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摘 要:本文阐述了建筑电气节能设计的原则,从用电负荷计算、变压器的选择、减少线路电损耗、提高系统的功率因数、照明节能设计、电气设备的节能控制等方面,分析了建筑电气设计的节能措施,为进一步研究建筑电气的节能相关问题,提供了依据。
关键词:建筑电气 节能 电能损耗 建筑设备监控系统
中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0029-01
伴随着国民经济的飞速发展,能源的消耗也在急剧增加,节约使用电能已成为我国经济建设中的一项重大政策,也是建筑电气设计的重要环节。因此,在建筑电气设计中,应精心考虑,采用多种措施节约电能。
本文将从以下几个方面进行探讨,以使电气设计更加合理,达到真正节能的目的。
1 合理计算用电负荷
合理选择用电负荷计算方法,会达到节能、节材的目的,避免不必要的投资和浪费。用电负荷计算方法宜按以下原则选取:方案设计阶段可采用单位面积功率法;扩初阶段可用需要系数法,施工图设计阶段应采用需要系数法。
2 变压器的选择
对于变压器,可以依靠降低损耗,提高运行效率来实现其节能效果。
首先应选择节能环保型变压器。其次要合理选择变压器的台数与容量,使其容量和电力负荷相适应。变压器的容量应根据计算负荷选择。
季节性负荷适合采用单独变压器供电。
3 减少线路电能损耗
1)应选用电导率较小的材质做导线,铜芯最佳。2)减小导线长度。3)增大导线截面。
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,应再加大一级导线截面。
4 提高系统的功率因数
提高系统功率因数,可以减少变压器和线路损耗。线路上传输的功率可以分为有功功率和无功功率。
4.1 提高设备的自然功率因数
供配电设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器,降低线路感抗,提高用电设备的自然功率因数。应优先考虑采用功率因数较高的同步发电机,荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器等。
4.2 补偿电容法提高功率因数
当自然功率因数偏低,达不到电网合理运行要求时,应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。
1)无功补偿设备应适当靠近无功源,低压用电设备产生的无功功率宜由低压侧的电容器来补偿,高压宅用电设备产生的无功功率应由高压侧的电容器来补偿。2)用电设备集中的地方采用成组补偿,建筑内的其他无功功率主要在变电所二次侧集中补偿,并多采用自动无功功率补偿加工固定补偿方式。住宅小区的无功功率宜在小区变电所或箱变的低压侧进行集中补偿。3)对供电点较远、容量较大,负荷平稳、经常使用的设备多采用就地补偿。容量超过10kV的风机、水泵、传送带等设置就地补偿装置;空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变电所,可以集中补偿,但若供电距离超过20m时,最好采用就地补偿。4)当配电系统中谐波电流较严重时,无功补偿容量的计算应考虑谐波的影响。
5 照明节能设计
建筑照明节能主要有以下三种途径:一是充分利用自然采光,以降低白天时人工照明对能源的消耗,二是采用绿色照明产品质;三是采用智能化的照明控制系统来提高能源的利用率和降低能耗总量。
5.1 充分利用自然光
充分利用自然光源是照明节能工程中的一个重要内容。白天尽可能利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。
5.2 合理选用光源、灯具及附件
5.2.1 选择高效、节能、环保的光源
1)选择照明光源时,应尽量减少白炽灯的使用量,一般情况下,室外照明不应采用白炽灯。2)当悬挂高度大于4.5m时,宜采用高压钠灯和金属卤化物灯,多用于高大厂房、商场及体育馆照明及室外照明等。3)悬挂高度在4.5m以下时,宜采用荧光灯,应选T8荧光灯和紧凑型荧光灯,有条件时,应采用T5荧光灯。多用于公共建筑、住宅、写字楼等。4)LED照明灯适用于多种场合的动态照明、室外照明、景观照明等。5)一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯,不应采用自镇流荧光高压汞灯,尽可能推广使用高光效、长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯。
5.2.2 选用配光合理、效率高的灯具
