淺析電氣行業(yè)的節(jié)能技術(shù)

楊振

【摘 ?要】電氣設(shè)備在使用中不管是在民用還是在非民用領(lǐng)域都存在不節(jié)能的現(xiàn)象。所以，既要宣傳好節(jié)約用電的習(xí)慣，又要從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理等最初的環(huán)節(jié)規(guī)劃和落實(shí)好產(chǎn)品的定位，使產(chǎn)品著眼于綠色環(huán)保、節(jié)能、可再生能源利用等。使電氣設(shè)備具有節(jié)約能源、減少能源消耗的功能。貫徹實(shí)施“十一五”規(guī)劃目標(biāo)。從變壓器到終端產(chǎn)品照明燈具一系列電氣設(shè)備都盡可能延長(zhǎng)其設(shè)備壽命，減少能耗，充分考慮新能源的利用，研制出適合中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。既要使電氣設(shè)備節(jié)能，還要控制造價(jià)，這就是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的產(chǎn)物。節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，對(duì)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】電氣;節(jié)能;照明

電氣節(jié)能技術(shù)為高速增長(zhǎng)的能源消耗最大限度的節(jié)約了資源，減少了電量的使用，避免了不必要的浪費(fèi)，提高人民的生活水平，緩解了國(guó)家能源越來越重的負(fù)擔(dān)，使電氣設(shè)備壽命延長(zhǎng)，耗電量減少，更合理的使用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地緣能、海水潮汐能等清潔、可再生的能源。培養(yǎng)使用者良好的節(jié)能習(xí)慣，合理使用電氣設(shè)備，不浪費(fèi)每一度電。在大量技術(shù)人員的努力下，近年來也研發(fā)出大量的新技術(shù)，從 10KV 變壓器直到末端的照明燈具，涉及到建筑電氣的各個(gè)領(lǐng)域。電氣節(jié)能技術(shù)前景比較樂觀，需求量比較大，是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

電氣節(jié)能技術(shù)是能源節(jié)約領(lǐng)域相對(duì)古老而又嶄新的課題。電氣方面的節(jié)能一直在運(yùn)用并不斷更新，對(duì)電氣節(jié)能技術(shù)方面的需求也越來越高。所以，市場(chǎng)也要求電氣產(chǎn)品在方方面面都需要向節(jié)能方向發(fā)展，從發(fā)電、輸電、變電、配電、送電直至終端產(chǎn)品，都需要從節(jié)能的角度出發(fā)，研制出適合中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。既要使產(chǎn)品節(jié)能，還要控制造價(jià)，這就是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的產(chǎn)物。節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，對(duì)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀具有重要意義。

一、節(jié)能方面的目前狀況

1、電氣存在不節(jié)能的現(xiàn)象

（1）民用產(chǎn)品中不節(jié)能的現(xiàn)象

近年來，由于國(guó)家對(duì)節(jié)電家電電氣產(chǎn)品不斷推出的惠民政策工程，使消費(fèi)者對(duì)節(jié)電家電的關(guān)注度不斷提升，購(gòu)買與使用這類產(chǎn)品的人群越來越廣。但在使用過程中由于部分消費(fèi)者相關(guān)知識(shí)缺乏，不能采取科學(xué)的方法，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的節(jié)能優(yōu)勢(shì)無法充分發(fā)揮，甚至出現(xiàn)節(jié)能家電不節(jié)能現(xiàn)象。例如：洗衣機(jī)浸泡時(shí)間越長(zhǎng)越易清洗，這種說法很不科學(xué)。洗滌時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則會(huì)損壞衣物的纖維，還會(huì)無謂地消耗電能和水資源;冰箱不能只關(guān)心日耗電量，而不管其它相關(guān)因素，忽略壓縮機(jī)功率.一些節(jié)能冰箱為了降低單位時(shí)間內(nèi)的耗電量，往往會(huì)采取“小馬拉大車”的做法，降低壓縮機(jī)的功率。這樣雖然表面上看起來在相同時(shí)間內(nèi)耗電量降低了，但由于壓縮機(jī)的輸出功率很小，不僅會(huì)導(dǎo)致制冷速度慢、影響食物儲(chǔ)藏質(zhì)量，還會(huì)因?yàn)橹评鋾r(shí)間延長(zhǎng)而導(dǎo)致耗電增加;一般人認(rèn)為平板電視設(shè)計(jì)精巧，耗電量不大，其實(shí)平板電視耗電量一點(diǎn)都不低，比傳統(tǒng)CRT電視要高出很多。一般平板電視的能耗都在200瓦左右，只用遙控器開關(guān)機(jī)時(shí)不能只用遙控器，而應(yīng)該關(guān)閉電視機(jī)上的電源。因?yàn)檫b控關(guān)機(jī)并沒有切斷電源，電視實(shí)際上處于待機(jī)狀態(tài)，同樣在耗電.

