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    民用建筑電氣節(jié)能技術(shù)初探

    2012-04-29 00:00:00盧勇
    企業(yè)導(dǎo)報(bào) 2012年11期

    【摘 要】近年來(lái),隨經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,能源問(wèn)題被提到越來(lái)越重要的地位。節(jié)能關(guān)系到技術(shù)進(jìn)步和緩解能需矛盾,是支持經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要一環(huán)。因此,降低民用建筑電氣能源的消耗是大勢(shì)所趨。電氣節(jié)能技術(shù)在民用建筑工程中的合理利用將大大降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗。

    【關(guān)鍵詞】民用建筑;電氣;節(jié)能技術(shù)

    一、民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的原則

    (1)合理性。應(yīng)滿(mǎn)足民用建筑物的使用功能,如滿(mǎn)足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿(mǎn)足特殊工藝要求。(2)節(jié)能性。節(jié)能措施應(yīng)從實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā),不能因?yàn)楣?jié)能而不切合實(shí)際的進(jìn)行經(jīng)濟(jì)投資,并增加運(yùn)行費(fèi)用。而應(yīng)該讓部分增加的投資,能在幾年甚至更短的時(shí)間內(nèi)從通過(guò)使用節(jié)能技術(shù)而使之減少的運(yùn)行費(fèi)用中回收。(3)實(shí)際性。節(jié)能技術(shù)的著眼點(diǎn),應(yīng)是節(jié)省無(wú)為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮民用建筑物的功能無(wú)關(guān)的,再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如量大面廣的照明容量,采用先進(jìn)技術(shù)成果使其能耗降低。因此,節(jié)能技術(shù)也應(yīng)該貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

    二、民用建筑電氣節(jié)能的方法

    1.照明部分的節(jié)能。(1)充分利用天然光源。照明節(jié)能工程中的一個(gè)較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對(duì)能源和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注,建筑物中如何充分利用天然光源來(lái)節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實(shí)施工程中,應(yīng)當(dāng)充分加以利用,制定建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn),確定采光方式,將采光和照明有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。(2)選擇合理的光源。選擇合理的光源,最基本的原則就是應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)所選擇不同的光源。例如一般的房間應(yīng)當(dāng)選用熒光燈;但是在顯色性要求較高的場(chǎng)所應(yīng)當(dāng)采用稀土節(jié)能熒光燈、三基色熒光燈、小功率高顯色型鈉燈等光源;室外場(chǎng)所的照明則應(yīng)當(dāng)選用高壓鈉燈等使用時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)的氣體光源。白色發(fā)光二級(jí)管被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價(jià)值的新光源,其能耗僅為自熾燈的l/8,熒光燈的l/2,壽命長(zhǎng)達(dá)lO萬(wàn)個(gè)小時(shí),同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)無(wú)汞化,回收容易,應(yīng)用白色的發(fā)光二極管對(duì)于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源具有重要意義。(3)選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置。選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞣绞交蜓b置也是一種可行的節(jié)電能的方法。根據(jù)照明使用的要求分別采用各種節(jié)能型開(kāi)關(guān),如病房、臥房可采用調(diào)光開(kāi)關(guān);室外場(chǎng)所和公共場(chǎng)所得照明則可采用光電、聲控開(kāi)關(guān);走道、走廊等場(chǎng)所可采用節(jié)能聲控開(kāi)關(guān);使用者需要時(shí)才開(kāi)啟照明。

    2.降低線(xiàn)路的能量損耗。由于線(xiàn)路上存在電阻,有電流流過(guò)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。其公式如下:△P=3I2R×10-3(kW),式中:I—相電流(A);R—線(xiàn)路電阻。在一個(gè)工程中,線(xiàn)路較長(zhǎng)且左右縱橫交錯(cuò),所以線(xiàn)路的總有功損耗是相當(dāng)可觀的,減少線(xiàn)路的能耗必須引起設(shè)計(jì)者足夠的重視。線(xiàn)路的電流是不能改變的,要減少線(xiàn)路損耗,只有減少線(xiàn)路電阻。線(xiàn)路電阻R=p×L/S,即與線(xiàn)路電阻電導(dǎo)P成正比,與線(xiàn)路的長(zhǎng)度L成正比,與線(xiàn)路的截面s成反比。因此,減少線(xiàn)路的能量損耗應(yīng)從以下幾方面入手:一是應(yīng)選用電導(dǎo)率P較小的材質(zhì)做導(dǎo)線(xiàn),銅芯最佳。二是減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。線(xiàn)路盡可能走直線(xiàn),少走彎路,以減少導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度;低壓線(xiàn)路應(yīng)盡量不走或少走回頭線(xiàn)路,以減少來(lái)回線(xiàn)路上的電能損失;變壓器應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心,以減少供電距離過(guò)遠(yuǎn)帶來(lái)的電能損耗。三是增大導(dǎo)線(xiàn)截面。在選擇電纜截面時(shí),按發(fā)熱條件選出后,再人為加大一級(jí),從技術(shù)角度看,增大電纜截面后,線(xiàn)路壓降減小,從而提高了供電質(zhì)量,而且截面積增大也為系統(tǒng)進(jìn)一步增容創(chuàng)造了有利的條件。但是,當(dāng)負(fù)荷電流較?。↖IS<5A)時(shí),通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn):沒(méi)有必要再增大截面,因?yàn)樨?fù)荷電流較小,所以產(chǎn)生的線(xiàn)路損耗也較小,增大截面而多投資的部分,需要5年以上才能回收,故此時(shí)只需要按發(fā)熱條件選擇即可。在電氣設(shè)計(jì)中,貫徹執(zhí)行上述三條措施可以減少線(xiàn)路的損耗,達(dá)到線(xiàn)路節(jié)能的目的。

