民用建筑電氣中的主要節(jié)能措施

徐琰

摘要：近年來，由于國家經(jīng)濟的高速增長，電力供應(yīng)也越來越緊張，每年的用電高峰，供電缺口都在增大，企業(yè)被限電，而且我國發(fā)電所使用的主要能源是不可再生的煤，不僅對環(huán)境污染同時也不夠節(jié)約能源。所以，各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源——電能，也就成為民用建筑電氣中重點。文章從民用建筑中影響節(jié)能的幾個主要方面闡述了節(jié)能理念和節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：變壓器;無功功率補償;照明節(jié)能

1 選擇更先進更節(jié)能的配電變壓器

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和科技的不斷進步，新材料新工藝的廣泛應(yīng)用，新的低損耗配電變壓器先后開發(fā)成功，盡管配電變壓器已是高效率的設(shè)備，但由于數(shù)量的巨大和空載耗電的固定性，變壓器效率即使有微小的改進也能獲得相當大的能源節(jié)約和減少溫室氣體的排放，因此其本身存在巨大的節(jié)能潛力.現(xiàn)在在我國應(yīng)用的較多的主要有油浸式變壓器，干式變壓器，箱式變壓器等。

1.1 油浸式變壓器

國家從1999年起國家規(guī)定淘汰并停止生產(chǎn)S7系列油浸式配電變壓器，2001年在S9基礎(chǔ)上我國又開發(fā)出S11系列變壓器，使空載損耗進一步降低。S11型變壓器適應(yīng)范圍廣，性能水平優(yōu)于S9，節(jié)約能源，與S9變壓器比，它的空載損耗平均降低30%，空載電流平均下降70%，而且噪音水平也下降了，減少了城市的噪音污染。

1.2 干式變壓器

近年隨著高層及大中型建筑的增多，以前用量較少的干式變壓器因為它的結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，安全性能好等優(yōu)點已得到很大發(fā)展。目前SC9型為國內(nèi)干式新型節(jié)能變壓器，損耗比老產(chǎn)品大大降低，比老SC8干式變壓器空載損耗平均降低87%，負載損耗平均降低10%，另外變壓器的噪音水平也明顯降低。

1.3 箱式變壓器

箱式變壓器即為高低壓預(yù)制式變電站，由變壓器制造廠生產(chǎn)。因為占地面積較小而且就近設(shè)于負荷中心，可降低線損，也屬于節(jié)能變壓器，現(xiàn)在在民用住宅小區(qū)中應(yīng)用非常多。

綜上所述，目前適合國內(nèi)需求的節(jié)能產(chǎn)品是S9型及S11型配電變壓器，有防火要求的地方，可采用環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器，住宅小區(qū)多為箱式變壓器。而配電變壓器的節(jié)能原理主要體現(xiàn)在減少變壓器的有功功率損耗，變壓器的有功功率損耗如下式表示：△Pb=Po Pkβ2其中：△Pb—變壓器有功損耗（KW）;Po—變壓器的空載損耗（KW）;Pk—變壓器的有載損耗（KW））;β—變壓器的負載率。Po部分為空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，如S9、及SC9等型油浸變壓器或干式變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗。Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，即負載率β的平方成正比。因此，應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求它的極值，在β=50%處每千瓦的負載，變壓器的能耗最小。因此，在80年代中期設(shè)計的民用建筑，變壓器的負載率絕大部分在50%左右，在實際使用中有一半變壓器沒有投入運行，這種做法有的一直沿襲至今。但是，這僅是為了節(jié)能，而沒有考慮經(jīng)濟價值。

2 減少線路上的能量損耗

在一個工程中，線路左右上下縱橫交錯，小工程線路全長不下萬米，大工程更是不計其數(shù)，所以線路上的總有功損耗是相當可觀的，減少線路上的能耗必須引起重視。由于線路上存在電阻，有電流流過時，就會產(chǎn)生有功功率損耗。其公式如下：△P=3IΦ2R×10-3KW）式中：IΦ-相電流（A）R-線路電阻（Ω）。

線路上的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減小線路電阻。線路電阻R=P×L/s，即線路電阻與電導(dǎo)P成正比，與線路截面S成反比，與線路長度L成正比，因此減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手。①應(yīng)選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。②減小導(dǎo)線長度。③增大導(dǎo)線截面。

