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变压器能耗量较大,所以对于建筑内变压器台数和容量选择时需要根据负荷的情况进行合理设计,同时还要对不同季节负荷的变化进行充分的考虑,确保变压器能够做到灵活的投切,确保其运行的经济性,对于可能导致损失的轻载运行则尽量避免。因此对于季节性用电设备,则宜设立单独的变压器,同时将一些重要的负荷和维持正常工作需要的负荷要集中在一台或是几台变压器上,其他不重要的设备另设变压器,这样有利于在使用备用电源时方便切除。
3合理选择导线的经济截面
长期以来在对电力电缆选择时,通常电缆的截面会根据发热载流量、短路电流和电压来选择,以满足安全为基础,然后确保截面的最小化,这样可以实现节约。但这样进行设计的结果往往导致电能损耗费用增加,进而导致运行成本的增加。所以对于电缆截面的选择,还需要考虑到经济载流量,确保选择的导线截面具有较好的合量性,降低线路的损耗,确保在电缆的生命周期内实现总费用的最小化,按电缆的经济载流量(经济电流密度)合理选择导线的经济截面,减少线路损耗,并使得电缆在寿命周期内总费用最低。而且经济截面要大于发热截面,这就确保了电缆运行上的安全性,减少了安全隐患的发生。同时在选择导线时,还要对电阻率进行充分的考虑,以选择尽量小的电阻率为宜,设计中避免导线长度过长,使负荷中心与变电所能够尽可能的靠近,以实现供电距离最短,从而实现节能的目的。
4配电线路的节能
4.1选用电导率较小的材质做导线。以铜芯最佳,铝芯次之。国家从节能、环保的角度出发,提倡采用铜质导体。
4.2减小导线长度。首先,变配电室应尽量靠近负荷中心,以缩短供电半径,减少线路损耗;其次,线路尽可能走直线,少走弯路和回头路,减少导线长度;最后,对于环形供电方式,为降低线路的电阻值,宜将开环运行改为闭环运行。可明显降低线路损耗。
4.3增大导线截面。按经济电流密度法合理选择导线截面,以减少损耗;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等要求外,宜加大一级导线截面;除消防等重要负荷或大容量负荷外,应优先采用母干线分支方式配电。
5照明系统的节能
照明系统的节能设计,一方面照度、色温、显色指数要达标,另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明设备用电使用时间、照明设备的损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系,与照明电气的发光效率成反比关系。因此,照明系统的节能设计可从以下方面来考虑。
5.1减少设备使用时间。在设计的时候,楼梯间、走廊这样的公共场所可采用自动控制的方式,做到人来灯亮,人走灯灭。考虑到线路损耗,对于面积小的房间可采用一灯一控或二灯一控:面积较大的房间采用多灯一控的方式。同时,设计时,应充分利用天然光。
5.2提高光源的利用效率。首先要改善环境的反射条件。即建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具的表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素,屋顶和墙面的光反射系数宜在55%~60%之间,地面宜为15%~35%。
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电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价,也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此,电气节能设计应遵循以下原则:
(1)适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源,为建筑设备运行提供必需的动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。
(2)实际性。要充分考虑实际经济效益,合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
(3)节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗,比如电气设备自身的电能消耗,传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。
2电气节能设计技术的合理利用
2.1照明部分的节能
因建筑照明量大而面广,故照明节能的潜力很大。在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的前提下,照明节能设计应从下列几方面着手:
(1)采用符合要求的照度标准。各类建筑按照《建筑照明设计标准》要求选择合理的照度标准。同时对要求照度较高的场所尽量采用混合照明方式,突出重点部分。
(2)使用高效光源。采用T5、T8直管荧光灯,小功率陶瓷金属卤化物灯等。
(3)选用合理的照明灯具。选用效率高,易清扫和换灯的照明灯具。
(4)充分利用太阳光。通过外窗利用天然光;适部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术。
(5)考虑照明环境。照明环境装修多考虑浅色、光泽的表面,可增加光反射,无论天然光还是人工照明光,均可提高照度。2.2合理设计供配电系统及线路
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投切变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
配电系统节电有多种途径,一种为采用高科技的瞬流抑制专用快速开关元件的组合,有效过滤电网电路中的瞬流浪涌,保护末端设备不受其影响或损坏;减少由此引起的用电设备能耗的增加,提高设备的运行效率,降低运行成本和设备维护费用,延长设备的使用寿命,具有节电和保护设备的双重功效,另一种为分相智能无功补偿。
2.3提高系统的功率因数
(1)正确设计和选用变流装置,对直流设备的供电和励磁,应采用硅整流或晶闸管整流装置,取代变流机组、汞弧整流器等直流电源设备。
(2)限制电动机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于50%的电动机和电焊机,可安装空载断电装置;对大、中型连续运行的胶带运输系统,可采用空载自停控制装置;对大型非连续运转的异步笼型风机、泵类电动机,宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式,以节省电能。
(3)条件允许时,采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机,在经济合算的前提下,也可采用异步电机同步化运行。
2.4建筑电气新技术的应用
为解决传统节能技术能源浪费大的问题,新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。
另外,通过中控电脑则可监视和控制整个建筑的灯光、遮阳及空调设备,同时可以看到各区域、各房间的实际温度,并可设定各房间可调节温度的上下限;通过定时则可对定时上下班场所的灯光!空调、窗帘等进行定时控制。所有这些措施都可以达到节能的目的,有效地降低建筑电气的能耗。