（2）非民用產(chǎn)品中不節(jié)能的現(xiàn)象

為數(shù)不少的工程項(xiàng)目由于負(fù)荷計(jì)算不合理或用電數(shù)據(jù)不全導(dǎo)致變壓器選擇過大、照明光源選擇不當(dāng)、照度設(shè)計(jì)不合理、建筑物室內(nèi)照明及空調(diào)等未考慮節(jié)能控制方式、有的照明節(jié)能指標(biāo)難以達(dá)到、立面照明及庭院照明未設(shè)光控環(huán)節(jié)（管理不善時(shí)白天也亮，白白浪費(fèi)大量的電能）、風(fēng)機(jī)及水泵起?？刂苾H設(shè)手動(dòng)控制、電制冷機(jī)組的臺(tái)數(shù)選擇未重點(diǎn)考慮節(jié)能的因素、電梯未設(shè)群控或其他節(jié)能控制模式、自動(dòng)扶梯未設(shè)節(jié)電感應(yīng)控等等。

2、電氣節(jié)能的重要性

建設(shè)部、科技部及國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)于 2006 年下半年發(fā)布了《 “ 十一五 ” 十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見》，其中包括燃煤工業(yè)鍋爐改造工程、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)工程、余熱余壓利用工程、節(jié)約和替代石油工程、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程、能量系統(tǒng)優(yōu)化工程、建筑節(jié)能工程、綠色照明工程、政府機(jī)構(gòu)節(jié)能工程、節(jié)能監(jiān)測(cè)和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)工程。其中的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程雖然將重點(diǎn)放在以工業(yè)用大容量電機(jī)為主，但仍可從一個(gè)側(cè)面看出電氣節(jié)能的重要性。作為建筑第二大能耗項(xiàng)目的照明，除了自身消耗的電能外，照明燈具產(chǎn)生的熱量又是建筑第一大能耗項(xiàng)目“采暖、空調(diào)”的主要熱源之一。因此，電氣節(jié)能尤其是照明節(jié)能是電氣節(jié)能的重要組成部分。從以上十大重點(diǎn)節(jié)能工程中可以看出，都有電氣的環(huán)節(jié)，有些是直接的，有些是間接或輔助的，所以，電氣節(jié)能在整個(gè)節(jié)能體系中起著至關(guān)重要的作用。

二、電氣節(jié)能的內(nèi)容

電氣節(jié)能的主要內(nèi)容可分為：① 供配電系統(tǒng)的節(jié)能;② 電氣照明的節(jié)能;③動(dòng)力系統(tǒng)電氣設(shè)備的節(jié)能;④計(jì)量與管理。

1、供配電系統(tǒng)的節(jié)能

選擇合理的供電電壓和供電方式，對(duì)供配電系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使供配電系統(tǒng)整體分布合理，變電所位置深入負(fù)荷中心，選用低損耗節(jié)能型的變壓器，減少配電級(jí)數(shù)，縮短供電半徑，計(jì)算負(fù)荷，合理選擇導(dǎo)線截面，減少線路損耗;注重提高設(shè)備運(yùn)行的負(fù)荷率，盡可能使變壓器及電動(dòng)機(jī)類電氣設(shè)備等處在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)（目前國(guó)內(nèi)各類工程變壓器、電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備 “ 大馬拉小車 ” 的現(xiàn)象較為普遍）。單相設(shè)備均勻分配到三相回路，部分對(duì)供配電質(zhì)量要求高的工程項(xiàng)目采用有載調(diào)壓變壓器，在確保供電質(zhì)量的同時(shí)起到節(jié)能的作用;合理設(shè)置集中與就地?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備;根據(jù)需要抑制非線性負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波;盡可能使三相負(fù)荷平衡;提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，合理進(jìn)行無功補(bǔ)償;采取抑制和消除諧波的措施等。

2、電氣照明的節(jié)能

（1）燈具光源的節(jié)能

根據(jù)不同工程的使用要求合理選用高效節(jié)能型光源，盡可能不選白熾燈（自2015年10月1日北京市建設(shè)工程中白熾燈由限制使用改為禁止使用）。以下簡(jiǎn)單介紹LED燈、無極燈、高強(qiáng)度氣體放電燈、緊湊型熒光燈四種節(jié)能光源。常用光源分類如圖1-1所示。

LED（Light Emitting Diode ?發(fā)光二極管）作為第四代新光源，同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長(zhǎng)100倍。并且其顏色純度高且色彩十分鮮艷，并可任意變幻出絢麗的色彩，能達(dá)到傳統(tǒng)光源無法比擬的動(dòng)感效果。