1)在满足眩光限制的条件下,应优先选用开启式直接照明灯具,尽量少用带漫射透光罩的包合式灯具和装有格栅的灯具样式,一般室内的灯具效率不低于70%,并要求灯具的反射罩具有较高的反射比。2)选用光利用系数高的灯具。3)选用高光通量维持率的灯具。4)尽可能选择不带光学附件的灯具。5)采用空调和照明一体化的灯具。
同时应考虑灯具的布置、灯具与建筑围护结构的距离以及灯具的距离比是否科学合理。
5.2.3 节能镇流器的选用
应尽可能采用节能型电子镇流器或节能型电感镇流器,以达到节能的目的。
5.3 采用智能化的照明控制系统
采用智能化的照明控制系统,可以提高照明质量,减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,有利于照明的节能;同时可以延长灯具和电器附件的使用寿命,提高照明系统的可靠性;可以通过系统控制不同工作场合的照明模式,实现照明场景的多样化,以满足人们对照明舒适度和情趣的多种要求。
6 建筑电气设备的节能
建筑内的能源设备的能耗占建筑能耗的绝大部分。随着智能建筑的发展,楼宇自动化系统(BAS)的广泛应用,采用节能控制技术,综合应用信息通信、计算机网络、自动化控制等智能化技术,对建筑内能源机电设备实施集中监控和能效管理,从而实现系统的最优化控制和管理,达到提高能效、降低能耗的节能目标。
空调系统是建筑物中的耗能大户,其用电量约占整个建筑用电量的70%,因此中央空调系统的节能控制显得尤为重要,其主要内容包括:1)热交换系统温差与流量的优化控制。2)定风量全空气系统的空调机组的优化控制。3)变风量空调系统的优化控制。4)冷冻水与冷却水系统的优化控制。5)冰蓄冷系统的优化控制。6)水蓄冷系统的优化控制等。
此外,电动机的正确选型、调速方法、基于负荷检测的台数控制等以及电梯的合理选型、停层计划及群控策略等也是较有效的节能措施。
7 结语
建筑电气节能设计潜力很大,对设计者而言,应全面认真地考虑设计方案,选择高效、节能、环保的设备,应用先进的设计技术,按节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能行之有效地节约能源。
参考文献
[1] 唐海.建筑电气设计与施工.北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2] 陈众励,赵济安,等.建筑电气节能技术综述[J].楼宇自动化,2007(4).
[3] 全国民用建筑工程设计技术措施电气,暖通空调.动力,中国建筑标准设计院,住房和城乡建设部工程质量安全监管司,2009.
[4] 龙惟定,武涌.建筑节能技术.中国建筑工业出版社,2009（8）.
关键词:建筑电气 节能 电能损耗 建筑设备监控系统
中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0029-01
伴随着国民经济的飞速发展,能源的消耗也在急剧增加,节约使用电能已成为我国经济建设中的一项重大政策,也是建筑电气设计的重要环节。因此,在建筑电气设计中,应精心考虑,采用多种措施节约电能。
本文将从以下几个方面进行探讨,以使电气设计更加合理,达到真正节能的目的。
1 合理计算用电负荷
合理选择用电负荷计算方法,会达到节能、节材的目的,避免不必要的投资和浪费。用电负荷计算方法宜按以下原则选取:方案设计阶段可采用单位面积功率法;扩初阶段可用需要系数法,施工图设计阶段应采用需要系数法。
2 变压器的选择
对于变压器,可以依靠降低损耗,提高运行效率来实现其节能效果。
首先应选择节能环保型变压器。其次要合理选择变压器的台数与容量,使其容量和电力负荷相适应。变压器的容量应根据计算负荷选择。
季节性负荷适合采用单独变压器供电。
3 减少线路电能损耗
1)应选用电导率较小的材质做导线,铜芯最佳。2)减小导线长度。3)增大导线截面。
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,应再加大一级导线截面。
4 提高系统的功率因数
提高系统功率因数,可以减少变压器和线路损耗。线路上传输的功率可以分为有功功率和无功功率。
4.1 提高设备的自然功率因数
供配电设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器,降低线路感抗,提高用电设备的自然功率因数。应优先考虑采用功率因数较高的同步发电机,荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器等。
4.2 补偿电容法提高功率因数
当自然功率因数偏低,达不到电网合理运行要求时,应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。
