民用建筑电气中的主要节能措施

2022-09-11

1 选择更先进更节能的配电变压器

1.1 油浸式变压器

S7系列的油浸式配电变压器从1999年开始便已经被我国停止生产并淘汰掉, 为了进一步的降低空载损耗, 我国在2001年开发出以S9为基础的S11系列变压器。与S9系列相比, S11具有更广范围的适用性、更优的性能水平, 平均降低了30%的空载损耗、70%的空载电流以及噪音水平, 并使城市噪音污染得到了减少。为我国的能源节约做出了不少贡献。

1.2 干式变压器

干式变压器从前的用量较少, 然而, 伴随着我国高层及大中型建筑的不断增多, 干式变压器目前也有了很大的发展, 它具有很多优点, 例如安全性能好、结构简单、维护方便。目前, 在我国国内干式新型节能变压器中, SC9型的应用最为广泛, 与SC8相比, 它的损耗得到了大大的降低, 平均降低了87%的空载损耗、10%的负载损耗, 并且明显地降低了变压器的噪音水平。

1.3 箱式变压器

所谓箱式变压器, 是指将传统变压器集中设计在箱式壳体中, 具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性, 广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。

从文章上述内容我们可以得知, 目前的节能产品中, S9型和S11型配电变压器比较适合我国的国内需求, 环氧树脂浇注的干式变压器适用于一些具有防火要求的地方, 箱式变压器比较适用于住宅小区。

减少变压器的有功功率损耗是配电变压器节能的主要原理。以下公式表述变压器有功功率损耗:△Pb=Po+Pkβ2

注: (1) 变压器有功损耗由△Pb表示, 单位为k W。

(2) 变压器的空载损耗由Po表示, 单位为k W。

(3) 变压器的有载损耗由Pk表示, 单位为k W。

(4) 变压器的负载率由β表示。

空载损耗, 即Po主要内容为铁芯的涡流损耗和漏磁损耗, 因而又被称为铁损, 是各种损耗中固定不变的, 损耗大小受到矽钢片的性能以及铁芯制造工艺的影响。所以在选择节能型的变压器时我们应注意矽钢片的性能以及铁芯的制造工艺, 以便使铁芯的涡流损耗和漏磁损耗减少到最小。

传输功率的损耗, 即Pk, 又称变压器的线损, 决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小, 即负载率β的平方成正比。因此, 应选用阻值较小的绕组, 可采用铜芯变压器。从Pkβ2用微分求它的极值, 在β=50%处每千瓦的负载, 变压器的能耗最小。因此, 在80年代中期设计的民用建筑, 变压器的负载率绝大部分在50%左右, 在实际使用中有一半变压器没有投入运行, 这种做法有的一直沿袭至今。但是, 这仅是为了节能, 而没有考虑经济价值。

2 减少线路上的能量损耗

在一个工程中, 线路左右上下纵横交错, 小工程线路全长不下万米, 大工程更是不计其数, 所以线路上的总有功损耗是相当可观的, 减少线路上的能耗必须引起重视。由于线路上存在电阻, 有电流流过时, 就会产生有功功率损耗。其公式如下:△P=3IΦ2R×10-3k W) 式中:IΦ为相电流 (A) R为线路电阻 (Ω) 。

线路上的电流是不能改变的, 要减少线路损耗, 只有减小线路电阻。线路电阻R=P×L/s, 即线路电阻与电导P成正比, 与线路截面S成反比, 与线路长度L成正比, 因此减少线路的损耗应从以下几方面入手: (1) 应选用电导率较小的材质做导线。 (2) 减小导线长度。 (3) 增大导线截面。

3 采用合适的无功补偿装置, 提高功率因素

目前, 民用建筑设计中, 绝大部分采用变压器低压侧集中补偿, 这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输, 提高了用户处的功率因数, 可以不受或少受供电局局的罚款。而对用户, 无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点, 低压线路上的无功传输并没有减少, 那么无功补偿也就达不到节能的目的。在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法, 对容量超过10k W的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置, 空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所, 可以集中补偿, 但若供电距离超过20m时也最好采用就地补偿。这样才能使线路上的无功传输减少, 达到节能目的。

提高设备的自然功率因数, 以减少对超前无功的需求, 可采用功率因数较高的同步电动机;荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯, 单灯安装电容器等, 都可使自然功率因数提高到0.85~0.95, 这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。由于感抗产生的是滞后的无功, 可采用电容器补偿, 因为电容器产生的是超前的无功, 两者可以相互抵消, 即Q=QL-QC, 因此无功补偿, 可以提高功率因数, 因而也减小了无功的需求。减少自然无功、无功补偿及补偿装置的安装地点, 就可以实现合理的选择无功补偿方式而达到节能的目的。

4 照明节能

4.1 选择优质的电光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作

节能的电光源发光效率要高, 使得每瓦电 (W) 发出更多光通量 (Lm) 。白炽灯泡发光效率一般为7Lm/W~20Lm/W, 其寿命一般为1000h, 特殊的为2000h;单端的紧凑型荧光灯 (俗称节能灯) 其光通量一般为50Lm/W, 采用一只9W寿命3000h~5000h的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡;双端直管荧光灯T12型的光通量为55Lm/W, 寿命为3000h~5000h, 而现在的T5型则达到90Lm/W~110Lm/W, 寿命可达8000h~10000h。所以T12、T10甚至T8型的荧光灯都应该淘汰, 不但可以节约大约50%的电能, 还会改善灯光的显色性。除以上光源外, 还有高强气体放电灯, 如高压钠灯、金属卤化物灯、无极灯、发光二极管和半导体照明灯等, 科学技术的发展, 电光源也层出不穷。