民用建筑电气节能设计探讨

摘　要:针对民用建筑用电能耗高的问题,从供电、配电、用电环节着手,提出民用建筑照明系统、变压器、供配电系统、电动机等方面的节能措施,以提高能源利用率和综合效益。

关键词:照明系统节能;变压器节能;供配电系统节能

我国是能源短缺的国家,但能源浪费却很严重。无论是供配电系统或用电设备,都存在着节能的巨大潜力。

1　电气节能设计

1.1　电气节能设计应遵循的原则

电气设计节能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。(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　照明节能设计

2.1　照明节能设计首先做到灯具节能

照明节能设计选用高效光源应从下面几个方面考虑:照明光源选择应从发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠、方便快捷、性能价格比高等方面选择高效光源。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。根据《建筑照明设计标准》GB50034-2004,建议按以下几个方面选择光源:(1)灯具安装高度较低的场所宜采用荧光灯。荧光灯包括直管型荧光灯和紧凑型荧光灯,它们都具有光效高、寿命长、显色性较好等优点,但前者比后者光效更高、寿命更长、光通维持效率高、性价比更优。因此,除有装饰性要求的场所外,一般情况下,应无条件选用细管径直管型荧光灯(即T8型或T5型)。(2)灯具安装高度较高的场所宜采用金卤灯,也可采用高压钠灯,对于显色性要求高的场所,可以采用陶瓷金卤灯;对于显色性要求不高的工业场所,可以采用高效、寿命长的高压钠灯。(3)安装高度高,且不易维护的场所如高大厅堂等,宜选用高频无极荧光灯。其重要特点是使用寿命长(达5~6h)。同时光效高(60~70lm/W),显色性好,起点快捷、可靠。(4)不应选用荧光高压汞灯,更不应使用自镇流高压汞灯。(5)限制热辐射光源(普通照明用白炽灯、卤钨灯)的应用,其优点是显色性好,起点快速,便于调光;但由于高效低,寿命不长,所以要限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求外,不应使用。(6)荧光灯应选用电子镇流器或节能电感镇流器,符合使用要求时,可选用两个或几个灯管共用的电子镇流器;金卤灯、高压钠灯应选用节能电感镇流器,根据产品的发展逐步应用电子镇流器。

2.2　照明节能设计应提倡绿色照明

绿色照明并不只是照明节能,而是在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,保护身心健康的基础上达到节约能源、保护环境的目的。为此,在照明设计时,要求保证必要的照明水平和质量,通过节约能源,减少有害物的排放,达到保护环境的目的。

3　选用节能型变压器

据有关资料统计表明,全国电网上每年运行的35kV和10kV及以下配电变压器总电能损耗约占当年总发电量的2% ~3%。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,因此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S11系列,S11型变压器与S9型变压器相比,每台配电变压器年耗电量平均降低10. 85%,每4伏安平均降低2.16元。

4　合理设计供配电系统

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,使供配电系统在运行中的损耗减至最低,实现供配电系统的经济运行,达到节能的目的。设计应从下面几个方面考虑:(1)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。(2)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两级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。(3)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10(6)kV的制冷设备。(4)根据负荷情况合理选择变压器容量、台数,变压器负载率宜为0. 7~0. 85,其接线应能适应负荷变化时,按经济运行原则灵活投切变压器,使变压器在最佳状态下运行,从而减少损耗。(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。(6)合理地提高供配电系统的功率因数。在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因数达不到接入电网要求时,应进行无功补偿,提高功率因数以减少线路及变压器损耗。

5　电动机在运行过程中的节能

一般来说,水暖专业在选择电机时都是按最不利环境来考虑,而设备正常工作时的负载往往比设计值要小许多,在大多数时间里水泵和风机都在轻载运行,造成了整个系统能源利用效率低,浪费现象严重。同时,由于电机长期处于高速运转状态,机械磨损大,维护费用高,使用寿命相应缩短。如果采用新型的智能化节电设备,运用计算机模糊控制理论和变频技术,通过对设备负荷的状态跟踪,适时调节风机的风量,使其随负荷的变化而同步变化,可以最大限度地节约电能消耗,而增加的投资也可以在短时间内收回。对于生活水泵,采用变频调速,同样可以提高电动机在轻载时的效率,达到节能的目的,而且还可省掉高位水箱或水塔,在投资及运行费用上都有利。

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