建筑電氣節(jié)能技術(shù)的分析

王琳琳 黃躍娟

【摘 ?要】在建筑能耗中，建筑電氣能耗又占有80%以上的比例，是建筑能耗的重要組成部分。對(duì)建筑電氣的節(jié)能技術(shù)理論進(jìn)行詳細(xì)地闡述，對(duì)節(jié)能型變壓器的選擇、變頻器的有效使用，風(fēng)機(jī)、水泵以及電梯的節(jié)能技術(shù)特性進(jìn)行概括。從節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益兩方面，與傳統(tǒng)電氣設(shè)備的使用技術(shù)作出對(duì)比，突出新型建筑電氣設(shè)備的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣;變壓器;電氣設(shè)備

1.引言

隨著科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)文化生活水平的要求越來(lái)越高，能源消耗和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。這種過(guò)度依賴(lài)能源消費(fèi)刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不健康模式，給社會(huì)環(huán)境帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。能源消耗量急劇增多，利用率卻無(wú)法有效提高，所以在保護(hù)環(huán)境的前提下，提高能源利用率已經(jīng)成為目前急需解決的問(wèn)題。中國(guó)作為世界上能源消耗大國(guó)之一，并沒(méi)有采取有效的措施和可行性辦法來(lái)減少能源消耗。對(duì)此，我們應(yīng)該提高節(jié)能型設(shè)備的使用頻率，讓節(jié)能型設(shè)備保持一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。建筑電氣節(jié)能技術(shù)具有很大的潛力，如果能找到降低電氣能耗的有效辦法，節(jié)約的能源將會(huì)創(chuàng)造更多的社會(huì)價(jià)值。

2.變壓器的節(jié)能技術(shù)分析

變壓器在理想工作條件下的技術(shù)數(shù)據(jù)分為性能參數(shù)和額定參數(shù)兩種。其中額定容量、一次側(cè)額定電壓、二次側(cè)額定電壓、額定電流屬于額定參數(shù)，空載損耗、空載電流、短路損耗以及短路電壓屬于性能參數(shù)。當(dāng)變壓器一次繞組施加額定頻率的額定電壓時(shí)，二次繞組開(kāi)路沒(méi)有功率輸出，從一次繞組輸入的有功功率全部轉(zhuǎn)化為電阻損耗，稱(chēng)作空載損耗 P0?？蛰d電流的有功分量 I0a 是相當(dāng)于空載損耗的分量，忽略一次繞組的空載損耗又稱(chēng)為鐵損耗。有功功率損耗包括兩部分，一是空載損耗，它是主磁通量在變壓器的鐵心中消耗的有功功率，其大小受電壓和頻率的影響，當(dāng)變壓器在一定電壓和頻率的條件下工作時(shí)，它的數(shù)值為常數(shù)。二是負(fù)載損耗，它是負(fù)荷電流在變壓器一、二次繞組中消耗的有功功率，與電流的平方成正比。無(wú)功功率由兩部分組成，一是變壓器空載運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流消耗的無(wú)功功率，二是負(fù)荷電流在一、二次繞組的電抗上消耗的無(wú)功功率。

合理選擇節(jié)能型變壓器能夠有效地減少電能的損耗，變壓器的確定應(yīng)該從運(yùn)行效率、電能損耗程度、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。根據(jù)建筑物的功能和復(fù)雜程度確定計(jì)算負(fù)荷，然后得出變壓器的總裝機(jī)容量;在不同的時(shí)間段，民用建筑的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷在不斷變化，因此在計(jì)算變壓器的電能損耗時(shí)，應(yīng)結(jié)合最大負(fù)荷利用時(shí)間和負(fù)荷損耗時(shí)間來(lái)近似計(jì)算;根據(jù)節(jié)能負(fù)荷率選擇變壓器容量是最佳選擇。

