民用建筑設(shè)計中電氣節(jié)能研究

1、民用建筑設(shè)計中電氣節(jié)能研究        摘要:從民用建筑的“節(jié)電”著手,從合理用電負(fù)荷、變壓器的運(yùn)行、減少線路的電能損耗、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)以及照明用電的節(jié)能設(shè)計等方面介紹了民用建筑電氣節(jié)能的主要措施。 關(guān)鍵詞:民用建筑;設(shè)計;電氣;節(jié)能 隨著人口的增加、的,能源的消耗量也在急劇增加,能源危機(jī)迫在眉睫。的能源問題尤為突出:能源總量不足、能源利用率極低、節(jié)能技術(shù)落后而且措施不充分落實(shí)。我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展,是能源需求增長的主要原因。節(jié)約二次能源電能,也就成為建筑電氣設(shè)計的焦點(diǎn)。民用建筑電氣設(shè)計的節(jié)能潛力很大,在工程

2、設(shè)計中應(yīng)精心考慮,采用各種措施節(jié)約電能,同時應(yīng)滿足性、經(jīng)濟(jì)性的要求。 1合理計算用電負(fù)荷 用電負(fù)荷計算方法選擇得當(dāng),會達(dá)到節(jié)材、節(jié)能的目的,若選擇不當(dāng),會帶來不必要的投資和能源浪費(fèi)。用電負(fù)荷計算方法宜按下列原則選取:在方案設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法,在初步設(shè)計階段及施工圖設(shè)計階段,宜采用需要系數(shù)法,對于住宅建設(shè),在設(shè)計的各個階段均可采用單位指標(biāo)法和單位面積法。 2變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)載損耗,即:Pb= Po+2×Pk, 式中Pb變壓器的有功損耗; Po變壓器的空載損耗; Pk變壓器的有載損耗; 變壓器的負(fù)載率。 (1)Po為空載損耗又稱鐵損,它是由鐵芯的渦流損

3、耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于硅鋼片的性能及鐵芯的制造工藝。所以在建筑電氣設(shè)計中,應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能型的變壓器,如S11-R、SL11-R及SGB11-R等油浸式變壓器及干式變壓器,它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片,由于“取向”處理,使硅鋼片的磁疇方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗。 (2)Pk是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的銅損,取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組的電流的大小,它與負(fù)載率的平方成正比。應(yīng)選用阻值較小的繞組,采用銅芯變壓器?？紤]到初裝費(fèi)、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用,又要使變壓器在運(yùn)行期間預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?在確定變壓器容量時,變壓器的負(fù)載率應(yīng)在75%-85%之

4、間比較合適(建議=0.8)。 (3)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺數(shù)。民用建筑應(yīng)按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活選用變壓器數(shù)量及投切方式,對于負(fù)荷系數(shù)長期偏低的變壓器,應(yīng)該考慮換用較小容量的變壓器,若變壓器選擇容量過大,長期低于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)荷率,會造成有功損耗的上升,因?yàn)槠滂F損并沒有減少,當(dāng)容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負(fù)荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數(shù),選用大容量的變壓器。如果運(yùn)行條件許可,兩臺(或兩臺以上)并列運(yùn)行的變壓器,可考慮在負(fù)荷低時切除一臺,或者采用在負(fù)荷變化自動調(diào)整運(yùn)行臺數(shù)的裝置。 (4)同等情況下,電壓越高,損耗越小。民用建筑用電設(shè)備電壓等級大部分為220/380V,但一些

5、大型或特大型的民用建筑的空調(diào)主機(jī)為了節(jié)能目的,可以選擇10(6)KV的設(shè)備。 1         3減少線路的電能損耗 在一個工程中,線路較長且復(fù)雜交錯,線路上的總有功損耗是相當(dāng)可觀的,減少線路的能耗須引起設(shè)計者足夠的重視。線路的電流是不能改變的,要減少線路損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=×L/S(式中:為電導(dǎo)率;L為導(dǎo)線長度;S為導(dǎo)線截面積)。因此,減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手: (1)選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)作導(dǎo)線,銅芯最佳。 (2)減少導(dǎo)線長度L。首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長度;