民用建筑的节能潜力很大,建筑电气设计应充分考虑选择高效率的节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准进行设计,为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。
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1.3电动机电动机也是我们开展电气设计的一个重点环节,可以通过高效率电机的应用起到节能的效果。在对电动机类型选择的过程中,需要对其所具有的负荷特征进行细致的比对,并在结合建筑需求的基础上对其进行选择。同时,我们也需要通过一定的补偿方式降低应用损耗,以此帮助我们提升功率因数,并在电动机实际应用的过程中避免其经常处于空载或者轻载状态,以此进一步节约应用能耗。而当实际情况需要我们对电动机进行调速时,则需要借助变频调速器在变频的同时起到良好的节能效果,这对于建筑的整体节能来说也具有着较为重要的意义。
1.4变压器降低损耗以及提升运行效率是变压器实现节能的主要途径。对于节能降耗来说,其在变压器的负载以及空载状态下都会具有较少的损耗,且运行所需的费用也会得到很大的降低。但是,对于具有该种特征的变压器来说,其前期投入时即购买设备,成本一般来说很高,是我们需要考虑的一个部分。对此,就需要我们在开展变压器节能工作时对变压器投资以及运行损耗间所具有的平衡点进行计算与确定,以此帮助其获得较好的节能效果。另外,也要对变压器的容量和台数进行合理的选择,为降低变压器自身损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,可在合理分配负荷的前提下,尽可能地减少变压器的台数,选用大容量的变压器。
1.5暖通空调空调是现今建筑中不可缺少的一项设备,我们主要侧重对其蒸气阀门、冷阀门以及风阀门等进行节能设计,并做好空调电动调节阀流量的控制工作。同时,我们也应当为其专门设计一套科学的启停方案,以此使其能够在科学、经济的状态中运行。
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目前,人们对于电气节能设计越来越关注,并广泛应用到建筑工程中。但建筑电气节能设计中仍存在一些问题:第一,缺少相关的规章制度,且强制性要求较低。人们虽已明白节能设计特别重要,但较低的强制性要求,使得大部分施工单位进行电气节能设计时,具有较强的随意性及主观性,以致建筑电气工程的施工质量好坏不一,甚至具有安全隐患。所以,要制定并完善电气节能设计的相关规章制度,并根据不同建筑物确立不同的节能目标,以便于建筑电气节能设计得以有效管理与控制。第二,很多施工单位仍然在电气节能设计中使用禁用产品。部分节能产品在实际的应用中,并不能满足国家的节能标准,且会增加电气使用过程中的费用,但有些施工单位依然使用这些违禁产品。所以,我国要加大相关部门的检查及监督力度,以促进电气节能效果的提高。第三,电气的相关设计人员往往忽略人们的节能要求。很多设计人员在建筑电气施工中,并未落实电气的节能原则,使得电气不能充分发挥其节能作用。所以,建筑电气的设计人员需了解人们的节能要求,并按照建筑的能源管理及运行要求,设计能大大降低电能消耗的相关施工方案。
3我国建筑电气节能设计的措施
3.1建筑电气节能设计中有效运用智能建筑设计理念
在科学技术飞速发展的今天,很多新技术被广泛应用到建筑工程中。智能建筑不仅能达到节能减排的目的,还能高效的实现建筑的智能化,也就是说,智能建筑是统一整合公共安全系统、建筑设备管理系统以及信息化应用系统,并充分发挥他们的功能作用,以最大限度地实现节能减排目标。通常来说,智能建筑具有高度集成的信息化系统,这种系统不仅可满足人们对建筑的安全、舒适要求,还可在不断优化耗能电气设备过程中,实现降低电能消耗的目标。而且,智能化系统可自动调节、感知室内的用电载荷,为电气设备的安全运行提供了保障。
3.2高度重视空调用电节能设计
由于人们生活水平的提高,空调逐渐变成了家庭日常生活的必需品,特别是夏天,人们的主要用电就是空调用电。所以,建筑电气的节能设计中,尤其要高度重视相关的空调系统设计。通常,民用建筑空调系统包括分体式空调系统、中央空调系统等,中央空调往往利用自控系统有效控制电能消耗,以便于节能减排;而安装的居民住宅空调的插座通常较高,使得电源得不到及时切除,那么电能消耗就比较大。因此,空调的节能设计中,可为空调设计控制开关,以便于空调得不到长时间使用时,能及时关掉空调电源,这既保证了空调的使用安全,其节能效果也比较显著。办公建筑中使用的分体空调,常和照明系统使用同一个配电箱,所以,要想关掉空调的电源,则需关掉空调在各层配电箱处的电源回路,而工作人员往往不会严格遵守相关的节能要求,使得空调一直处在待机状态,这就造成电能浪费。所以,建筑电气节能设计中,为达到节能减排的目的,要为空调设计专属的控制配电用电设备,以便于管理,且能大大降低电能消耗。
3.3有效利用高效节能光源
光源在很多建筑中会造成较大的能源消耗。所以,第一,灯具配光的选择要科学、合理,尽量保证选择的灯管具有使用寿命长、光效及显色指数较高等特点,这样才能满足节能环保的设计要求。此外,尽量在建筑的走廊、门厅等部位选择一些自然光或其他光源,以利于降低电能消耗。第二,选择的电气附件及节能灯具要具有高效性特点,确保选择的节能灯具可满足日常生活的需求,且易于维护、安装,而选择的诸如电感镇流器等节能灯具附件,既可大大降低电压的相关损耗,还可减少电路功率,以达到节能照明的效果。除此以外,还要充分考虑节能照明的其他措施,比如,不断改进灯具的相关控制方式等,这就可通过电路及供电系统的合理设计进行改进,这种方法可减少电能的损耗,而且操作起来也比较简单方便。
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2.1采用高效电光源,提高光源效率。常见的光源节能技术参数见表1。光源的效率与电力消耗最为密切,在室内照明中尽量采用荧光灯和卤钨灯取代普通的白炽灯。比如,目前推广的紧凑型节能荧光灯与普通白炽灯比较,如果用一只13W节能灯取代60W的白炽灯,每天按4h工作时间算,年节电68.62kW•h,而寿命是白炽灯的6倍,经济效益可观。在光色要求较高的场所,可采用三基色荧光灯(T8,T5),以节约电能,获得更好的照明效果。在室外照明中,应逐步以光效高、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯取代高压汞灯。在需要避免维护的场合,可采用LED光源和QL灯。
2.2采用高能节能灯具。灯具的效率对节能的影响很大,光源要配备合适的灯具才能体现其使用价值,灯具选择不当,将使能量损失高达30%~40%。反之,灯具效率高,可达到最大限度节能。因此建筑电气照明系统中,应在满足眩光限制和配光要求的条件下,选择控光效果好,效率高的灯具,一般不应选用效率低于70%的灯具。现以荧光灯和高强度气体放电灯的灯具效率为例,荧光灯灯具的最低效率值应符合表2的规定。在实际照明工程中还应根据实际情况考虑到室空比(RCR),根据室空比选择照明灯具(见表4),以达到节能效果。