3. 變頻器的節(jié)能技術(shù)分析

變頻器通過(guò)改變電源的工作頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的各種控制作用。常見(jiàn)的變頻技術(shù)分為直接變頻技術(shù)和間接變頻技術(shù)兩種，由于輸出頻率較低，直接變頻技術(shù)逐漸被淘汰。在建筑電氣設(shè)計(jì)中，籠型電動(dòng)機(jī)與繞線轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)方式應(yīng)該按照機(jī)械工作的實(shí)際需要進(jìn)行速度匹配，多采用變頻器串聯(lián)的一帶一方式，當(dāng)變頻器采用一帶多的連接方式時(shí)，一般只在普通場(chǎng)所的負(fù)荷中投入使用，在特別重要場(chǎng)所的負(fù)荷中使用時(shí)，多為一用一備的連接方式。

4.風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能技術(shù)分析

風(fēng)機(jī)和水泵是產(chǎn)生動(dòng)力能耗的主要傳輸設(shè)備，在節(jié)能方面具有很大的提升潛力。水泵的功率由三部分組成，它們分別是動(dòng)力機(jī)的匹配功率、水泵軸所做的有效功率、泵內(nèi)損失功率。水泵做功的大小與單位體積的水量和風(fēng)量成正比。因此，通過(guò)變頻器改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，能夠增加或者降低風(fēng)機(jī)和水泵的工作流量，使它們?cè)陬~定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)保持一定的節(jié)能效率。

動(dòng)力機(jī)配套功率是指水泵原動(dòng)機(jī)輸出功率和和與其相對(duì)應(yīng)的配套功率。動(dòng)力機(jī)的配套功率應(yīng)根據(jù)水泵的軸功率和水泵運(yùn)行時(shí)所帶的負(fù)荷來(lái)確定，合理選擇動(dòng)力機(jī)功率的備用系數(shù)，能夠有效地增加水泵做功的有功功率，降低機(jī)械阻力對(duì)水泵軸功率的影響。

5.電梯的節(jié)能技術(shù)分析

改進(jìn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，提升電梯的機(jī)械傳動(dòng)效率，是實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。電梯在高速運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，輸出轉(zhuǎn)矩則相對(duì)較低。在停穩(wěn)過(guò)程中，需要用到減速機(jī)構(gòu)減小轉(zhuǎn)速、提高轉(zhuǎn)矩，間接地驅(qū)動(dòng)曳引輪，而不是直接對(duì)曳引輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。目前，高層民用建筑多采用運(yùn)行效率低的蝸桿式傳動(dòng)電梯。所以為了實(shí)現(xiàn)電梯的有效節(jié)能，可采取提高電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率的節(jié)能技術(shù)。

6.建筑電氣照明的節(jié)能技術(shù)分析

照明系統(tǒng)要想提高節(jié)能效率，就必須綜合考慮電光源的使用性能和用途。從照明節(jié)約用電方面考慮，一般選擇性價(jià)比優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)的光源。因此，節(jié)能型光源應(yīng)該從光效和使用壽命兩方面進(jìn)行選擇。電光源的綜合能效受光效和使用壽命的影響，普通白熾燈和鹵鎢燈的綜合能效處于較低水平，從能耗和經(jīng)濟(jì)效益兩方面考慮，建筑物室內(nèi)應(yīng)該盡量避免使用這類(lèi)燈具。與三基色熒光燈相比，LED 燈具的光效略低，但是使用壽命長(zhǎng)、綜合能效高，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中可以減少其更換頻率，總體來(lái)講，性價(jià)比要優(yōu)于熒光燈。另外，用LED代替其它燈具不僅有顯著的節(jié)能效果，還能減少汞和二氧化碳的排放，避免對(duì)環(huán)境造成污染，更加綠色環(huán)保。

7.結(jié)論

本文主要從節(jié)能型變壓器的合理選擇、變頻器的有效控制方式、風(fēng)機(jī)和水泵的功率匹配、新型電梯節(jié)能技術(shù)和照明節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用等五個(gè)方面進(jìn)行理論分析，與傳統(tǒng)電氣設(shè)備的技術(shù)參數(shù)作出對(duì)比，突出新型電氣設(shè)備的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃文. 建筑節(jié)能政策的比較分析及啟示[J]. 中外建筑，2017（12）：143-144.

[2]吳奕頌. 住宅建筑的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D]. 北京建筑大學(xué)，2018.