6、其次配電室或配電箱應(yīng)位于負(fù)荷中心,減少配電導(dǎo)線長度L,以減少線路上的電能損失。民用建筑的主要用電為空調(diào)用電,其次為照明用電,還有所占份額不大的電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等動力用電。一般有空調(diào)的民用建筑,負(fù)荷中心往往是在空調(diào)主機(jī)附近。 (3)適當(dāng)增大導(dǎo)線截面S,對于比較長的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失所選定的截面,應(yīng)再加一級導(dǎo)線截面,這樣可以延長導(dǎo)線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災(zāi)危險。 4提高系統(tǒng)的功率因數(shù) 提高功率因數(shù)可以減少線路及變壓器損耗。線路上傳輸?shù)墓β史譃橛泄β屎蜔o功功率。有功功率是滿足建筑物功能所必須的,是不可變的。電氣系統(tǒng)的用電設(shè)備,如電動機(jī)、變壓器、線路、氣體放

7、電燈中的整流器都具有電感,會產(chǎn)生滯后的無功功率,這就需要從系統(tǒng)中引入超前的無功功率相抵消,超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備,在線路上就產(chǎn)生了功率損耗。這部分損耗是可以通過以下幾種措施來降低的。 (1)提高設(shè)備的功率因數(shù),以減少對超前的無功功率的需求,優(yōu)先考慮采用功率因數(shù)較高的的同步電動機(jī),熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于15%的鎮(zhèn)流器。 (2)由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無功功率,可采用電容器補(bǔ)償,因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的是超前的無功功率,兩者可以相互抵消。采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈,安裝電容器,可以提高功率因數(shù),同時也提高了電源的輸送能力。 (3)在用電設(shè)備選型及調(diào)速控制方案一定的情況下,若自

8、然功率因素達(dá)不到要求,應(yīng)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。對供電點(diǎn)較遠(yuǎn)且無功功率較大的設(shè)備采用就地補(bǔ)償,減少線路上的無功傳輸損耗,達(dá)到節(jié)能的目的;在用電設(shè)備集中的地方采用成組補(bǔ)償;民用建筑內(nèi)其他的無功功率則主要在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償,并多采用自動無功功率補(bǔ)償加固定補(bǔ)償方式。 5照明用電的節(jié)能設(shè)計 照明用電量大且面積廣,照明的節(jié)能潛力很大。照明節(jié)能設(shè)計中,除了滿足照度、光色、顯色指數(shù)外,不能單靠減少燈具數(shù)量或降低功率,要充分利用自然采光,改善環(huán)境的反射條件,推廣應(yīng)用新光源和改進(jìn)照明燈具的控制方式,從而達(dá)到節(jié)能的目的。 (1)采用高效節(jié)能光源。在燈具懸掛較高的場所的一般照明,宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈,除特殊情況外,不應(yīng)采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈。在燈具懸掛較低的場所的一般照明,宜采用熒光燈, 除特殊功能建筑物(如博展館、影劇院、高級飯店等場所)外,不應(yīng)采用普通白熾燈。 (2)改善照明器的控制方式。照明器的控制,應(yīng)根據(jù)各房間使用的不同特點(diǎn)和要求區(qū)別對待。面積較小的房間宜采用一燈一控或二燈一控的方式;面積較大的房間采用多燈一控的方式,但每個開關(guān)控制的燈數(shù)不宜太多,也應(yīng)考慮適當(dāng)數(shù)量的單控?zé)?。建筑?nèi)的樓梯間、走廊等公共通道,照明器宜采用定時開關(guān)控制。在遠(yuǎn)離側(cè)窗的天然采光不足的區(qū)域