建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

姜魏

摘要：建筑電氣中的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中要精心考慮，在滿足各方面功能需求的前提下，反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案，最終總結(jié)出一套行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施， 才能達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。本文重點(diǎn)分析了建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

關(guān)鍵詞：建筑電氣;節(jié)能設(shè)計(jì);措施

前 ?言

我國是一個(gè)能源消費(fèi)大國，能源相對(duì)短缺，節(jié)能問題一直是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，這些規(guī)范及法規(guī)明確了電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，并為電氣節(jié)能設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和方向。建筑電氣中的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中要精心考慮，達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。

一、供配電系統(tǒng)及電器產(chǎn)品的節(jié)能措施

1.合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)

根據(jù)負(fù)荷容量、供配電距離及分布、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和選擇供配電電壓， 供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單可靠， 同一電壓供電系統(tǒng)變配電級(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)。變電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心， 以縮短配電半徑， 減少線路損失。根據(jù)負(fù)荷情況， 可切除部分變壓器， 從而降低損耗。 根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)，其接線應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷變化時(shí)， 按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活投切變壓器。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流密度合理選擇導(dǎo)線截面， 一般按年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小原則確定經(jīng)濟(jì)電流密度。

2.提高功率因數(shù)， 減少電能損失

提高功率因數(shù)的意義： 可減少線路損失;可減少變壓器的銅損;可減少線路及變壓器的電壓損失;可以增加發(fā)配電設(shè)備的供電能力。

提供功率因數(shù)的措施：減少供用電設(shè)備的無功消耗， 提高自然功率因數(shù);用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。

3.無功功率補(bǔ)償

對(duì)配電變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償可提高功率因數(shù)， 有利于節(jié)能降耗， 補(bǔ)償后功率因數(shù)均大于 0.95。

4.電力電纜的選擇

電力電纜材質(zhì)的選擇： 電纜線路的有功電能損耗為三相電路中有功功率損耗與最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù)的乘積。而有功功率損耗的大小主要取決于線路的電阻和感抗， 即導(dǎo)體材質(zhì)、 截面積及絕緣形式。相對(duì)于鋁導(dǎo)體， 銅導(dǎo)體的導(dǎo)電率高且能耗低， 因此， 銅芯電力電纜在工程設(shè)計(jì)中被廣泛使用。按經(jīng)濟(jì)電流選擇： 電纜截面的選擇除技術(shù)條件外， 另一個(gè)方面是經(jīng)濟(jì)條件， 即按經(jīng)濟(jì)電流選擇。電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域逐步同國際接軌， 陸續(xù)等同或等效采用國際電工標(biāo)準(zhǔn)，推廣應(yīng)用《電力電纜截面的經(jīng)濟(jì)最佳化》標(biāo)準(zhǔn)。

5.配電變壓器的節(jié)能措施

變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是降低損耗， 提高運(yùn)行效率， 具體有以下幾項(xiàng)措施：

5.1 合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)時(shí)， 應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況， 綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用， 對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配， 選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器， 使其工作在高效區(qū)內(nèi)。一般情況下負(fù)荷率在 0 . 3～ 0 . 75時(shí)， 是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū); 負(fù)荷率在 0 . 5～ 0 . 6時(shí)， 變壓器效率最高。負(fù)荷一定時(shí)， 功率因數(shù)越高變壓器效率亦越高。

5.2 選用節(jié)能型變壓器后， 更換或改造高耗能的變壓器。新建或改建工程應(yīng)選用 SL7 ， S9 ， SC （ B ） 9等節(jié)能型變壓器。

6.采取抑制諧波的技術(shù)措施

隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，大量照明用的氣體放電燈及電子鎮(zhèn)流器、生活日用電氣中變頻空調(diào)器、計(jì)算機(jī)等非線性設(shè)備以及變頻水泵、變頻風(fēng)機(jī)等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，均向電網(wǎng)輸送了大量的高次諧波。諧波的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)或水泵的電動(dòng)機(jī)效率降低、發(fā)熱增加， 從而縮短其使用壽命; 使變壓器產(chǎn)生附加損耗，從而引起過熱， 使絕緣介質(zhì)老化加速，導(dǎo)致絕緣損壞; 諧波電流會(huì)引起電氣設(shè)備及配電線路過載導(dǎo)致短路，甚至引發(fā)電氣火災(zāi)。

諧波的抑制方法很多， 常用的方法有增加換流裝置的脈動(dòng)數(shù)、加裝交流濾波裝置、改善三相不平衡度、在用戶進(jìn)線處加裝串聯(lián)電抗器、采用有源濾波器/無源濾波器等新型濾波措施。諧波抑制措施的選擇要根據(jù)濾波達(dá)標(biāo)的水平、效果、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)成熟度等綜合比較后確定， 從而抑制高次諧波造成的系統(tǒng)發(fā)熱和損耗，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的節(jié)能。

