基于節(jié)能理念的電氣設計優(yōu)化研究
2012-12-31 00:00:00杜愛平
【摘要】介紹了當前能源危機是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，而通過有效的措施降低建筑中的能源消耗可以有效節(jié)約能源。通過對民用建筑中相關(guān)節(jié)能設計原則的總結(jié)分析，提出了幾點有效的電氣節(jié)能設計的措施。
【關(guān)鍵詞】電氣設計；節(jié)能；優(yōu)化研究
0.前言
隨著經(jīng)濟社會水平的快速發(fā)展，能源問題已經(jīng)成為制約人類向前發(fā)展的一個最根本的問題。我國的能源緊張也嚴重制約著經(jīng)濟的發(fā)展。相關(guān)資料顯示，由于電力供應不足，使我國的工業(yè)生產(chǎn)能力得不到應有的發(fā)揮，因此我國將能源開發(fā)與建設作為國民經(jīng)濟建設的戰(zhàn)略重點之一，同時提出在加強能源開發(fā)的同時，必須最大限度地提高能源利用的經(jīng)濟效益，大力降低能源消耗。由此可見，節(jié)約用電具有十分重要的意義。節(jié)約電能包括降低發(fā)電廠的電耗，減少電網(wǎng)電能傳輸和分配中的電耗，減少配電變壓器的電耗，提高建筑電氣節(jié)能等。
1.建筑電氣節(jié)能的現(xiàn)狀及設計中易出現(xiàn)的問題
相關(guān)文獻研究統(tǒng)計顯示，當前建筑能耗已占全社會商品能源總消耗量的30％左右。按照當前建筑能耗消耗速度持續(xù)下去，在繼續(xù)執(zhí)行當前水平比較低的節(jié)能設計標準的基礎(chǔ)之上，那我國的能耗負擔將不斷加重，建筑能耗也不斷加大，治理困難也隨之增加。因此，近年來國家政策中在建筑行業(yè)必須全面進行有效的節(jié)能措施，相應之國家也提出了發(fā)展綠色建筑的口號。建筑節(jié)能具體體現(xiàn)在以下幾方面：選址、規(guī)劃、設計、建造和使用過程中，嚴格執(zhí)行民用建筑節(jié)能的標準，加強節(jié)能設備的運行管理，科學合理地設計民用建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統(tǒng)的運行效率，同時充分利用可再生能源，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。貫徹落實全面建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，設計、施工、各級監(jiān)督管理部門、開發(fā)商、運行管理部門、用戶等各個環(huán)節(jié)必須嚴格按照國家的節(jié)能政策和節(jié)能標準的規(guī)定，將建筑節(jié)能真正落到實處。
就目前電氣設計水平而言，在建筑電氣設計中存在以下主要的問題。即：設備運行負荷計算不準確、設備的選型與實際不相符合、漏電開關(guān)極數(shù)選擇等問題。而改善這一系列問題就需要規(guī)范建筑電氣節(jié)能的設計、施工、驗收、使用維護及日常管理等各個環(huán)節(jié)，制定出可操作性強、便于實施和審核檢查的一整套科學體系，使之更好地指導和規(guī)范建筑節(jié)能，推動建筑節(jié)能沿著平穩(wěn)有序的軌道健康發(fā)展。
2.當前民用建筑電氣工程中節(jié)能設計的原則總結(jié)
2.1首先應該遵循實際性的原則
所謂實際性，即是應根據(jù)民用建筑物自身的用途出發(fā)，在滿足民用建筑物的實際功能的基礎(chǔ)上，來做出切實可行、符合實際的民用建筑電氣節(jié)能的設計。
2.2其次應該做到適用性的原則
適用性是民用建筑工程電氣設計必要考慮的要素。它是基于滿足在民用建筑物內(nèi)創(chuàng)造優(yōu)良的人工環(huán)境而提供必要的條件，也為民用建筑設備的正常運行提供必需的動力；同時按照民用建筑用電設備對于負荷的容量、電能的質(zhì)量以及供電可靠性等方面的實際要求，不斷優(yōu)化供配電的設汁，從而促進電能的合理利用。
2.3再次應該綜合考慮投入和產(chǎn)出的經(jīng)濟性
民用建筑在考慮節(jié)能設計時，必須時刻注意不能為了節(jié)能而忽略實際經(jīng)濟狀況。要做到此點，就應按照實際的經(jīng)濟條件，盡量滿足民用建筑工程電氣設計的節(jié)能要求，切記不可盲目地甚至過高地不斷增加投資額或者不斷增加民用建筑工程運營的成本來節(jié)能。通過分析和考慮到民用建筑節(jié)能的經(jīng)濟效益，投資成本應在比較短的時期內(nèi)收回。
2.4以節(jié)能效果為最終的目標
民用建筑節(jié)能應立足于減少能量無謂的消耗。所以，在設計時可以先查找出與民用建筑工程功能沒有相關(guān)的能量消耗，再充分考慮采取相應的行之有效的節(jié)能措施。
3.電氣設計中關(guān)鍵節(jié)能措施應用分析