2.3选用高功率因数的启动设备。镇流器的合理使用对照明节能降耗具有明显的影响。由于普通镇流器功耗大,光闪烁严重,因此它已逐渐被电子镇流器和节能型电感镇流器所取代,以T8荧光灯(36W)为例,若用电子镇流器和普通的电感镇流器相比,照明安装功率可降低20%,实际LPD可下降20%;若用超低损耗电感镇流器和普通电感镇流器相比,照明安装功率可降低89%,即:实际LPD可下降89%,节电效果显著。《建筑照明设计标准》GBSOO34-2004规定:“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。电子镇流器与电感镇流器相比较,具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点,但在使用电子镇流器时要注意高次谐波对电网的影响,而且电子镇流器的可靠性和稳定性不甚理想,其使用寿命也相对较短,难以控制。因此在实际工程中应综合考虑环境因素,择优选取高效能的启动设备。比如在医院,图书馆等要求安静的场所以及对视觉条件要求较高的场所就应选用电子镇流器。
2.4选用合理的节电照明系统。首先选择合理的照度值,根据照度要求选择合理的照明方式,比如在较大面积的照明场所、照度要求较高的场所、均匀照度要求不高的场所可以选用一般照明和局部照明组成的混合照明系统,实践证明,这样既可提高照明质量又可节电。第二,应采用科学的管理系统对照明进行科学合理地管理,以减少电能损耗,比如,在照明系统中采用日光控制、时间控制、照度控制等。
2.5选择先进合理的照明控制方式。建筑内照明系统的电能消耗大,仅靠控制各场所照明功率密度值、采用高性能光源等措施,还达不到充分节能。因此,在“绿色照明工程”的推动下,现在已经开发了多种形式的照明节能控制器,比如适用于控制光源功率的光控调光控制器,当自然光增强时光源功率和光输出自动调小,而工作面上的照度保持不变,从而在保证照明质量的前提下,达到了良好的节能效果。另一种为红外线开关和声波控制开关组合的节能装置,该装置利用红外线和声波传感器感应工作场所是否有人,而发出开关自动开、关灯的信号。目前这些节能装置已经逐步应用于建筑照明系统中,并取得了很好的节能效果。
2.6充分利用天然光。在建筑电气照明系统的设计中,电气设计人员应与土建设计人员配合,从建筑设计上优化照明条件,充分利用建筑结构获取天然光,以缩短电气的照明时间,达到节能目的。比如开大面积的顶部天窗,利用屋顶采光,有条件的还可以采用棱镜组反射、光导纤维照明等新技术进行采光。
2.7选用合理的节电照明方案。合理的照明方案是照明节能的关键,在做照明节能的方案选择时,必须对其做技术经济分析比较。从节能的角度来说,仅考虑初始投资的费用,而不是以最低能耗费用为基础的照明设计方案是不合理的,在选择方案时,应充分考虑整个照明系统在长期运行中的运行能耗费用,在保证照明质量的前提下,优先选用照明用电指标较低的设计方案。
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实施电气节能设计技术,应从电气系统所需设备、供电的电源及电压还有配电系统的节能设计、电力系统的安全性能、电力照明、电梯以及消防和报警系统等入手,落实电气节能技术。
2.1选用性能良好并且节能性能好的系统设备
在超高层建筑物中电气系统一般采用低压配电屏、应急发电组、高压开关柜以及电力变压器。在低压配电屏上,我国应效仿国外,将低压配电屏结构做成抽屉式,把大容量出线做成手车式。而在应急发电组上,国外也采用了将燃气轮发电机作为备用能源,替代了不再生能源消耗量大的柴油发电机组,这一点我国应该在设计上效仿实施。为了超高层建筑物的防火安全,是绝对不允许使用大容量油浸变压器的,关于高压开关柜一般不采用油开关式,应采用手车式。
2.2在保证超高层建筑物内电气系统使用安全基础上节能
因超高层建筑物对电气系统的依懒性较大,所以为避免停电等突发事件,电路上一般采用标准电压供电使用,所采用的供电模式是独立电源供电模式,同时为保证电气系统的稳定使用也会设立两个独立电路。同时还应设立应急发电机组,保证发生停电等突发状况可以恢复供电。在供电设计时要充分考虑电力的荷载,电力荷载标准保证了电力设备的安全正常运行。防雷与接地的设计考虑也是电力设计中应注意的环节,现代超高层建筑物建造所使用的钢筋砼剪力墙和建筑物楼板紧密连接,所以应做好金属管线的接地措施,在防雷上超高层建筑物一般多采用避雷针和避雷带。作为超高层建筑物最基本的安全通道,电梯的重要作用不言而喻。建筑设计师还有交通设计人员应根据超高层建筑物特点,从安全、性能、节能多方面考虑选择建筑物内使用的电梯。在超高层建筑物内不可缺少的还有自动化消防灭火和报警系统,先进的消防报警探测器发现火灾信号后,可将火灾信号转化成电信号,在发出警报信号后传给建筑物内的报警和消防系统,保证建筑物安全。
2.3电气系统的节能设计
电气系统的设计基本上从配电系统和照明系统上实现节能。超高层建筑物所采用的独立电源应有两路,照明和动力使用的电力资源分开计费,并且对低压区和高压区用电分开计费,高压区供电高收费也高,低压区用电量少则安装计费电度表计算收费,从一定程度上抑制电力资源浪费。超高层楼宇配电设备中的干线多使用放射式系统配电,建筑物内各楼层则使用混合式配电系统。在设计使用中采用的配电变压器通常选择节能环保,这样不仅可以最大限度延长配电变压器的使用寿命,节约设备资源;还可以减少配电变压器运转工作中能源的消耗量。将无功补偿策略合理运用配电系统,从单相负荷分补或者单相、三相负荷结合共补方式进行无功补偿,降低系统中配线的耗损,同时提高配线系统的电力功率。
3电气节能设计中应注意的问题
作为超高层建筑物,关于室外照明灯的设计实施也要充分考虑,在电气线路设计中,室外照明灯应该用接地装置,并使用独立的金属保护外壳,防止安全事故的发生。更是要做好接地和防雷措施,设计电气系统时,要对电气系统采用灵敏度校对和检验,要做好防雷和接地的项目保障措施,尽可能避免不安全因素。设计者在对超高层建筑物的电气设计时,要充分考虑安全用电,规范合理的进行设计,对电气系统中使用的漏电开关要保证开关极数符合系统规范要求。
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随着近些年,建筑能耗问题的日益严重,建筑能耗问题开始受到社会各界的广泛关注。我国政府在“十一五”规划纲要中将建筑节能工程纳入我国十大节能工程之一。通过国家对建筑节能工程的重视,不难看出建筑节能的重要性,建筑节能不仅关系着我国能源问题,更影响着我国经济发展,关乎着我国建筑行业未来发展。建筑能耗中电气消耗是能耗中的重中之重,因此,想要实现建筑节能,必须加强对电气节能技术的应用,利用电气节能技术节能。电气技术是指建筑工程中为了满足住宅的日常生活功能及对电力资源的需求,根据电力传输及使用要求,对建筑涉及到的电气系统进行施工和建设的技术。随着电气能耗的愈发严重,电气节能技术开始受到关注,并被广泛应用在现代建筑工程中。电气节能技术提倡的利用先进技术、材料、能源,降低建筑电气能源能耗,降低建筑电气成本。随着我国城市化建设进程的不断加快,我国每年都有大规模建筑进行建设,所产生的电气能耗十分巨大,建筑能耗如不能得到有效解决,不久的将来我国就要面对能源短缺的困境。加强电气节能技术在我国建筑工程中的应用才能有效改善我国建筑能耗现状,有效节能。
3电气节能技术在建筑工程中应用的原则
3.1以满足建筑基本需求为基础原则
