综述建筑电气节能设计技术

发布时间:2024-05-04 23:05:47浏览次数:22
城市建设2009 年总第 51 期CONSTRUCTION“节能降耗”是国家的基本国策之一。建筑电气领域节约用电蕴含着巨大的潜力,同时,节能具有重大意义,它不仅能有效地缓和电力供需矛盾,保证国民经济持续、高速、健康的发展,而且经济效益显著,是一种经济的电力开发形式。1 建筑供配电系统节能建筑供配电系统节能包含尽可能地减少在输送、转换、运 行 过 程中的损耗及系统使用中的节能,就建筑供配电系统节能而言,主要包括三个方面:供配电系统节能设计、变压器节能和系统运行管理节能。1.1 供配电系统节能设计根据用电负荷容量及其分布、用 电 设 备 特点及负荷等级,合理设计供配电系统,使系统在最佳状态下运行,实现供配电系统的经济节能运行。设计应从下面几个方面考虑。(1)供配电系统应尽量简单可靠,同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于 2 级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。(2)合理选择供电电压。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,经方案比较,可以选择 l0(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 200m 以内,供电线路的电压损失已满足规范的允许值,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)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。(5)合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运 行 电 压 损 失等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。此外,对于环形供电方式,为降低线路的电阻值,将开式网运行改为闭式网运行,同样可明显降低线路损耗。(6)合理地提高供配电系统的功率因素。若系统自然功率因素达不到接入电网要求时,应进行无功补偿,提高功率因素,减少能量损耗。具体方法下面二种。A、减少用电设备无功损耗,提高用电设备的功率因数。在设计中,尽可能采用功率因数高的用电设备。B、用 静 电电容器进行无功补偿,提高功率因数。1.2 变压器节能变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器运行中的铁损、杂 散 损耗是固有的,而铜损是随负载率的平方而变化。为降低能耗,除了从自身材质、结构等方面着手外,还应重视变压器运行中的降损,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,故变压器节能措施主要为:(1)合理选择变压器容量和台数,选择容量与电力负荷相适应的变压器,对负荷进行合理分配,使其工作在高效低耗区内。(2)选用节能型变压器,节能变压器具有损耗低、重量轻、噪音低、效率高、抗冲击、节能显著等优点,设计时应首选高效低损的节能变压器。如油浸式变压器已出现了比 S9 系列更节能的 S10,S1I 系列。S11 型变压器与 s9 型变压器相比,空载损耗平均降低 30%,空载电流平均下降 70%。新型干式变压器 SC9 系列以及非晶合金变压器等产品,也都显示了低损耗的节能潜力。(3)加强运行管理,实行变压器经济运行。电力用户内部变电所之间宜设置联络控制,在负荷变化情况下,及时投入或切除部分变压器,防止变压器轻载和空载运行,从而减少损耗。1.3 系统运行管理的节能措施(1)用电峰谷调节实现节能,合理用电是节约能源的重要内涵之一,电是不可储存的,充分发挥电力资源的综合效益,利用电力系统的低谷电能,实行避峰用电,也是一种间接的节能降耗办法。(2)通过抑制电力谐波达到节能效果。民用建筑,尤其是现代智能建筑中,存在的大量 3 次谐波污染,不仅会严重影响电能质量,还将增加功率损耗,造成电能的浪费。抑制谐波的措施主要有以下几点。A、改善配电系统。选用 D.Yn11 接线组别的三相配电变压器,为3 次谐波电流提供环流通路;尽可能保持三相电压平衡;对谐波源负荷采用专用回路供电,减少谐波对其他负荷的影响,也有助于集中抑制和消除谐波。B、降低谐波源的谐波含量。在谐波源设备选型上,尽量选用谐波含量少的设备,最大限度地避免谐波的产生。C、在谐波源处安装滤波器,吸收谐波电流。D、防止并联电容器组对谐波的放大。当并联电容器组附近有谐波源,谐波电流超过规定允许值时,应在回路中设置串联电抗器,或将电容器组的某些支路改为滤波器, 还可以采取限定电容器组的投入容量,避免电容器对谐波的放大。2 建筑动力系统节能由于建筑动力用电设备通常容量较大,故其消耗的电能亦较大。据统计, 约占整个建筑耗电的 40%~60%, 如此大容量的动力用电设备,无疑使我们在节电方面大有所为。动力系统节电应在满足工艺要求的前提下,尽可能减少电动机电能损耗,提高电能的有效利用率。其节 电 技术如下。2.1 采用高效率节能型电动机采取各种切实可行的措施,减少电动机的各部分损耗(主要为负载损耗及空载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机(Y,Y2 系列)减少的耗电量与普通标准电动机相比,其总损耗减少20%~30%,效率可提高 3%~6%。2.2 根据负荷特性合理地选择电动机首先,要了解负荷的特性,然后,根据电机的工作环境及负载特点,选用合适的电动机,提高电动机及其拖动负载的运行效率,减小损耗。2.3 选择正确的起动方式对于需频繁起动的电动机设备,正确选择起动方式,将直接影响节电效果。如直接起动方式,建议除特别小容量(<0.75kW)的电动机综述建筑电气节能设计技术刘都义四川省建筑设计院上海分院 200122摘要:节约能源,保护环境,是 我国长期的重大方针。随着现代化科技的迅速发展,节能技术、节能设备也将不断提高和发展。本文根据笔者从事电气设计专业的多年经验,阐述了建筑电气设计节能的重要性。