無極燈是Promise Light高頻等離子體放電無極燈的簡(jiǎn)稱，是綜合應(yīng)用光學(xué)、功率電綠色照明節(jié)能技術(shù)和綠色照明智能控制技術(shù) 、等離子體學(xué)、磁性材料學(xué)等領(lǐng)域最新科技成果研制開發(fā)出來的高新技術(shù)產(chǎn)品，與節(jié)能燈、金鹵燈、高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源相比，具有顯著的優(yōu)越性。是一種高光效、長(zhǎng)壽命、高顯色性，代表照明技術(shù)未來發(fā)展方向的新型光源。

高強(qiáng)度氣體放電燈（HID）以金屬鹵化物燈為代表，適用于體育場(chǎng)館、道路、廣場(chǎng)等。這類場(chǎng)所范圍廣，使用光源多，節(jié)能效果顯著。美國(guó)最新研制的脈沖啟動(dòng)型（Pulse Start）金鹵燈，比普通美式金鹵燈提高光效15%～20%，延長(zhǎng)壽命50%，改善了光通維持率，配電感鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器即可啟動(dòng)。

直管熒光燈適用于較低矮的室內(nèi)場(chǎng)所，如辦公室、場(chǎng)館輔助用房。

緊湊型熒光燈以緊湊型熒光燈（包括H型、U型、D型、環(huán)形等）為主，替代白熾燈，適用于辦公、場(chǎng)館輔助用房、門廳、走廊等場(chǎng)所。

（2）控制方式的節(jié)能

盡可能多設(shè)置開關(guān)點(diǎn)，使燈具開關(guān)控制靈活，方便、節(jié)能;大進(jìn)深房間或商場(chǎng)、大廳等大空間照明采用分區(qū)、分級(jí)控制，充分利用自然光，以節(jié)約電能;居住建筑樓梯間、內(nèi)走道等采用聲控開關(guān)，室外有關(guān)的照明燈具采用光控開關(guān)等節(jié)能控制;賓館類建筑的客房均采用節(jié)能控制開關(guān);個(gè)別檔次高的項(xiàng)目采用照明控制系統(tǒng)等。

3、 動(dòng)力系統(tǒng)電氣設(shè)備的節(jié)能（電動(dòng)機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、 給排水系統(tǒng)、電梯、典型建筑設(shè)備等）

（1）空調(diào)設(shè)備節(jié)能

監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于目前的空調(diào)工程中根據(jù)不同空氣處理段采用的控制環(huán)節(jié)主要有溫度控制、濕度控制、送風(fēng)量和新風(fēng)量控制、壓力和壓差控制環(huán)節(jié)等，采用各種隔離的控制方案。為此需要在通風(fēng)、空調(diào)機(jī)組選裝溫度、濕度、壓差、二氧化碳等測(cè)量傳感器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器以及送、排風(fēng)機(jī)電控箱開關(guān)觸點(diǎn)等執(zhí)行器.

（2）給排水設(shè)備節(jié)能

給水系統(tǒng)：水位傳感器，變頻水泵，澆灑場(chǎng)地用泵及電磁閥，一次/二次加壓水泵等接入建筑設(shè)備節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)。由變頻水泵自帶就地控制系統(tǒng)，建筑設(shè)備節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)只監(jiān)不控，故障報(bào)警。對(duì)于其它水泵，需要監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警和手自動(dòng)狀態(tài)。對(duì)澆灑運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地用水泵，根據(jù)時(shí)間表程序聯(lián)鎖控制室外電磁閥的開關(guān)。當(dāng)給水箱的水位進(jìn)行監(jiān)視，超高和超低報(bào)警向中央管理操作站發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

排水系統(tǒng)：由于污水泵一般自帶就地控制系統(tǒng)，建筑設(shè)備節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)只監(jiān)不控。當(dāng)污水坑的液位達(dá)到超高報(bào)警液位時(shí)，向中央管理操作站發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（3）電梯設(shè)備節(jié)能

監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)實(shí)行群控，以達(dá)到優(yōu)化傳送、控制設(shè)備平均使用率、節(jié)約能耗、優(yōu)化運(yùn)行管理的目的。但由于電梯設(shè)備的特殊性，這種控制一般都是由電梯廠商提供專門控制系統(tǒng)，建筑設(shè)備節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)只監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)、故障報(bào)警信號(hào)以及其它從電梯電控箱可獲得的觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)信號(hào)。

4、計(jì)量與管理（電能計(jì)量、冷熱量計(jì)量、中央空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)量、居住小區(qū)的能耗計(jì)量等）