电气节能技术在建筑工程中应用的目的是节约能源,降低消耗。但不能盲目应用,盲目应用不仅无法起到节能效果,反而会给整个建筑使用带来不便。首先,电气节能技术在应用时必须要保障整个建筑基本功正常运作,不能因为想要达到节能目的,反而导致建筑基本功能丧失。建筑基本功能包括:空调温度调节用电需求、卫生舒适用电需求、照明用电需求等等。除了要考虑到电气节能技术对生活用电的影响外,还需要对特殊用电需求进行全面的考虑,如:消防用电、应急照明系统、高层建筑电梯等等。特殊用电至关重要,影响着建筑特殊情况的正常使用,所以电气节能技术应用时必须遵循实用原则。
3.2降低成本注重经济性原则
电气节能技术在建筑工程中的应用的目的主要为了节能,但另一方面,也是为了降低成本,实现建筑工程的经济性目的。如施工成本过高,电气节能技术便很难推广。因此,电气节能技术应用时必须遵循经济性原则,不能为了节能增加建筑成本,高成本只会制约电气节能技术的应用。所以在电气节能技术应用时应科学结合具体施工条件和工程情况,合理应用尽量避免产生经济成本的增加。电气节能技术的应用需控制在成本范围内,才能实现电气节能技术应用目的。
4电气节能技术在建筑工程中应用
4.1暖通空调系统节能
建筑工程中暖通空调系统是耗能的关键,传统暖通空调系统施工中存在着许多的问题,如自动化控制不合理导致的电能浪费。想要实现建筑节能目标,必须将电气节能技术应用到暖通空调系统施工中,利用电气节能技术降低暖通空调系统能耗,达到节能目的。电气节能技术在暖通空调系统中应用时需与强弱电工程师进行有效的沟通,结合暖通空调系统施工实际情况,科学对暖通空调结构进行优化,选用适合的节能技术。目前比较常用的空调系统节能技术有:分布式能源技术、储能技术、热泵技术、湿温度独立控制技术。
4.2照明系统节能
除了空调系统外,照明系统是建筑能耗中的第二大部分。照明系统是保障建筑正常使用的基础,是所有建筑中不可缺少的基本功能,照明系统直接影响着整个建筑的正常使用及基本功能的发挥,照明系统是建筑工程中使用最频繁的功能和系统。因此,照明系统也就成了高能耗功能之一。所以对照明系统的节能必不可少,电气节能技术在照明系统中的应用,需考虑到自然采光的使用,强化自然的使用,利用自然光减小人造照明使用,采用新型节能灯泡、声控灯等等,避免无人时,系统依然运作造成不必要的能源消耗。
4.3电气线路节能
电气线路施工直接影响着电气节能效率,电能传输中会产生一部分损耗,所以也会产生一定的能耗,能耗程度和电气线路的建设有着直接关系。线路负载及长度等众多因素都会不同程度影响能耗,加强电气线路节能有着一定的必要性。在电气线路施工中应尽量减少线路电阻,提高系统功率,以实现减小传输能耗,最大限度保障线路节能。
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电气设备是建筑得以有效运行和工作的重要设备,如果忽视采取相应措施做好电气设计,容易导致资源、能源出现大量浪费现象,对整个建筑物的运行带来不利影响。而采取有效措施,在电气设计中采用节能技术,能有效转变这种情况,推动设计水平提高,促进电气设备能耗降低,使整个建筑物更好运行和工作,为人们生活创造良好条件。
1.2提高生活质量和环境质量
如果建筑物电气设备的资源、能源消耗过大,不仅影响周围环境,还会对人们生活质量的提高带来不利影响。而采取相应措施,重视节能技术应用能彻底改变这种情况,对建筑电气作用的发挥产生积极影响。例如,通过太阳能、风能利用,能促进建筑电气节约能源、资源,更好满足人们对各种能源的需要,为人们生活营造良好氛围,也有利于提高周围环境质量。
2建筑电气设计节能技术的原则
在建筑电气设计中采用节能技术,应该以相关原则为指导,将这些原则有效落实到电气设计的每个环节。总的来说,这些原则包括以下几个方面。
2.1安全原则
建筑电气设计的目的是满足人们日常使用的需要,为人们日常生活营造良好环境氛围。节能技术的采用是为了节约能源、资源,降低消耗,取得更好的效果。但不能忽视的是,采用节能技术的同时必须坚持安全原则,实现对各类事故有效预防,保证电气设备绝缘性能良好,合理设计防雷技术、防静电技术,在降低能耗的前提下,实现对各类事故的有效预防。
2.2适用原则
节能技术的采用必须与建筑物相适用,不能为满足节能而进行设计,而是在适应建筑物的前提下,采取有效的节能技术,促进节能水平提高。另外在采用节能技术时,还要确保电气设备正常运行,满足人们日常生活的使用要求,保证质量合格,满足负荷容量要求,进而促进电气设备综合性能有效发挥,更好发挥其节能效果。
2.3经济原则
在确保电气设备节能降低的基础上,促进电气工程经济效益最大发挥。要在保证电气设备使用功能及安全的基础上,尽量采用投资低,效果佳的节能技术,提高设计的经济性,节约成本。合理选用节能设备,提高设备性能,降低设备运行和维修成本,在发挥节能效果的前提下,促进电气设备更好运行和工作,降低整个建筑物电气设备运行成本。
3建筑电气设计的节能技术应用存在的不足
尽管很多设计单位认识到建筑电气设计节能技术的应用意义,能根据具体情况,综合采取有效对策。但由于设计人员综合水平偏低,相关管理制度不完善,导致电气设计中仍然存在一些问题与不足。例如,供配电系统选择不合理,变压器选型不恰当,照明设计未能得到有效落实,导致大量电能的浪费,对太阳能、风能等清洁能源的利用存在不足的情况。这些问题影响电气设计水平提高,也不利于整个建筑节能工作,今后应该采取措施改进和完善。
4建筑电气设计的节能技术及其应用对策
为应对电气设计节能工作存在的不足,根据存在的问题,结合实际工作需要,笔者认为今后应该采取以下有效对策。
4.1合理选择供配电系统及变压器
在供配电系统选择时,要综合考虑建筑电气的负荷性质与容量、电气设备类型、供电距离等多种因素,选择合适的供电电压,科学设计供配电系统,保证系统连接到位,能有效运行和发挥作用。另外,为促进电气设备更好运行和工作,必须合理选择变压器,降低其运行能耗,提高运行效率,实现节能的目的。
4.2做好照明系统节能设计
整个建筑工程建设中,照明电器所消耗的能源较多,是节能设计的重点和关键环节,要结合实际情况,充分挖掘节能潜力,促进设计水平提高。高处灯具选择金属卤化物或高压钠灯,或采用大功率荧光灯,以实现节能的目的,通常不采用白炽灯。面积较小房间采用两灯一控或一灯一控方式,面积较大房间采用一控多灯方式,适当设计单控灯,楼梯、走廊、过道采用定时开关控制方式,室外照明采用光电定时控制方式。
4.3提高电气系统功率因素
提高电气设备自然功率因素,降低无功功率要求,应用功率较高的电动机。利用电容器进行无功功率补偿,当自然功率因素达不到要求时,要进行无功功率补偿,减少路上无功传输损耗,实现节能的目的,降低能耗。
4.4重视无功补偿设计
设计中要加强配电变压器的无功补偿,提高变压器功率因素,实现节能的目的。在传统无功补偿工作中,采用的是三相共补方式,其应用相对比较广泛,取得良好的施工效果。随着社会生产力提升,建筑电气中的大功率电气应用越来越多,使三相平衡难度不断加大,对电气设计也提出更高要求。为应对这种情况,有必要对变压器进行单相无功补偿,但该技术应用会增加投资,设计中要对其综合、全面考虑。
4.5有效利用清洁能源
随着技术发展和进步,越来越多的清洁能源被应用到建筑电气设计中,这也为电气设计中更好应用节能技术指明方向。其中最为常见的是太阳能、风能、地热能等,设计中要重视对这些清洁能源的利用,使其更好发挥节能作用。例如,在建筑电气设计中,应用太阳能光伏供电系统能促进建筑物节能效果提升,该技术通过光伏效应,将太阳能转化为电能,为建筑物提供电能,其重要组成内容包括蓄电池、太阳能电池板、充电控制模块、放电控制模块等。建筑电气设计采用太阳能,主要将其应用到照明、热水系统、锅炉系统当中,并且其应用具有良好效果,设计中应该重视清洁能源利用。