    3.減少變壓器的有功功率損耗。變壓器有功損耗的公式:△Pb=Po+Pkβ2,式中:△Pb—變壓器有功損耗(kW);Po—變壓器的空載損耗(kW);Pk—變壓器的有載損耗(kw);β—變壓器的負(fù)載率。(1)Po為空載損耗又稱(chēng)鐵損,它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成的固定不變的部分,它的大小隨著硅鋼片的性能及鐵芯的制造工藝而定。所以設(shè)計(jì)中,應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能型的變壓器,如S11-R、SLI1-R及SGB11-R等油浸式變壓器及干式變壓器,它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片,由于“取向”處理,使硅鋼片的磁疇方接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結(jié)構(gòu),使接縫密合性好,以減少漏磁損耗。(2)Pk是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的線(xiàn)損,決定于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組的電流的大小,即與負(fù)載率B的平方成正比。因此應(yīng)選用阻值較小的繞組,可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求的極值,是在β=50%處每千瓦的負(fù)載,變壓器的能耗最小,因此在80年代初中期,設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)大型民用建筑,變壓器的負(fù)載率絕大部分在50%左右,在實(shí)際使用中有一半變壓器沒(méi)有投入運(yùn)行,這種做法有的設(shè)計(jì)人員一直沿襲至今。但這僅是為了節(jié)能,而沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(3)為減少變壓器的損耗,當(dāng)容量較大而需要選多臺(tái)變壓器時(shí),在合理分配負(fù)荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù),選用大容量的變壓器。在變壓器的選擇中,只要掌握上述原則,既節(jié)約了能源,又滿(mǎn)足了經(jīng)濟(jì)合理的原則。

    4.電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能。建筑電氣設(shè)計(jì)中,電動(dòng)機(jī)與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備是配套的,由設(shè)備制造廠家統(tǒng)一供應(yīng),因此其節(jié)能措施只能貫徹在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中,除了上述就地補(bǔ)償電容器以減少線(xiàn)路由于輸送超前無(wú)功而引起的有功損耗外,還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行,因?yàn)檫@種情況下,電機(jī)的效率是很低的,消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速裝置,使其在負(fù)載下降時(shí),采用變頻的方式,使得調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的變化相適應(yīng),提高電機(jī)在空載時(shí)的效率,達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)然這種變頻調(diào)速裝置的價(jià)格稍稍偏高,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行可節(jié)約費(fèi)用來(lái)看還是值得推廣的。

    5.采用節(jié)能產(chǎn)品。購(gòu)買(mǎi)和使用達(dá)到或者超出國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)、冰箱、照明器具、風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能產(chǎn)品。例如變頻空調(diào),變頻空調(diào)是根據(jù)房間空調(diào)負(fù)荷的變化對(duì)制冷機(jī)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的技術(shù)。目前,我國(guó)房間空調(diào)器的季節(jié)能效比為2.5~3左右,而變頻空調(diào)器和戶(hù)式空調(diào)的季節(jié)能效比可達(dá)到4~4.5;比如節(jié)能冰箱,他的關(guān)鍵技術(shù)是冰箱的保溫隔熱技術(shù)和制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)。目前,節(jié)能冰箱的日耗電量已經(jīng)降到了0.5度以下,比常規(guī)冰箱下降了2倍以上。

    另外,一些其他節(jié)能方法:(1)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。一是變壓器無(wú)功功率損耗很多,應(yīng)考慮在一次側(cè)裝設(shè)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償;二是目前的建筑設(shè)計(jì)絕大部分采用二次集中補(bǔ)償;(2)減少照明系統(tǒng)光能損失。其一,要電氣設(shè)計(jì)要與建筑設(shè)計(jì)配合。其二,要合理選擇照明器具;(3)建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用。新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進(jìn)的控制方式對(duì)傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制。所有這些措施都可以達(dá)到節(jié)能的目的,有效地降低建筑電氣的能耗。

    目前,節(jié)能減排已經(jīng)成為了一項(xiàng)基本國(guó)策,尤其是在綠色建筑的設(shè)計(jì)理念的倡導(dǎo)下,電氣節(jié)能更成為了建筑節(jié)能的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。因此,民用建筑的電氣設(shè)計(jì)必需在符合設(shè)計(jì)規(guī)范的前提,針對(duì)性地采用節(jié)能措施,合理取舍,才能保證節(jié)能效果的經(jīng)濟(jì)合理,實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。

    參 考 文 獻(xiàn)

    [1]李海安,黎文安.實(shí)用建筑電氣技術(shù)[M].北京:水力水電出版社,1996

    [2]王占奎.變頻調(diào)速應(yīng)用百例[M].北京:科學(xué)出版社,1999

    [3]朱英.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方法[J].科技信息化.2007(2)

    [4]謝常華.電氣自動(dòng)化的發(fā)展[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào).2010(11)

    [5]任元會(huì).提高認(rèn)識(shí)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)建筑照明節(jié)電[J].建筑電氣.2005(3)

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