建筑电气设计过程中的节能措施

2022-09-11

我国正处于城镇化建设的快速发展时期, 已建项目的总建筑面积约为400亿m2, 每年还以十几亿m2的速度递增。目前, 我国建筑能耗约占全社会总能耗的27%左右 (根据建设部和国家建材局的统计) 。到2020年, 全国将新增建筑面积约200亿m2, 建筑能耗占全社会总能耗的比例将更高。

在民用建筑中, 电能的消耗大致上是:空调用电占到建筑用电的40%~50%给排水等设备用电占10%~15%照明用电占15%~25%。其他设备用电占10%~15%左右。从以上可以看出, 在建筑耗能方面, 空调占到了举足轻重的作用, 其次是照明和给排水, 因此在这些方面节能, 是可以收到很好的效果。而从住宅耗能来看, 由于我国南北地域的差异, 气候不同的原因, 各个地区的耗能也就有所不同, 因此设计师在考虑节能问题的时候必须是因地制宜的作出选择。

1 建筑电气设计节能的基本原则

(1) 应满足建筑物的功能。

(2) 节能应按国情考虑实际经济效益, 不能因为节能而过高地增加运行费用。

(3) 节能的着眼点, 应是节省无谓损耗能量。

(4) 节省无谓消耗的能量。设计时首先找出哪些方面的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的, 再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、电能传输线路上的有功损耗, 都是无用的能量损耗;又如量大面广的照明容量, 宜采用先进的调光技术、控制技术使其能耗降低。

2 建筑电气节能的主要措施

在电力系统设计中, 应首先考虑选用高效节能的产品, 以期降低系统自身的能耗。如对电力变压器的选择应综合考虑其铜损和铁损, 选择损耗小的变压器。将节能变压器作为工程设计时产品选型的首选。另外在变配电系统设计时, 需要认真考虑不同负荷变压器有可能投入和切除的方法和手段, 例如有的建筑夏天采用集中空调, 设置了由电制冷的冷冻机, 而冬季采暖则利用市政热源, 对于这样的系统, 变压器在冬季时则负荷率很低。为了能有效减少不必要的损耗, 可以将相关的变压器停止运行, 这样将可以节省可观的能源。

变压器节能的实质就是:降低其有功功率损耗、提高其运行效率。变压器的有功损耗按下式计算:

式中Pb为变压器的有功损耗;

Po为的空载损耗 (kw) ;

Pk为变压器的额定负载损耗 (kw) ;

SN为变压器额定容量 (kVA) ;

β平均负载和数;

KT为变压器的负载波动损耗系数, 取KT=1.05。

P0又称铁损, 它由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成, 是固定不变的部分, 它的大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺, 所以变压器应选用节能型的, 如s9、SL9型油浸变压器或SC9型干式变压器。是功率传输的损耗, 即变压器的铜损, 它与流过绕组电流的平方成正比。当P0=KTβ2×Pk时变压器的效率最高。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。

2.1 照明标准值

照明灯具及其附属装置的选择。在实际的应用中, 以上各类光源很少单独使用。光源必须配备各种灯具, 才能真正体现其实用价值, 见表1。

在进行照明设计中, 还应注意灯具的配光曲线, 这是我们进行照明设计时计算的依据之一。

在附属装置的选择方面主要是针对镇流器。

从荧光灯到HD的高压钠灯, 金属卤化物灯, 均需采用镇流器。在《建筑照明设计标准》第5章给出了各类民用和工业建筑的照明标准值。为了与国际照明委员会标准相一致, 不同房间或场所的照度标准值仅给出一个, 设计人员可根据所设计的工程。参照标准值进行设计。若有必要时, 也可在标准值的基础上适当加以调整另外第5章在给出照明标准值的同时, 还给出了统一眩光值 (UGR) 和显色指数 (Ra) 这是以往标准中所没有的.是参照国际照明委员会 (CIE) 标准《室内工作场所照明》 (S008/E-2001) 制定的。

2.2 照明设计中常见问题

《建筑照明设计标准》的制定, 为我们进行照明设计提供了可遵循的依据, 在以往的照明设计工作中, 经常出现的一些问题是:光源选择不合适, 没有认真分析和考虑照明工作场所的性质;没有采用合理的照明控制方式;没有尽量利用自然光。

3 减少线路上的电能损耗

线路上的电流是不能改变的, 要减少线路损耗, 只有减少线路电阻R:

式中, P为电导率;L为导线长度;S为导线截面积。因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

(1) 选用电导率P较小的材质作导线, 铜芯最佳。

(2) 配电室或配电箱应位于负荷中心减少配电导线长度L, 以减少来回线路上的电能损失。

(3) 适当增大导线截面S, 对于比较长的线路, 除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面, 应再加一级导线截面, 这样可以延长导线的使用寿命, 减少线路的损耗, 减少火灾危险, 而且提高了供电质量, 并为负荷的发展留有余地。

4 结语

建筑电气的节能潜力很大, 理性设计的思维方式和科学程序的把握, 是提高绿色建筑环境效益, 社会效益和经济效益的基本保证。并且要求关注建筑的全寿命周期, 从建筑全寿命周期的思路出发来进行设计。我们需要认真予以考虑, 并切实进行实施的, 争取使我国建筑能耗下降, 为建筑节能做出应有的贡献, 以真正达到有效节能的目的。

摘要：本文重点讨论建筑电气在设计过程所要注意的节能问题, 电气节能的基本原则及主要的节能技术措施。可供参考

关键词：电气节能,建筑节能,线路损耗