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能源问题已成为全球共同关注的问题,能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑中的节能设计已得到充分重视,做到合理使用能源、提高能源利用效率,为能源的节约提供了保障。民用建筑是建筑的耗电大户,近几年民用建筑电气节能的重要意义已逐步受到人们的重视。
建筑电气节能应坚持的三个原则是:①满足建筑物的功能。②考虑实际经济效益。③节省无谓消耗的能量。因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
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,通常的相应节能措施有以下几种。
1高效节能光源的选用
应合理选择灯具的配光,以提高利用系统。设计时办公室主张采用T8或T5稀士三基色荧光灯管。这是由于T8或T5灯管具有更高的显色指数和光效,光衰小、寿命长、用汞量少,更符合节能、环保要求。门厅、走廊等场所采用紧凑型荧光灯替代以往的白炽灯,达到节约能源的目的。
2高效节能照明灯具的选用
灯具按光通量在上下空间分布比例分为五类:直接型、半直接型、全漫射型、半间接型和间接型。①灯具的结构应便于安装、维护和更换光源。一般办公区优先选用直接式灯具,在有吊顶的办公场所优先选用高光效格栅灯具。②合理选择灯具的配光。
3高效节能电器附件的选用
3.1使用节能电感镇流器和电子镇流器
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。一般电感式镇流器自身能耗为光源的10%-15%,而电子镇流器本身能耗极低,并且有恒功率输出的特点。
对于一体化节能灯和单端小功率荧光灯(功率不大于25W),由于对它们的谐波要求、异常保护功能以及预热要求均比较低,应优选电子镇流器。对于25W~65W的直管荧光灯,优选节能型电感镇流器。
3.2实行单灯电容补偿
灯具单灯补偿就是在每套灯具上并联一个电容器进行补偿,将荧光灯、气体放射灯功率因数均提高到0.9以上,这样既能减少电路无功功率,又能降低线损和电压损耗,同时由于线路电流的降低,还可以减小导线的截面面积。
4其他照明节电措施
4.1充分利用自然光,节省照明用电是照明节能的重要途径之一。
4.2GB50034-2004建筑照明设计标准规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。
4.3改进灯具控制方式。
4.4选择合理的照度和功率密度值。新修订的GB50034-2004建筑照明设计标准规定了一般照明照度的标准值,局部照明应按该场所一般照明照度值的1倍~3倍选取。
4.5减少供电线路上的损耗,照明配电箱应靠近照明负荷中心且便于维护的位置。
4.6灯具布置及回路控制的节能设计。
在民用建筑场所内使用的多为单相电感性负荷,因其自身功率因数较低,在电网中滞后无功功率的比重较大。为保证降低电网中的无功功率,提高功率因数,保证有功功率的充分利用,提高系统的供电效率和电压质量,减少线路损耗,降低配电线路的成本,节约电能,通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。
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随着经济的增长和人们收入的增加,建筑智能化、自动化使建筑用电量猛增。城镇一体化建设的加速,我国的建筑面积以每年十几亿平方米的速度递增。据建设部和国家建材局的统计,我国建筑能耗约占全社会总能耗的27%。建筑节能在建筑行业势在必行。这些都要求建筑电气工程师发挥才智,既要满足建筑功能要求,给居民提供舒适、方便的生活空间,还要尽可能的做到减少建筑耗能。下面分别从建筑电气设计安全和节能两个方面进行了分析。
一、建筑电气设计的原则
建筑电气设计严格遵守相关的设计规范。设计规范是国家或地方制定的设计准则,它体现了国家的政策和对建筑的质量要求,是建筑电气设计者设计的标准。
建筑电气设计应满足建筑的功能需求,保证建筑的各项功能稳定连续运行,给居民的日常生活带来方便、快捷。
建筑电气设计是建筑的一部分,在设计过程中也要考虑综合经济因素,既要考虑初投资也要兼顾以后的运行费用,以求得建筑生命周期内费用最低的目标。
二、建筑电气设计的安全性
建筑电气设计的安全性从电力供应、供电线路、电气设备的接地、建筑消防控制方面进行了分析。
2.1电力供应
电力在现在建筑中占有重要作用,没有了电,建筑就会处于瘫痪状态。保证建筑电力的稳定供给是保证居民正常生活得基础。因此,为了保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源,具体数量应根据负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电,互为备用。此外,还须装设应急备用柴油或燃汽轮发电机组,要求在15秒钟内自动恢复供电,保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等事故用电。对于高压开关柜应根建筑标准,选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。对于电力变压器,根据防火要求,主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器。对于容量低压配电屏的出线,应做成手车式。
2.2供电线路
居住建筑中各种电路繁多。为保证各种设备电路的稳定、安全运行,供电电路的主线截面不能随意更改。如果要更改也要参照规范作相应的计算验证后再更改。否则线路截面的变小,使电阻变大,功率过载将导致电路发热或引发火灾。
2.3电气设备的接地
现在建筑中存在电脑、电视、冰箱等大量电子设备,电子设备通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连,为保证人员安全,此共用接地体的电阻不应大于1Ω。
2.4建筑消防控制
建筑消防设计指火灾自动报警灭火系统.包括火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分,实现报警灭火自动化。其中,消防线路要求要求穿金属管或者暗敷,目的是火灾发生后可以保持消防线路的正常使用,保证信号、命令得到有效的传输。消防水泵的控制尤为重要,为且确保安全,消防水泵的控制应设置两路:一条由引至消防水泵控制柜;另一路则引至消防控制室。
三、建筑电气设计的节能性
建筑电气设计是建筑设计的一部分。为降低建筑的能耗,建筑电气设计师也应从全盘考虑,既要兼顾初投资还要考虑建筑电气的运行能耗。下面分别从变压器、线路、照明几个方面给与分析。
3.1变压器的选择
变压器应选用节能型变压器,高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造使硅钢片的磁场方向接近一致,可以铁心的涡流损耗;良好的接缝密合,可减少漏磁损耗。与老产品比,节能型变压器空载损失和短路损失降低,10kV系列分别降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年节电9kW•h[3]。节能型变压器,因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,而在近年得到了广泛的应用。