3.1變配電變壓器的節(jié)能措施
相關(guān)研究表明，變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗兩大部分。首先是降低無功損耗，而無用功可通過無功功率經(jīng)濟當量kq換算為等效有功損耗，因此變壓器的有功損耗加上無功損耗所換算的等效有功損耗，稱為變壓器有功損耗換算值。具體可以通過在變壓器的選型、散熱效果上面合理的進行設計，力求做到安全性和節(jié)能性并存。
3.2減少電氣配電線路中電能的損耗措施
配電線路電能的損耗取決于線路的阻抗和電流，其公式為：
ΔP=3I2R×10-3
在實際項目中，線路上電流一般是不變的，要減少線損，只能盡量減少線路電阻。線路的電阻R=ρL/S，即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。由上述公司分析可知，可以從以下幾個方面對其進行改進設計。
首先可以盡量選用電阻率ρ較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之。
其次應該盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線，少走彎路。另外，變電所應設置在負荷中心，同時各層配電間、配電箱也應盡量設置在負荷中心，減少線路的長度。
最后可以增大導線截面積。對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定性、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。通過增大導線的截面積，雖增加了線路費用，但由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮是較合算的。
3.3建筑照明的節(jié)能設計措施
照明節(jié)能的基本原則有以下幾點，一是保證不降低生產(chǎn)、二是作業(yè)視覺要求，三是不降低照明質(zhì)量，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度地利用光能。為了使照明設計達到顯著的節(jié)能效果，可以從以下幾個方面進行改進設計。
首先可以根據(jù)視覺作業(yè)要求，確定合理的照明標準，不同場所應有目的性地進行照明設計。即在同一房間內(nèi)，可分為工作區(qū)、交通區(qū)、非重要區(qū)等，以便在選擇照度時區(qū)別對待。而當工作區(qū)的某一部分或幾部分需要高照度時，可采用分區(qū)照明方式；要求高照度的場所，可設局部照明。在工作位置經(jīng)常要變動的房間，可采用燈具位置可靈活調(diào)整的照明系統(tǒng)。
其次是充分利用自然光，白天以天然光為主，當天然光不足時輔以恒定的人工照明，做到充分、合理地利用自然光，使之與室內(nèi)人工照明有機地結(jié)合，從而大大節(jié)約人工照明電能。
再次可以為充分利用光源發(fā)出的光通量，在燈具選用時，應注意選用配光合理、效率高、利用系數(shù)高的燈具，優(yōu)先采用光通衰減少、終止光通量保持率高的燈具。例如，在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般房間（場所）應優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈（如T5、T8）及緊湊型熒光燈，相比于普通白熾燈具有更好的節(jié)能效果。
最后可以響應國家大力推進節(jié)能燈的政策，通過大面積使用氣體放電燈的場所推廣使用能耗低、性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器及電子變壓器等。當采用電感鎮(zhèn)流器時，宜在燈具內(nèi)裝設補償電容器，提高功率因數(shù)。通過手動控制、時間控制、光敏控制、微機控制等互相協(xié)調(diào)統(tǒng)一同坐，使得在不同的階段開閉不同的照明，這是一種顯著的通過室內(nèi)人員對電源的管理而實現(xiàn)節(jié)能的現(xiàn)象，應該大力發(fā)展。
4.小結(jié)
本文首先分析介紹了當前能源危機是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，而通過有效的措施降低建筑中的能源消耗可以有效節(jié)約能源。通過對民用建筑中相關(guān)節(jié)能設計原則的總結(jié)分析，提出了幾點有效的電氣節(jié)能設計的措施。希望在國家節(jié)能減排的大趨勢下，建筑電氣設計行業(yè)中節(jié)能措施能夠越來越多的應用到實際工程中，最終實現(xiàn)節(jié)能減排的遠大目標。 [科]
【參考文獻】
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