关键词:建筑电气;节能设计;节能措施建筑设计46万方数据 城市建设2009 年总第 51 期CONSTRUCTION外,应尽量不予采用;减压起动则有利于节电,故适用于容量较大的电动机。近年来,在民用建筑中采用变频器起动的越来越多,因其原理是根据负载变化自行调节电动机转速使两者相适应, 从而提高电动机运行效率来达到节电目的。2.4 轻载电动机采取降压运行对经常处于轻负荷运行的电动机,应采用星三角切换装置,以达到“轻载降压运行节电”的目的。2.5 根据负载情况对电动机采取就地补偿对距供电点较远的大、中 容 量 连 续 运 行 工 作 制的电动机,应采取电动机的无功功率就地补偿装置。2.6 选择合理的控制系统。提高运转效率对于纳入建筑设备监控系统管理的动力设备, 可根据系统设计需要,由程序控制其起动和运行,同时,还可通过控制系统的负载来达到节能目的。3 电气照明节能据估计,我国照明用电量约占总发电量的 10%左右,而建筑照明用电,占建筑耗电的 20%~30%,且现有照明装置以低效照明为主,节电潜力巨大。照明节能设计主要可从以下几个方面着手。3.1 选择合理的照度标准和照明方式作为照明节能的一个重要环节, 照明设计应根据工作面的分布情况选取合理的照度标准值,正确考虑照度标准的高、中、低 3 档的照度值;根据视觉作业特点,选择合适的照明式,尽量少用一般照明,可考虑非均匀照明、混 光 照 明以及其他灵活的照明系统,如设置照度梯度,使灯光物尽其用,达到节能的目的。3.2 照明的艺术效果与节能相结合目前,有些照明设计偏向于艺术效果,追求场面宏大,在灯具的选用和布局上不太注重用电和节约电能问题。所以,必须摒弃一些奢华的设计思路, 在灯具的艺术造型和布局型式选择上能充分考虑节能的因素,以客观实际需求为前提,最大限度地考虑节能的前提下精心设计达到一定的艺术效果。3.3 进行精确的照度计算建筑电气照明设计中,往往对照度计算过于粗略,凭经验估算,仅凭经验估算是不可能把照度值控制在照明标准规定的误差范围内,会造成实际效果与要求不符,或浪费能源,所以,要获得精确的照度,必须通过较为精确的计算。3.4 选择高效光源光源的效率与电力消耗最为密切, 常用各类光源中高压钠灯的光效为最高,而荧光灯和金属卤化物灯次之,高压汞灯不高,而白炽灯为最低。按不同的工作场所,选择相适应的高效光源,可以降低电能消耗,节约能源。故在设计中,应严格控制使用白炽灯(除了特别需要场所),尽量减少高压汞灯的使用量;推广使用细管径荧光灯和紧凑型荧光灯;大力推广高效、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯。3.5 合理选用灯具灯具节能应主要体现在高效率上,若效率过低,则很难用其他方法补救其节能效果。在 GB50034—2004《建筑照明设计标准》中已明确规定,室内外灯具效率分别高于 50%和 70%,在所有灯具中,直接型灯具效率最高;带格栅式和带保护罩的灯具效率最低。故在满足眩光限制和其他特殊要求下,应选择前者。同时,根据使用现场不同,采用控光合理、光通量维持率高、光利用系数高、照明与空调一体化的灯具等,以达到节能目的。3.6 优选启动设备照明节能不应忽视启动设备的耗电问题, 节能光源只有配有节能型启动设备才能使照明节能。节能型启动设备自身的能耗低、功 率因 素 高 、谐 波 分 量 低 。3.7 充分利用天然光源在工程设计中,电气设计人员应与建筑专业配合,从建筑结构方面充分获取天然光,如开大面积的顶部天窗,利用天井空间与利用屋顶采光,有条件的,可采用光导纤维、棱镜组反射及导光管等新技术进行采光,提高对自然光的利用。3.8 充分利用间接光源采用提高室内反射面的反射光量来提高照度,在一些场所,可以利用墙面、顶棚、地面的反射来增加照度,如设置全反射的镜面,采用反射系数高的墙面装饰材料,使用这些反射面成为间接光源,提高电能的利用率。3.9 采用合理的控制方式灯具的控制方式可分为手动控制与自动控制两种: 对于手动控制,一是可适当增加照明开关点,以达到分区控制灯光的目的;二是可采用各种类型的节电开关,如调光开关、定时开关、节电控制器等,都有显著的节能效果。而自动控制,则包括红外遥控开关、光电照明控制、中 央 控 制系统及智能照明控制系统等方式,可结合具体的工程实际,选用以节约用电。3.10 积极推广使用新型光源发光二极管(LED)被称为“绿色光源”,白光 LED 理论发光光效可达 200lm/W,目前实验室里已经达到 100lm/W,50lm/w 的产品已进入市场,其较同等亮度的白炽灯耗电减少约 80%,节能潜力巨大;随着LED 的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与 LED 光源结合,发光光纤现已在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰广泛使用;室外照明可选用太阳能灯具。3.11 加强日常照明维护加强对灯具与光源的清洁与维护工作, 因为灯具与光源严重积尘后,会使照度明显降低,导致电能浪费。4 结束语建筑电气节能过程,贯穿于项目的决策、设计、施工、投产、使用等整个周期。作为专业电气设计人员,应该在整个设计过程中精心考虑,严谨地进行方案比较,从安全性、可靠性、经济性及节能性等方面进行综合考虑,选择合理的供配电方案,采用先进技术,选用高效设备,实施电网的经济运行技术,在节约能源、促进科学技术进步的同时,又保护了环境,取得社会效益及经济效益的双赢,保证我们高速的经济发展势头,实行社会的可持续发展。参考文献:[1]GB50189-2005 公共建筑节能设计标准[S].[2] 李宏毅,金晶.建筑工程电气节能[M].北京:中国电力出版社,2004.[3] 江亿.超低能耗建筑技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.[4] 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.建筑设计47万方数据
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