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摘要:针对我国近期对绿色建筑的推广和以往能源浪费现象,从电气设计的几个环节,阐述了供配电系统设计、变压器的选择、供电线路和导线截面选择、照明节能等方面的节能措施。
关键词:民用建筑电气设计;节能措施;供配电系统
我国人口众多,是能源消费大国,资源相对短缺,而能源浪费却相当严重。作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出,能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展。如何合理地利用能源,降低能耗,提高经济效益,对促进国民经济发展具有十分重要的意义。本文就建筑电气设计中的节能措施进行探讨。
1供配电系统的合理设计及措施
(1)根据负荷容量、供电距离及用电设备分布特点等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压。供配电系统应尽量简单可靠。同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。
(2)合理选择供电电压。根据负荷情况合理选择变压器容量、台数,其接线应能适应负荷变化时,按经济运行原则灵活投切变压器。同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的,可以选择10(6)kV的制冷设备。
(3)变电所应靠近负荷中心,低压配电间应靠近电气竖井,合理分布供电网络,使低压供电半径控制在100m以内,供电线路的电压损失满足规范的允许值,减少线路电压损失,提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。
(4)配电设计时尽量使三相负荷达到平衡,最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%,最小相负荷不小于平均值的85%。可采用移相平衡法或容抗平衡法来改善系统的平衡,以减少因不平衡带来的最大相的多余损耗。
(5)无功功率的合理补偿,无功补偿时首先应减少用电设备的无功消耗,提高自然功率因数,当采用提高自然功率因数的措施后,仍达不到供电部门及节能要求时,在变、配电室内集中进行电容补偿,对容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备宜单独就地补偿。
2变压器的选择
据有关资料统计,变压器总电能损耗占总发电量的2%一3%,因此,节能变压器的使用更为重要。变压器经历了由油浸式变压器转向干式变压器的发展过程,如今具有损耗低、重量轻、噪声低、效率高、抗冲击、节能显著的新型变压器也已产生。减少变压器的有功损耗按下式计算:
△P=P0+β2Pk
式中:△P-变压器的有功损耗(KW);P-变压器的空载损耗(KW);P-变压器的短路损耗(KW);β-变压器的负载率。
(1)P0作为变压器的空载损耗又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料及制造工艺有关,与负荷大小无关,所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9,SL9,SC8等。
(2)Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。综合初装费,变压器、高低压柜、土建投资及运行费用,又要使变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75%-85%之间。
(3)变压器的效率。变压器的效率为输出功率P2与输入功率P之比,变压器的最高效率点是由变压器固有结构的特性、空载损耗P0、短路损耗P决定的。从经济运行的角度考虑,对于季节性变化较大的负荷,宜装设两台变压器,当负荷长时间较低时可停用1台,以保持经济运行。
在选择变压器容量和台数时,应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效低耗区内。
3合理选择供电线路和导线截面
根据建筑的规模、用电负荷性质及容量,使电气间位置合理的靠近用电负荷中心,减少供电半径、减少电能的损耗。据统计,照明线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响照明线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下,应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面,从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。按经济电流密度合理选择导线截面。一般按年综合运行费用最小原则确定经济电流密度。①尽量选用电阻率较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。②尽可能减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。③增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,由于节约能耗而减少了年运行费用,从而达到节能、经济的目的。
4照明设计的节能措施
因建筑照明量大而面广,故照明节能的潜力很大。在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的前提下,应尽量采取节能措施。照明方式分为:一般照明、局部照明和混合照明。在满足标准照度的条件下,应视具体情况适当选用一般照明、局部照明或混合照明方式。
(1)一般室内场所照明,优先采用荧光灯或LED灯等高效光源,以满足建筑照明设计标准(GB50034-2013)对照明功率密度(lpd)的限值要求。
(2)高大空间和室外场所的一般照明、道路照明,应采用金属卤化物灯、高压钠灯高光强气体放电灯。(3)气体放电灯应采用耗能低的镇流器,且荧光灯和气体放电灯,必须安装电容器,补偿无功损耗。除装饰需要外,应优先选用直射光通比例高、控光性能合理;反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。
5结语
除采取上述节能措施外,能耗监测系统、建筑设备监控系统等智能话系统亦可分析能耗情况以降低能耗;空调和给排水专业的工程技术人员均应考虑如何采用新技术,在满足建筑功能和专业工艺要求的前提下达到节能、节水和节电的效果。在对这些新技术的供电和控制过程中,需要工程技术人员对这些技术的工艺有深刻的理解,才能做到符合工艺技术的要求。随着变频设备技术的完善和价格的降低,变频器已在给水系统中广泛使用,设计中采用变频器控制给水泵、电梯、扶梯等设备的工作状态,取得了良好的节能效果。为实现“绿色建筑”的目的,在建筑电气设计中应正确设计供配电系统,选用节能型电气产品等,设计行之有效而又切实可行的节能措施,实现供配电系统及用电设备的经济运行们在设计时应大力推广和实施国家的节能方针,合理配置各种电气设备,并对其进行有效、科学的控制和管理,减少能源消耗,提高能源利用率,为国家绿色建筑方针贡献一份自己的力量。
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