变压器的容量选择。理论上计算变压器负载率为50%时,变压器的有功耗能能耗最小。但此时变压器的无功能耗增加,因此要考虑综合经济效益后进行选择。工程中变压器的容量选择在考虑初投资和运行费后,一般变压器的负载率取容量的80%。
3.2配电线路损耗
建筑中供电线路长且多,由于电阻的存在,当电流通过时就会产生功率损耗,其计算公式是:式中:ΔΡ—三相输电线路的功率损耗;I—线电流;R—线路相电阻。对于供电线选定的条件下,“R”值不变。可见电流越大,电路损失越大。线路的电阻R=ρL/S,电阻与电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑:
选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,可以由以后的运行费用抵消。
3.3电动机的节能分析
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。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的,因此电气设计节能措施主要在运行过程中。除了就地电容器补偿减少线路损耗外,还应减少电动机低效率的轻载和空载运行。主要的措施是采用变频调速控制电动机使其适应负载的变化,以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。如对于空调系统的循环泵采用变频控制后空调系统的运行费可节约30~40%。
3.4照明节能
照明节能设计就是在保证作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能,通常的节能措施有以下几种:(1)充分利用自然光,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地结合,从而节约人工照明电能。(2)使用高效节能灯具和高效电子镇流器、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)对于照明灯具进行控制也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关,高级客房采用节电钥匙开关,公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关,走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
四、结语
建筑电气的安全和节能措施还有很多,设计的节能潜力很大,广大电气设计人员在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,拿出一套符合各种技术指标,满足功能需求的前提下,行之有效而又切实可行的节能措施,从而达到真正安全节约的目的。
参考文献:
[1]江亿.中国建筑能耗远低于发达国家(第一部分).
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一.我国建筑节能现状分析
目前,我国拥有世界第三大能源系统,一次能源总产量仅次于美国和俄罗斯。但因我国的人口众多,人均拥有量很低,能源效率低下,未来建筑能源需求量很大。节约能源、降低能源消耗、提高能源效率关乎中国经济的前途,也关乎全球的经济发展。建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分,也是我国经济工作中的战略重点之一。我国的建筑节能工作起步较晚,能源效率低下,未来建筑能源需求量很大,建筑节能工作任重而道远。很多学者将我国节能工作与发达国家的节能工作进行比较后认为,虽然我国能耗总量呈下降趋势,但是建筑能耗将持续上升,占社会总能耗的比例也将增长,而且消费的主要是不可再生资源。
二.我国建筑电气能耗分析
在建筑电气系统中,涉及到的电气设备主要有铜母线、测量仪表、电气元件(断路器、电流互感器、电压互感器等)、电力变压器、电力电缆、配电箱柜(照明配电箱、动力配电箱柜、控制箱等)、用电设备(风机、水泵、灯具等)、应急电源(发电机、蓄电池组等)等。在上述电气设备的功率损耗是来自于导体的电阻和磁性材料中的损耗,并且主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中。
电力变压器的损耗主要分为三个方面:空载损耗、负载损耗和杂散损耗。通过有效的方法保证变压器的总使用费用最低,从而达到节约资金的目的。
电力电缆截面应以确定导线的经济电流密度为根本,就是在已知负荷的情况下,选择最佳的导线截面;或是在已选定导体截面的情况下,确定经济的负荷范围,以寻求投资的最优方案,取得最理想的经济效益。
电动机在总用电量中占的比重也很大,其产生的能耗也是相当可观的。分析高效电动机的节能效果以及不同的电动机系统对能耗的影响情况,选择高效电机,搭建合理的电机系统是关键。
灯具照明应尽量选用新型的智能照明节电器,包括选择高效的光源及附件(镇流器等)。我国执行“绿色照明工程”的目的是为了在照明工程中最大程度地节约能源。
分析结果表明,在建筑电气工程中,能耗主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中,只要在建筑电气设计工作中遵循适用性、实际性、节能性的基本原则,就可以有效地提高能源利用率,控制建筑电气能耗。
三.建筑电气节能措施
电力生产具有同时性和集中性两大特点,决定了能耗将在该建筑物电气系统从变电、传输到用电设备的各个环节发生。建筑电气节能水平可通过采取有效的措施加以提高,节能措施还应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。具体措施主要有一下几个方面:
1.培养和造就具有创新意识的电气工程人才
各大院校要树立创新教育理念,建立多元培养模式,根据电气工程及其自动化领域的新发展、新要求,围绕发挥特色专业优势,培养电气创新人才的主题,各大院校在制订培养计划时转变继承性教育思想,树立创新教育的理念。结合卓越工程师培养计划、国际合作办学、培养创新拔尖人才等教学工作,动态优化重构人才培养方案,探索多元人才培养模式,建立系统传授与探索研究相结合的新教育体系。从而为我国国民经济的发展输送更多、更优秀的创新型人才。 转贴于 中国论文下载中心
2.优化设计
设计人员针对每项电气分项工程,都有较详细的电气负荷计算书和采取相应的节能措施。在确定设计方案时,按照“以人为本"的设计思路,深入现场,通过与业主进行有效沟通,了解工程的具体情况;根据负荷特点、建筑使用功能要求、建筑物的结构特征和周围环境特点等多方面因素的综合考虑,进行全面的技术分析比较,力求最佳的设计方案。还要掌握各种节能新技术,并在设计中适当采用可获得巨大的经济效益和社会效益。政府有关职能部门也应加强对建筑电气设计项目的审核管理。
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投切变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。在设计中还应尽量减少三相不平衡度。因此,合理设计供配电系统在电气节能中起着非常重要的作用。
