【摘要】能源問題不僅僅是我國的問題,也是全球性的重大問題。節(jié)約能源已刻不容緩,本文論述了建筑電氣節(jié)能設計的一些主要措施。
【關鍵詞】照明節(jié)能;供配電設計;電機節(jié)能;變壓器能效
1.前言
節(jié)約能源,保護環(huán)境,是我們國家長遠的重要國策,也是世界各國重點關注的課題。相關資料統(tǒng)計證實:我國GDP每增長1%,消耗能源增加1.5%,而較為合理的比例應是GDP增長1%,消耗能源只增加0.8%。由此可知中國實體經(jīng)濟的高速增長是建立在高耗能基礎上,以犧牲環(huán)境作為代價的。作為高能耗大戶的建筑耗能已經(jīng)成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要障礙,建筑節(jié)能已成為我國當前一項刻不容緩的任務。因此,國務院提出了建設“資源節(jié)約型社會”的目標,大力推廣“節(jié)能省地型建筑”,在“十二五”規(guī)劃綱要中,再次將建筑節(jié)能工程列入國家十大節(jié)能工程。足見建筑節(jié)能現(xiàn)今的重要意義,建筑節(jié)能已成為社會發(fā)展的必然要求。
2.建筑電氣節(jié)能措施
2.1 照明的節(jié)能設計
照明節(jié)能設計就是在保證不降低作業(yè)視覺要求、不降低照明質(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,通常的節(jié)能措施有以下幾種:
2.1.1 自然光得到充分利用,是照明節(jié)能的主要方式之一。照明設計時,應充分利用自然光,白天盡量少開燈。室內(nèi)的墻壁應潔白干凈,提高光的反射率,增加亮度。在建筑內(nèi)充分合理應用自然光,盡量減小照明的照度、色溫、顯色指數(shù),使之能與室內(nèi)照明有機的結(jié)合,從而大大減少人工照明的成本。
2.1.2 采用高效光源,燈的效率是指所消耗的電能中有多少可轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?。燈的效率越高,達到同一照度時就越省電。如白熾燈發(fā)光效率為15Lm/W,熒光燈為60Lm/W,因此在可以采用熒光燈的場所盡量不采用白熾燈。
2.1.3 燈具控制方式的改進,減少燈具利用率,采用節(jié)能型開關或裝置也是一種不錯的節(jié)能途徑。依據(jù)各種照明特點可采取分區(qū)燈光控制或適當增加開關點,盡量使燈具在沒必要的情況下少用。如客房床頭燈可采用調(diào)光開關,應急照明可以采用節(jié)能自熄開關,公共地方可采用程序控制或光電、聲控式開關,高級客房可采用節(jié)能鑰匙開關,樓道、走廊燈可采用節(jié)能自熄型開關。
2.1.4 低能耗、高性能的光源用電附件的選用。比如,電子變壓器、電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器等,熒光高壓汞燈優(yōu)先采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器,緊湊型熒光燈宜用電子鎮(zhèn)流器。
2.1.5 照明設計規(guī)范(《建筑照明設計標準》GB50034—2004)規(guī)定了各種場所的照度標準、亮度標準、照明功率密度等等。照度計算及照明功率密度值的標注也很重要,而我們往往在實際電氣照明設計中往往忽略了這一點。照度標準值不可以隨意提高,也不宜隨意降低。設計時應根據(jù)實際需要,去挑選最為合適的照度,使單位面積的燈具功率得到有效地控制。
2.1.6 正確選擇照明燈具,如白熾燈采用T8型電子熒光燈管。熒光燈在加罩前后的照度相差很大,甚至能達到1倍多,并且經(jīng)傘狀罩反射后,光線可以得到充分利用。設計中宜選用適合國家標準并具有生產(chǎn)許可證的企業(yè)生產(chǎn)的照明燈具。
2.1.7 照明燈具的合理布置是電氣照明設計中必不可少的節(jié)能環(huán)節(jié)。被照物面上的照度與照射距離關系非常密切,如白熾燈距被照面為50cm、75cm時,照度相差50%;間距為75cm、100cm時相差40%。因此,燈具不應裝得過高。
2.1.8 加強燈與照明器的清潔與維護工作,燈與照明器積塵嚴重時,照度會明顯降低,浪費電能。特別是廠房的照明應當重視燈與照明器的清潔工作,并作為常規(guī)性的生產(chǎn)管理的內(nèi)容之一。
2.2 提高變壓器的效能
2.2.1 盡量選用低損耗、高效能的變壓器,少選用或不選用高能耗的變壓器。
據(jù)有關資料統(tǒng)計表明,我國電網(wǎng)每年運行的35kV和10kV及以下配電變壓器總耗能約占當年總發(fā)電量的2~3個百分點。因節(jié)能變壓器具有重量輕、低損耗、低噪音、高效率、抗沖擊、運行穩(wěn)定、節(jié)能顯著等優(yōu)點,能節(jié)約大量的能源,對降低噪音水平也相當有效,變壓器節(jié)能潛力巨大。因此,電氣設計時宜選低損高效的節(jié)能型變壓器。