3 采用合適的無功補償裝置，提高功率因素

目前，民用建筑設(shè)計中，絕大部分采用變壓器低壓側(cè)集中補償，這種做法僅減少了區(qū)域變電站至用戶處的高壓線路上的無功傳輸，提高了用戶處的功率因數(shù)，可以不受或少受供電局局的罰款。而對用戶，無功仍由變壓器低壓母線經(jīng)傳輸線路輸送到各用戶點，低壓線路上的無功傳輸并沒有減少，那么無功補償也就達不到節(jié)能的目的。在民用建筑中應(yīng)改變電容器集中安裝的做法，對容量超過10KW的風(fēng)機、水泵、傳送帶等電動機端設(shè)置就地補償裝置，空調(diào)主機及冷凍泵等常在其附近設(shè)專用變配電所，可以集中補償，但若供電距離超過20m時也最好采用就地補償。這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達到節(jié)能目的

提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對超前無功的需求，可采用功率因數(shù)較高的同步電動機;熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器;采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數(shù)提高到0.85～0.95，這就可減少系統(tǒng)高、低壓線路傳輸?shù)某盁o功功率。由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無功，可采用電容器補償，因為電容器產(chǎn)生的是超前的無功，兩者可以相互抵消，即Q=QL-QC，因此無功補償，可以提高功率因數(shù)，因而也減小了無功的需求

減少自然無功、無功補償及補償裝置的安裝地點，就可以實現(xiàn)合理的選擇無功補償方式而達到節(jié)能的目的。

4 照明節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計，我國照明用電量已占總用量的10%～12%。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節(jié)電已成為節(jié)能的重要方面。2004年12月1日國家正式實施《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034-2004）該標準不僅有“照明節(jié)能”，同時整個標準都貫穿了綠色照明的宗旨和理念。該標準要求了設(shè)計著運用科學(xué)合理的設(shè)計方法，正確選用優(yōu)質(zhì)和高效的照明器材，以及合理的配電系統(tǒng)，控制方式獲得更好的節(jié)能效果。

選擇優(yōu)質(zhì)的電光源科學(xué)的選用電光源是照明節(jié)電的首要工作：節(jié)能的電光源發(fā)光效率要高，使得每瓦電（W）發(fā)出更多光通量（Lm）。白熾燈泡發(fā)光效率一般為7～20Lm/W，其壽命一般為1000h，特殊的為2000h;單端的緊湊型熒光燈（俗稱節(jié)能燈）其光通量一般為50Lm/W，采用一只9W壽命3000～5000h的節(jié)能燈完全可以替代40W的白熾燈泡;雙端直管熒光燈T12型的光通量為55Lm/W，壽命為3000～5000h，而現(xiàn)在的T5型則達到90～110Lm/W，壽命可達8000～10000h.所以T12，T10甚至T8型的熒光燈都應(yīng)該淘汰，不但可以節(jié)約大約50%的電能，還會改善燈光的顯色性。除以上光源外，還有高強氣體放電燈，如高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、無極燈、發(fā)光二極管和半導(dǎo)體照明燈等，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電光源也層出不窮。

安裝照明系統(tǒng)節(jié)電器：目前國內(nèi)外都大力推廣照明節(jié)電器，在現(xiàn)在照明系統(tǒng)上加裝節(jié)電控制設(shè)備。國內(nèi)市場上的照明節(jié)能設(shè)備很多，其中照明控制節(jié)電裝置所占比例最大。

合理利用太陽能：太陽能作為最環(huán)保又節(jié)電的能源其利用前景是非常可觀的，目前有些住宅小區(qū)和公共建筑的庭院照明，景觀照明和樓梯間的公共照明已經(jīng)采用了這種技術(shù)，在道路照明上也有應(yīng)用。它主要是根據(jù)光電效應(yīng)把太陽能直接變成電能供照明使用，目前常用的硅太陽能電池就屬于這類換能部件，它的換能效率可達13%到20%。

5 結(jié)束語

總之，隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，如何節(jié)約能源是保證可持續(xù)發(fā)展的必要條件，民用建筑節(jié)能特別電氣節(jié)能也是非常重要組成部分。本文所涉及的內(nèi)容只是論述了民用建筑配電節(jié)能的主要途徑和措施，供供配電設(shè)計和施工中作為基本點考慮。

參考文獻

[1]《建筑照明設(shè)計標準》GBB50034-2004.

[2]《建筑電氣設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社.

[3]JGJ/T1a6-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》.

[4]朱連元 《淺談建筑企業(yè)節(jié)能途徑》.

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