3.对建筑电气系统运行加以强化管理
加强对建筑电气系统运行的管理,同样可达到节能的效果。主要管理措施有:
(1)设备管理:电气节能在很大程度上取决于设备的运行状况。如果使各种设备安全、有效、稳定地运行,出现故障能快速排除,则可以节约能量。
(2)控制管理:开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证电气系统节能运行的有效措施。
(3)人员技术培训管理:加强对电工的培训,提高管理人员素质,以保证电气设备的正常运行和设备的使用效率,才能在电气节能中有所作为。
4.选用先进的节能设备、器具
首先,选用节能型变压器、节能型电动机。其次,照明用电为建筑物用电量的20%-40%,降低照明用电尤为重要,其主要途径包括:发展高效光源、采用高效灯具、改进照明控制。目前荧光类高效节能灯已广泛普及,国外普遍看好的发展方向是led光源,在最10-20年内预计将有重大突破。
结束语
能源是重要物质保障,能源的紧张将严重阻碍人们未来的正常生活、社会进步和经济的可持续发展。面临全世界能源短缺时代的即将到来,希望各行各业的人们,从自我的本职工作做起,为了我们的生存环境,为了子孙后代,投入到“节能减排”的实际行动中来。
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引言:
随着社会发展人们用电需求的不断加大,建筑电气的节能问题也逐渐进入到施工单位和用户的视线。对于施工单位来说,采用节能材料和节能设计方案,有助于降低长期的建设成本、吸引更多的消费者;而对于用户来讲,具有节能设施的建筑物更能让他们长期的节能,同时安全环保。
1.现代建筑电气设计
建筑电气设计要点主要体现在以下几个方面:
1.1设备用电负荷的精确计算,包括变配电所的设置,线路计算,设备选择,负荷确认等。而负荷计算是否准确对合理选择设备,确保设备安全可靠和经济运行有决定性作用。
1.2建筑供电高低压配电系统的设计,主要是要保证建筑物用电设备的供电电源可靠性及合理性。通过分析现阶段的供电系统和其远景发展情况;确定用电负荷的性质、总设备容量和计算负荷;备用容量和备用电源供电的方式。在设计中对于一般建筑物中一二级用电负荷应采用双电源供电。而对于高层建筑而言,必须全部采用双电源供电方式,具体接线布置应视负荷大小及当地电网条件而定。两个电源运行方式,原则上是两路同时供电,互为备用。另外,还装设应急电源,如快速自启动的柴油发电机组、专用馈线回路、EPS等。国内对于高层建筑的供电一般采用10kV变压器供电。部分超高层建筑根据负荷容量及等级采用35kV或更高等级电压等级进行供电。
1.3终端照明设计。照明设计既与节能环保密切相关,而且与建筑装饰美观程度有着直接的关系。由用户电表开关箱向室内配电回路,应以照明、空调及其它电器用插座分三个回路为基本回路,除以上三个回路外,尚应根据地区条件和工程要求增设厨房电器具专用回路,以及卫生间电热水器专用回路。
1.4防雷和接地设计。高层建筑的日渐增多,雷击风险也在日增长。防雷设计与配电系统的可靠性和安全性的关系随着高层建筑的越来越多而显得日益密切。
2.实现建筑电气节能设计的途径
要现实电气节能就要首先满足技术层面的节能,然后是选用性能优良的产品。建筑电气节能的方式有很多,本文认为可以通过以下四个途径实现。
2.1电源节能。尽管我国加快了电力建设的速度,提高了电力设备的运行效率,增加了装机容量,但是还有很多地方在用电高峰期出现电力缺口。电能在传输的过程中在变压器和线路中因为发热会损耗很多能量,目前,我国的线路率和发达国家相比还有一定的距离。要实现电源节能主要从降低线路损耗和变压器损耗两个方面进行。降低线路损耗的方法主要有优化电网结构,避免迂回供电,选择最经济的供电线路;选用电阻率较小的材质做导线,降低线路电阻,在线路绝缘水平允许的情况下,将线路进行升压。降低变压器损耗的方法主要有,变压器的放置靠近负荷中心,通过减少供电距离,减低线路损耗;选用耗能较低的变压器,合理安排不用用户的用电时间,提高变压器的负荷率,当同一个变电站选用多台变压器并联运行时,合理分配负荷,减少无功线路损耗,提高功率因数。电线或者电缆的载流量选择问题,应当保持与低压断路器的电流相互配合,使线路受到断路器的保护,这是每个建筑电气设计中都能够遇到,且应当保证的基本问题。总之应当充分考虑各种可能会发生的情况,在进行设计时严格按照《低压配电设计规范》,才能够确保用电的安全性。
2.2照明节能。在各类建筑中照明是一项基本的系统工程,近些年来利用天然光源的绿色照明得到重视,在保证照明质量的前提下,大力节约照明用电,照明节能的主要方法有:选用高光效的光源、充分利用天然光源、合理选择气体放电灯的启动设备、根据应用场合选择光通量维持率好的节能灯、根据照度的变化选择照明控制方式、根据照度标准的不同合理安排照明方式,例如通过流明衰减补偿,可以节省12%-25%的电能,最后适当保养灯具,进行高效的日常维护管理,延长灯具的使用寿命。
2.3动力节能。在当今社会,电动机负荷占到总负荷的70%左右,因此,动力节能是建筑电气节能中的重要因素。动力节能要遵循系统改造电动机及其他相关机械设备的原则,其主要措施有:根据使用场合的不同选择最经济的电动机,通过优化控制方式提高电动机的使用率;根据电动机铜损和铁损的不同特点采用相应的措施减少电动机的损耗,提高电动机的运行效率;选择低噪声节电型电动机;合理保护电动机,延长其使用寿命;把变频器应用于水泵、空调、电梯和风机等设备中,实现交流电动机调速,不仅能节约能源,还可以提高设备的控制灵活性。
2.4建筑设备监控系统。随着自动控制技术、计算机网络技术和通信技术的发展,出现了一种新的建筑电气节能途径,即建筑设备监控系统。该系统通过全面地对建筑物中各类设备进行控制,在满足建筑物基本功能的前提下,提供了一种更为科学高效的方法。
2.4.1供配电监控系统。供配电监控系统由计算机、控制设备和通信网络组成,是基于现场总线技术,通信网络将供配电系统、计算机、控制设备中带有通信接口的所有开关连接起来,通过检查电力系统中的电压、电流、有功功率、设备运转情况、功率因素等,然后管理人员根据监控的具体情况在计算机上进行管理和操作,从而确保供配电系统的安全运行和节能降耗。
2.4.2照明监控系统。在一些大型的公共建筑中,照明产生的耗电量通常极大,但是为了满足建筑照明的功能性需要,又不能为了节能而减少照明的数量的照度,照明监控系统的出现为科学的进行照明节能提供了条件。照明监控将不同地点、不同时间的照度转换成数字形式进行存储,然后把预定值和实际值进行比较,从而控制照明灯具的数量和照度,达到节能的目的。照明监控系统的应用不仅起到节约电量的目的,还延长了灯具的使用寿命,从而节省了运行成本。同时变化的照明控制方式还增强了建筑物的视觉效果,提升了建筑物的整体价值。
通过上述对建筑电气节能设计可以采取的节能措施可知,电源节能、照明节能和动力节能是实现建筑电气节能的重要手段,三者相辅相成、相互联系,在具体的应用中要把三者结合起来。同时要结合建筑监控系统,尽可能地合理利用节能产品和新型节能技术,更好地提高建筑电气节能效率,从而减少环境污染。
3.结束语
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。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]丘慧萍,仇洋.浅谈建筑电气设计中的节能措施[J].《经营管理者》,2011(02).