7.節(jié)電裝置的應(yīng)用

自動(dòng)穩(wěn)壓型交流電源集中控制節(jié)電裝置， 采用“電磁平衡原理”節(jié)電技術(shù)， 通過裝在內(nèi)部的 LC無源濾波器抑制高次諧波造成的系統(tǒng)發(fā)熱和損耗， 吸收系統(tǒng)內(nèi)部的失真電能并轉(zhuǎn)化成為有用電能，通過裝置本身的感抗和負(fù)荷系統(tǒng)的感抗形成互感， 可提高負(fù)荷系統(tǒng)電能的利用率， 即提高功率因數(shù)。節(jié)電裝置串聯(lián)接入電力系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)輸入電能進(jìn)行集中控制與多方位管理， 改善電能質(zhì)量，將供電參數(shù)調(diào)整到負(fù)荷設(shè)備最適合的工作狀態(tài)。

8.太陽能光伏發(fā)電

太陽能是一種取之不盡、 用之不竭的清潔能源， 太陽每秒鐘釋放出來的能量，相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)能源總消耗量的 3 . 5萬倍。然而太陽能必須被高效地收集并轉(zhuǎn)化為熱能、 電能等常規(guī)能源，才能被充分利用。國家《電力法》規(guī)定， 鼓勵(lì)各企業(yè)使用清潔能源及可再生能源， 如風(fēng)能、水能、太陽能等。太陽能是容易直接獲取的清潔能源之一， 太陽光伏發(fā)電就是利用光伏效應(yīng)把太陽光能直接轉(zhuǎn)化成電能的供電模式。隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展完善和日趨成熟， 該系統(tǒng)將會(huì)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前中新生態(tài)城幾乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太陽能光伏發(fā)電裝置及太陽能熱水。

二、照明系統(tǒng)方面的節(jié)能

1.選用合適的照明方式

在同一照明區(qū)間內(nèi)， 優(yōu)先選用分區(qū)一般照明，根據(jù)視覺作業(yè)的要求，按需分設(shè)照度標(biāo)準(zhǔn)值， 改變照度標(biāo)準(zhǔn)值單一的情況， 切合實(shí)際，避免浪費(fèi)， 有效節(jié)能。一般照明可按需增設(shè)局部照明， 高照度區(qū)采用混合照明。

2.照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

照明供電盡可能采用三相四線制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 將照明負(fù)荷均勻地分配到三相電路中， 采用三相四線制線路供電比單相二線供電可減少線路損失 85 %。

3.選用高光效長(zhǎng)壽命節(jié)能型光源

高光效光源主要指氣體放電燈。一般室內(nèi)的照明優(yōu)先選用熒光燈。發(fā)光二極管 （ LED）以其長(zhǎng)壽命 （可達(dá) 100 000 h），良好的顯色性，無頻閃， 響應(yīng)時(shí)間短，耐振動(dòng)，耐氣候， 使用安全等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)要求開啟型熒光燈具效率不小于 75 %， 格柵型燈具效率不小于 60 %，氣體放電燈的整體功率因數(shù)不得低于 0 . 9 ，鎮(zhèn)流器自身功耗不大于光源標(biāo)稱功率的 15%。

4.太陽能燈的利用

太陽能照明是將太陽能輻射轉(zhuǎn)化成電能，再將它應(yīng)用到照明系統(tǒng)。太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生二次污染，并且照明的工作電壓只有 12 V ～ 24 V， 對(duì)人體沒有任何的危害性。太陽能照明系統(tǒng)采用微電腦智能化控制， 全部自動(dòng)化，無需人員看管，常用光感系統(tǒng)， 做到天黑亮燈， 天亮熄燈。并且太陽能照明工程后期工作運(yùn)行費(fèi)用低， 供電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。太陽能燈具使用壽命長(zhǎng)， 光源為冷光源， 不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，對(duì)植物沒有任何影響。采用太陽能發(fā)電技術(shù)， 供建筑物的外檐泛光照明、 戶外路燈照明及戶外廣告照明等用電，既節(jié)約了電能， 又節(jié)約了敷設(shè)電纜等帶來的人力、 財(cái)力。

三、電氣專業(yè)其他方面的節(jié)能措施

保持三相平衡， 使最大不平衡相負(fù)荷不超過三相平均負(fù)荷的 15%; 最小相負(fù)荷不小于三相負(fù)荷平均值的 85%。另外， 大樓投入使用時(shí)盡量保持三相平衡。限制諧波，如變頻設(shè)備、 照明燈具電感鎮(zhèn)流器等， 訂貨時(shí)盡量選用低諧波設(shè)備，要求燈具鎮(zhèn)流器諧波含量不大于 20 %。

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