2.2.2 根據(jù)負載選擇適合容量的變壓器。
變壓器平均負載系數(shù)應大于70%;平均負載系數(shù)常小于30%時,應酌情調(diào)換小容量變壓器;電力變壓器長期過輕負載運行,不僅使變壓器的容量沒有得到充分利用,并且降低了變壓器的運行效率(增加損耗率)。這對變壓器的運行和投資來說都是一種浪費。
2.2.3 提高功率因數(shù),以提高變壓器輸送有功功率的能力。
變壓器輸送的有功功率與功率因數(shù)關系如下:(以1000KVA為例)
變壓器額定容量(KVA)負載電流
x
從上表可知:變壓器輸送有功功率隨負載功率因數(shù)降低而減少,而變壓器的負載電流相同,因此對負載進行無功補償,提高功率因數(shù),可提高變壓器的輸送能力,同時也可降低線路損耗。
2.2.4 合理配置負載,盡量減少變壓器的運行臺數(shù)。
2.3 供配電系統(tǒng)的合理設計
根據(jù)用電負荷容量及其分布、負荷的性質(zhì)、用電容量、用電設備特點及負荷等級,合理確定設計方案,使供配電系統(tǒng)能在最佳狀態(tài)下運行,損耗減至最低,以達到節(jié)能的目的。設計應從下面幾個因素考慮:
2.3.1 供配電系統(tǒng)應盡量簡單可靠,低壓同一電壓等級配電級數(shù)不宜多于兩級,高壓不宜多于三級,盡量可能減少因變電級數(shù)過多產(chǎn)生的電能損耗,提高電能質(zhì)量。
2.3.2 供電電壓的合理選擇。同等條件下,電能損耗會隨電壓升高而減小。民用建筑一般用電設備的電壓等級為220/380V,但某些大型、特大型的民用建筑空調(diào)主機為了節(jié)能,經(jīng)方案對比可選擇10(6)KV的制冷設備。
另外,變電所應靠近負荷中心,變壓器容量、臺數(shù)合理選擇,電纜、導線截面的合理選用,提高合理的功率因素等措施都能減少線路及變壓器損耗。
2.4 電機節(jié)能設計
節(jié)能高效電機合理選用,節(jié)能高效電機與一般電機比較,平均耗能減少20%、效率提升2%-7%;超高效效的電機更是比一般節(jié)能的電機效率再提升2%。
電動機的起動時的調(diào)速方式選擇合理,應注意電動機的節(jié)能在電氣設計上都是與其它設備專業(yè)相互配套的,由設備制造廠統(tǒng)一供應。其節(jié)能措施貫徹整個運行過程,提高了電容器的補償,這樣不但減少超前無功輸送而引起的線路損耗,還能減低電機輕載、空載運行。以減少這種電機低效率情況的出現(xiàn)。對功率大的電動機則可用變頻調(diào)速器,提升電機在輕載時的效率,一樣可達到節(jié)能的目標。然而,變頻調(diào)速器的價格偏高,在實際應用中受到不少的限制。采用軟起動器也是一種節(jié)能方式,它啟動平穩(wěn),從啟動至正常運行,電流的變化在三倍之內(nèi),可保證電網(wǎng)電壓的波動在合理范圍之內(nèi),保證電能質(zhì)量同時也達到節(jié)能的目的。
2.5 采用適當?shù)闹C波濾除裝置
采用適當?shù)闹C波濾除裝置,既能滿足無功補償?shù)囊?,又能濾除諧波,節(jié)能降耗效果明顯。
2.6 考慮經(jīng)濟實惠,節(jié)省多余的能源損耗
作為一個合格的電氣設計人員在工程設計時應根據(jù)項目特點及要求,應深刻理解規(guī)范條文,設計時不應一成不變地選用高標準,選規(guī)范的上限值,應重視經(jīng)濟指標,避免設備選型過大,節(jié)省無謂的材料損耗。
3.結(jié)語
節(jié)能是人類長久生存的重要條件,一個永遠無法避免的話題。而建筑的節(jié)能潛在的能力是將是巨大的,建筑節(jié)能貫穿于項目的整體規(guī)劃、設計、施工、投產(chǎn)、運行等周期的全過程。節(jié)能在電氣設計中已成為電氣設計靈魂,作為電氣建設的主要元素的電氣設計人員,應精心考慮設計的精髓,對方案進行多方面對比,從安全、可靠、經(jīng)濟及節(jié)能等各方面綜合考慮,選擇最佳的供配電方案,實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。新的節(jié)能設備選擇上,應深刻理解其原理、性能、功效,經(jīng)技術、經(jīng)濟上的綜合比較,選用能耗低的先進設備,盡量減少中間環(huán)節(jié)的損耗,達到節(jié)能的真正目標,為提升社會和經(jīng)濟的縱合效益作出應有的貢獻。
參考文獻
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[5]周勝,趙凱.《配電變壓器的節(jié)能潛力及評價方法》.
作者簡介:李劍輝(1970—),男,廣東江門人,電氣工程師,研究方向:建筑電氣設計。