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党的十六大、十七大提倡加大力度建设节约型社会,建筑行业相关部门也接连出台了不少关于节约能源的系列政策和文件。节约能源已成为每位公民的责任和义务。目前国家针对建筑设计的节能审查已属于强制审查环节,建筑物特别是公共建筑的能耗控制尤其引人关注。
节能已成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针,是保障国家经济安全、改善环境、增强企业竞争力,实施可持续发展战略的重要措施。
1.我国建筑电气节能概述
早在2005年7月初国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作》的通知,特别指出“要坚持资源开发与节约并重,把节约放在首位的方针”。在经济发展中,电气用电是一个耗能大户。很多相关的文章都曾显示过,其每年要消耗总发电量的10%以上,如果大量使用节能的照明产品和有效的措施,节电5%,则每年可节约照明用电60亿kWh,为国家节
省投资约30亿元,并可延缓温室效应,减轻对生态环境的破坏,经济和社会效益非常可观。因此,在设计文件中,电气节能措施以专篇的形式陈述,从建筑物规划的初期就以节能的思想为指导,在技术根源处为实现电气节能提供理论依据及可行性。建筑电气节能的原则是:在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下,减少能源消耗,提高能源利用率。节能的途径之一是合理配置建筑设备,并对其进行有效、科学的控制和管理。
建筑电气节能应坚持以下三个原则:1)满足建筑物的功能;2)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,能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。同时在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果。从技术上、经济上进行比较后,再选定节能设备,才能真正达到节能的目的。
如今建筑电气节能的应用已经在我国取得了一定的成效,但是往往在节能措施上存在相关问题。1)盲目节能;通常为了达到节能效果,而刻意地控制电气,从而导致满足不了建筑物的功能。而这样的情况在我国出现不在少数,通常一方面是设计原因,而主要的方面是人为因素。2)经济因素考虑不周;由于建筑物的电气节能措施,必须采取相关先进的设计技术方案,然而这些必然会增加部分成本。通常这样的原因主要是未采取合理的节能方案,导致额外的附加成本。3)节能目的偏差;节能的目的是为了可持续发展,而相对部分的节能建筑,只是表明形势上的节能,节约无谓消耗的能量,导致从实质上来说,不是正规节能。
2.建筑电气节能策略
2.1高效光源、高效灯具和节能控制措施
对于住宅公共部分节能控制措施即是指采用节能自熄开关。由于住宅公共部分是无人值守的,所以灯具在人来时点亮,人去时熄灭是很重要的。对于高层住宅电梯前室,由于其对于保证人员疏散的重要意义,所以此处只能采用翘板开关,但对于住宅大部分公共楼梯间,节能自熄开关的采用可作为一条重要节能措施。高效光源顾名思义具有高光效,显色好等优点。试验证明,白炽灯只有10%的电能转变为可见光,90%的电能转变为热辐射,而这种热辐射性又往往带来火灾隐患。细管径荧光灯、紧凑型荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯和节能灯均为高效光源,应积极推广应用,尽量减少白炽灯的使用量。好的光源有了,如何使这种好光源发挥其功效能,这就要求灯具的效率要高。灯具的效率为灯具出射光通量与光源总光通量的比值,其值越高,照明的效率也就越高。灯具反射面设计科学,这样才能使好的光源物尽其用。高效光源、高效灯具不仅适用于住宅公共部分照明,在民用建筑中也可大量采用。
2.2供配电系统节能措施
应采取提高系统的运行电压和功率因数,减少无功功率及导线中的电阻,降低供配电系统线路损耗等措施。节能途径主要有:(1)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和选择供电电压,供配电系统应尽量简单可靠,同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。(2)变电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径,减少线路损耗,电力用户内部变电所之间宜敷设联络线,根据负荷情况,可切除部分变压器,从而减少损耗。(3)降低线路电阻,线路截面选择要与国际接轨,推广应用 “电力电缆截面的经济最佳化”,按经济电流密度法合理选择导线截面,以减少损耗。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。(4)传输上可以采用提高电压等级的方法。通过计算可知,当电压提高10%耗损可降低17.4%,因此,提高电压传输,是降低线损的有效途径。(5)提高功率因数减少电能损耗。线损与电力用户的功率因数的2次方成反比,故提高功率因数也是降损的有效措施。提高功率因数,可从合理选用电气设备容量及装设并联补偿电容器两方面着手。
2.3太阳能节能措施
目前住宅热水系统虽然已不少设计采用了太阳能设备,但本人认为在大型住宅小区以及公共建筑的室外照明系统应该可以设计采用太阳能蓄电的照明设备。目前这类产品以太阳能LED灯具为主,其产品的工作原理是:白天太阳光照射到太阳能组件上,使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压,把光能转换为电能,再传送给智能控制器,经过智能控制器的过充保护,将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存;到了夜晚太阳能组件因接收不到光能,其输出的直流电压降到接近为零时,智能控制器自动开启控制装置,向LED提供电能,促使LED发光源发出足够的亮度用于照明;到天亮时,太阳能组件又接收到光能产生电压时,智能控制器又自动转换到充电模式工作。随着太阳能蓄电的照明设备的产业发展,这种产品的制造成本将会越来越低,相信在不久的将来太阳能蓄电的照明设备应该会在室外照明领域得到普及应用。
2.4变压器节能措施
变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。变压器有功功率损耗可用下式计算:p2=p0+β2pk
式中:p2——变压器有功功率损耗(kw);
P0——变压器空载损耗(kw);
Pk——变压器短路损耗(kw);
β——变压器负载率(%)。
一般,在50%~60%时,变压器效率最高。在设计中,要正确选择变压器的负载率,以便合理选择变压器容量。变压器的经济运行在节能的同时,还能降低运行费用(包括设备折旧、正常维护和能耗),取得经济效益。铁损对变压器来说虽为常数,但可通过合理选型与运行而达到节能的目的;变压器铜损是变化的,合理地确定最佳运行,保持变压器在正常条件下,选择最大效率点,可达到经济运行的目的。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,使其工作在高效区内。对车间停产后仍不能停电的负荷,宜设置专用变压器,大型厂房及非三班制车间宜设置照明专用变压器。2)选用节能型变压器,更换或改造高能耗变压器。近年来逐渐推广的S10、S11系列油浸变压器比s9系列更为节能。S11型卷铁芯变压器与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.结语
建筑电气节能应该始在设计上体现,终在实践中应用,只有采取合理的设计方案,应用合理的节能器具以及优化节能措施,才能实现建筑电气节能的可持续发展。
参考文献