由于人口的增加,工业的发展,生活水平的提高,能源的消耗也就急剧增加,能源问题迫在眉睫。因此,各行各业提出了节能的要求,节约二次能源——-电能,也就成为民用建筑电气设计的焦点。建筑电气设计节能应坚持以下三个原则。
1.满足建筑物的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求,如娱乐场所的一些电气设施的用电,展厅的工艺照明及电力用电等。
2.考虑实际经济效益
节能应按国情考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的部分投资在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3.节省无谓消耗的能量
节能的着眼点应是节省无谓消耗的能量。首先要找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的,再考虑采取什么节能措施。如变压器的功率损耗,传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗,又如量大面广的照明容量,宜采用先进技术使其能耗降低。
因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。那么,在建筑电气设计中如何实施节能呢?
1.供配电系统的节能设计
根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统,做到系统尽量简单可靠、操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活控制变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
变压器的节能设计应减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算:
ΔP=P0+β2Pk
其中:ΔP——变压器的有功损耗(KW);P0——变压器的空载损耗(KW);Pk——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。它们采用优质冷轧取向矽钢片,由于“取向”处理,使矽钢片的磁畴方向接近一致,减少铁芯涡流损耗,45度全斜度接缝结构使接缝密合性好,减少了漏磁损耗。
(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。β2Pk用微分求它极值时,是在β=50%时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损,并未减少变压器的铁损,因此也不是最节能的。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)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。
2.照明的节能设计
照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求减少照明系统中光能的损失,从而最大限度地利用光能,通常的节能措施有以下几种:
(1)充分利用自然光,这是照明节能的重要途径之一,在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合,做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机结合,从而大大节约了人工照明电能。
(2)LED作为一种新型的照明技术,其应用前景举世瞩目,尤其是高亮度LED更被誉为21世纪最有价值的光源,必将引起照明领域一场新的革命。自从白光LED出现,无论是发光原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势,因此,LED照明已成为21世纪居室照明领域的一种趋势,LED将取代传统白炽灯和日光灯,居室传统照明灯具已面临严峻挑战。研究资料表明,由于LED是冷光源,半导体照明自身对环境没有污染,与白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到70%以上。在同样亮度下,耗电量仅为普通白炽灯的1/10,荧光灯管的1/2。如果用LED取代我们目前传统照明的50%,每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和,其节能效益十分可观。
(3)推广使用低能耗、性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。
3.电动机节能设计
减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中应选用高效率的电动机,但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套,由设备制造商统一供应的,所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外,主要是减少电动机轻载和空载运行,因为在轻载运行下电动机效率是极低的,切实可行的办法是采用变频调速控制电动机使其在负载率变化时自动调节转速,使得与负载变化相适应,以提高电动机轻载时的效率,从而达到节约电能的目的。
为了应对我国的能源供应不能持续满足我国经济发展这一状况,我国已把节能减排作为重要的大事列入对各级政府的考核要求。科学技术的进步使电能得到了大幅提高,但我们更应该注意并认识到由此而产生的相应危害,尽管我们在建筑电气方面通过创新手段实现节能减排,但是节约用电人人有责,这样才能保证我们在享用科技进步成果的同时,不会对我们的生活现状造成明显的损害。
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