建筑設(shè)備水、電、氣、冷、熱能消耗量的自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)主要包括對(duì)傳統(tǒng)電表、水表、煤氣表加以改進(jìn)的智能計(jì)量表、數(shù)據(jù)采集顯示控制器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、中央管理操作站、能耗信息管理專用軟件等部分組成，可以自動(dòng)完成抄表、統(tǒng)計(jì)、打印、收費(fèi)、自檢報(bào)警、用戶能耗控制等功能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳自動(dòng)抄表系統(tǒng)采用專網(wǎng)傳輸、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)水、電、氣表的遠(yuǎn)程查抄、計(jì)量和收費(fèi)等功能，還具有通斷控制功能，同時(shí)在系統(tǒng)中增加了各種防護(hù)措施。智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的優(yōu)越性在于：通過集中計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)能耗費(fèi)用完整、合理的分?jǐn)偱c結(jié)算，并取消人工抄取數(shù)據(jù)的費(fèi)用;由于從讀數(shù)到帳單打印全部采用嚴(yán)密、可靠的電子數(shù)據(jù)傳輸，避免了人為讀數(shù)錯(cuò)誤，增強(qiáng)用戶對(duì)計(jì)費(fèi)結(jié)算的信任度;數(shù)據(jù)可以并入BA ?系統(tǒng)共網(wǎng)傳輸、集中管理.

三 、新能源利用

（地源或水源熱泵系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)、蓄熱式電采暖系統(tǒng)、 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、熱電 或熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)等）

1、地源熱泵系統(tǒng)

將大地作為天然的冷熱源載體，利用水與地能進(jìn)行冷熱交換，冬季將地能中的熱量換取出來，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為熱源;相反，夏季將室內(nèi)熱量取出，釋放到地下的土壤中，此時(shí)地能為冷源。

2、太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)電池組件，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的新型發(fā)電系統(tǒng)，一般光伏系統(tǒng)的組成為：太陽(yáng)電池組件、充放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等電力設(shè)備和蓄電池或其他蓄能與輔助發(fā)電設(shè)備。

3、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，是取之不盡，用之不竭的，在其轉(zhuǎn)換為電能的過程中，不產(chǎn)生任何有害氣體和廢料，不污染環(huán)境，因此受到世界各國(guó)政府的廣泛重視。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大體可分為風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、鐵塔三部分。

4、其他能源利用

海洋能源按儲(chǔ)存形式可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能。其中潮汐能、海流和波浪為機(jī)械能，海水溫差為熱能，海水鹽差為化學(xué)能。

雖然新興技術(shù)很多，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目可以有多個(gè)解決方案，有的方案初建費(fèi)用高，而每年支付的電費(fèi)少，運(yùn)行費(fèi)用低;相反的，有的初建費(fèi)用低，而每年支付的電費(fèi)多，運(yùn)行費(fèi)用高，哪個(gè)方案更為合理就需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。當(dāng)然，一個(gè)具備了經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好的節(jié)能方案只是具備了“節(jié)能”關(guān)鍵還取決是否真正節(jié)于日常的使用者。只有日常使用者具有良好節(jié)能意識(shí)，養(yǎng)成良好節(jié)能習(xí)慣，制定的節(jié)能措施才能有效發(fā)揮作用。再節(jié)能的方案也是用來為人服務(wù)的。該使用的時(shí)候，就要用好用足，而不該用的時(shí)候，就決不浪費(fèi)。

結(jié) ?論

現(xiàn)代社會(huì)越來越重視節(jié)能環(huán)保，綠色建筑是未來城市建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。所有人都希望把自己的家建設(shè)成為一個(gè)花園，人人都應(yīng)有有節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的決心，從 10KV 配電開始到末端的燈具，對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能，力求優(yōu)化傳統(tǒng)的建筑電氣設(shè)計(jì)。從目前來說，節(jié)能的新技術(shù)都帶有造價(jià)高的缺點(diǎn)，應(yīng)用的范圍也有局限性，但是我們也要看到，節(jié)省下來的自然資源是寶貴的財(cái)富，為日后可持續(xù)發(fā)展提供了條件。更重要的是，國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的政策支持，使之能夠更好的發(fā)展，隨著技術(shù)的成熟，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也會(huì)幾何級(jí)數(shù)的提高，前景一片光明?？傊姎夤?jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，電氣節(jié)能應(yīng)充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設(shè)備使用時(shí)間和提高設(shè)備使用效率，這個(gè)問題是節(jié)能設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)我們才能夠因地制宜的制定出合理的節(jié)能方案。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方法有很多，但萬變不離其宗，總的原則仍然是既節(jié)約能源又滿足建筑物功能的需要。

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[5] 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50034-2004）

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