明除外)采用节能自熄开关等;公共场所、室外照明,可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置。
    2.1.5积极推广使用新型光源
    发光二极管(LED)被称为“绿色光源”,白光LED理论发光光效可达200lm/w,目前实验室里已经达到100lm/w;50lm/w的产品已经进入市场,较同等亮度的白炽等耗电量减少约80%,节电潜力巨大;随着LED的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与LED光源结合,发光光纤现在已经在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰中广泛应用;室外照明可选用太阳能灯具。
    2.2动力设备系统的节能
    作为动力源的电动机,从家用电器到民用建筑内部以及各行各业中均用得比较普遍,其耗电量极大。减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数,主要可以从以下几个方面着手:
    2.2.1采用高效率电动机
    采取各种切实可行的措施,减少电动机的部分损耗(主要为空载损耗及负载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。
    2.2.2根据负荷特性合理地选择电动机。首先要了解负荷的特性,然后根据电机的工作环境及负载特点选用合适的电动机,避免“大马拉小车”的现象出现,以提高电动机运行的效率和功率因数。
    2.2.3轻载电动机采取降压运行,对经常处于轻负荷运行的电动机,应采用三角-星切换装置。当负荷系数低于0.3时,将三角形接法的电动机改为星形接法,可以达到良好的节电效果。对于经常轻载(负载率小于0.4)的生产机械,也可采用具有启动功能的轻载节电器,以达到“轻载降压运行节电”的目的。
    2.2.4根据负载情况对电动机采取就地补偿
    对距离供电点较远的大、中容量连续运行工作机制的电动机,应采取电动机的无功功率就地补偿装置。单台对单台电动机补偿容量不宜过大,以免产生自励磁过电压。
    2.2.5改进控制方式,提高运行效率
    对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电机,是节电的有效方法。交流电动机调速分为变极调速、变频调速和变转差率调速三种方式,节电效果以变频调速最为明显。在水泵、风机、压缩机、电梯等机械上应用变频器不但可以节约大量电能,还可以提高控制质量及产品数量,是实现机电一体化的重要手段。
    2.3供配电系统的节能
    供配电系统的节能包含尽可能地减少在输送、转换、运行过程中的损耗及使用中的节能。
    2.3.1减少变压器的功率损耗
    变压器的有功功率损耗按下式表示:ΔP=P0+β2PK式中:ΔP为变压器有功损耗(kW);P0为变压器的空载损耗(kW);PK为变压器的有载损耗(kW);β为变压器的负载率。
    ①降低空载损耗。P0作为变压器的空载损耗,又称为铁损,他是由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料和铁芯制造工艺等有关,而与负荷大小无关,所以变压器应选用节能型的油浸变压器或干式变压器,它们均采用优质冷轧取向硅钢片,由于“取向”处理时硅钢片的磁畴方向接近一致,以减少铁芯的涡流损耗,45°全斜接缝结构使接缝密合性好以减少漏磁损耗。
    ②降低负载损耗。PK为变压器额定负载传输的损耗又称为变压器线损,其值取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,因此需要考虑选用阻值较小的绕组,如选用铜芯变压器等。
    ③选择适宜的负载率。根据公式β=S/Sn,Sn为变压器额定容量,S为变压器运行中的实际容量,β2PK用微分求其极值时,是在β=50%时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损,并未减少变压器的铁损,因此也不是最节能的。综合多方面因素,同时考虑变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75%~85%之间。
    ④优化变压器的运行方式。对负荷进行合理分配,选择容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效低耗区,同一变电站的变压器尽量并联运行,根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数。另外,还需考虑控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波,降低高次谐波值,减少变压器、电动机、线路等的损耗,降低变压器的运行环境温度,平衡三相负荷,合理选择变压器的接线方式等因素。
    2.3.2降低线路损耗。当电网输送电能时,在网络中就产生功率损耗,其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数,减少电网的无功功率及导线中的电阻等,均能降低电网中的线损。具体途径如下:①合理选择线路路径;②合理确定电气功能用房的位置,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电半径;③增大导线截面,充分
利用季节性负荷线路;④提高系统的功率因数,提高设备的自然功率
    因数,以减少对超前无功的需求,安装无功补偿装置,容量大且平稳的负荷实行就地补偿方式,容量较小或断续的负荷宜采用变压器低压侧集中补偿方式。
 
3   结束语
    在对建筑电气进行设计的过程中,要充分考虑各种可行的技术措施,同时,在选用节能的新设备时,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再合理选定节能设备,以真正达到有效节能的目的。

参考文献
    [1]王明磊;刘金合;王晓;周美美.建筑电气节能设计及应用.河南科技.2012-09-25 09:37
    [2]杨磊.民用建筑电气工程中的节能.科技资讯.2010-01-03

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