1)无功补偿设备应适当靠近无功源,低压用电设备产生的无功功率宜由低压侧的电容器来补偿,高压宅用电设备产生的无功功率应由高压侧的电容器来补偿。2)用电设备集中的地方采用成组补偿,建筑内的其他无功功率主要在变电所二次侧集中补偿,并多采用自动无功功率补偿加工固定补偿方式。住宅小区的无功功率宜在小区变电所或箱变的低压侧进行集中补偿。3)对供电点较远、容量较大,负荷平稳、经常使用的设备多采用就地补偿。容量超过10kV的风机、水泵、传送带等设置就地补偿装置;空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变电所,可以集中补偿,但若供电距离超过20m时,最好采用就地补偿。4)当配电系统中谐波电流较严重时,无功补偿容量的计算应考虑谐波的影响。
5 照明节能设计
建筑照明节能主要有以下三种途径:一是充分利用自然采光,以降低白天时人工照明对能源的消耗,二是采用绿色照明产品质;三是采用智能化的照明控制系统来提高能源的利用率和降低能耗总量。
5.1 充分利用自然光
充分利用自然光源是照明节能工程中的一个重要内容。白天尽可能利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。
5.2 合理选用光源、灯具及附件
5.2.1 选择高效、节能、环保的光源
1)选择照明光源时,应尽量减少白炽灯的使用量,一般情况下,室外照明不应采用白炽灯。2)当悬挂高度大于4.5m时,宜采用高压钠灯和金属卤化物灯,多用于高大厂房、商场及体育馆照明及室外照明等。3)悬挂高度在4.5m以下时,宜采用荧光灯,应选T8荧光灯和紧凑型荧光灯,有条件时,应采用T5荧光灯。多用于公共建筑、住宅、写字楼等。4)LED照明灯适用于多种场合的动态照明、室外照明、景观照明等。5)一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯,不应采用自镇流荧光高压汞灯,尽可能推广使用高光效、长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯。
5.2.2 选用配光合理、效率高的灯具
1)在满足眩光限制的条件下,应优先选用开启式直接照明灯具,尽量少用带漫射透光罩的包合式灯具和装有格栅的灯具样式,一般室内的灯具效率不低于70%,并要求灯具的反射罩具有较高的反射比。2)选用光利用系数高的灯具。3)选用高光通量维持率的灯具。4)尽可能选择不带光学附件的灯具。5)采用空调和照明一体化的灯具。
同时应考虑灯具的布置、灯具与建筑围护结构的距离以及灯具的距离比是否科学合理。
5.2.3 节能镇流器的选用
应尽可能采用节能型电子镇流器或节能型电感镇流器,以达到节能的目的。
5.3 采用智能化的照明控制系统
采用智能化的照明控制系统,可以提高照明质量,减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,有利于照明的节能;同时可以延长灯具和电器附件的使用寿命,提高照明系统的可靠性;可以通过系统控制不同工作场合的照明模式,实现照明场景的多样化,以满足人们对照明舒适度和情趣的多种要求。
6 建筑电气设备的节能
建筑内的能源设备的能耗占建筑能耗的绝大部分。随着智能建筑的发展,楼宇自动化系统(BAS)的广泛应用,采用节能控制技术,综合应用信息通信、计算机网络、自动化控制等智能化技术,对建筑内能源机电设备实施集中监控和能效管理,从而实现系统的最优化控制和管理,达到提高能效、降低能耗的节能目标。
空调系统是建筑物中的耗能大户,其用电量约占整个建筑用电量的70%,因此中央空调系统的节能控制显得尤为重要,其主要内容包括:1)热交换系统温差与流量的优化控制。2)定风量全空气系统的空调机组的优化控制。3)变风量空调系统的优化控制。4)冷冻水与冷却水系统的优化控制。5)冰蓄冷系统的优化控制。6)水蓄冷系统的优化控制等。
此外,电动机的正确选型、调速方法、基于负荷检测的台数控制等以及电梯的合理选型、停层计划及群控策略等也是较有效的节能措施。
7 结语
建筑电气节能设计潜力很大,对设计者而言,应全面认真地考虑设计方案,选择高效、节能、环保的设备,应用先进的设计技术,按节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能行之有效地节约能源。
参考文献
[1] 唐海.建筑电气设计与施工.北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2] 陈众励,赵济安,等.建筑电气节能技术综述[J].楼宇自动化,2007(4).
[3] 全国民用建筑工程设计技术措施电气,暖通空调.动力,中国建筑标准设计院,住房和城乡建设部工程质量安全监管司,2009.
[4] 龙惟定,武涌.建筑节能技术.中国建筑工业出版社,2009（8）.