摘要:电气节能为建筑节能的组成部分,电气节能设计已成为电气设计重要内容。本人作为一名建筑电气设计人员,从本专业角度初步探讨一下建筑电气设计的节能方法。
关键词:电气设计;节能;方法
1 前言
最近几年国家提倡加大力量建设节约型社会,相关行业主管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,保护环境,已成为每位公民的责任和义务。也是全世界所关注的重要课题。电气节能为建筑节能的组成部分,近年来由于国民经济高速发展,对电力需求快速增长,由于发电装机容量和电网供电能力不足,全国大部分地区出现了不同程度的拉闸限电现象。由于我国节能的潜力巨大,因此把电能节约与电能开发并举。并把电能节约放在首位。由此可见电气节能的重要性,电气节能设计已成为电气设计重要内容。国家针对建筑设计的节能审查已属于强制审查环节。
2 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。
2.1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两级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。
2.2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10(6)kV的制冷设备。
2.3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。
2.4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。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。
2.5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的前提下,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。
2.6合理提高供配电系统的功率因素。在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因素达不到接入电网要求时,应进行无功功率的补偿,提高功率因素可以减少线路及变压器损耗。
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%。因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,故节能变压器的使用尤为重要。采用节能变压器,能节约能源和减少温室气体的排放,因此采用节能变压器有巨大的节能潜力。所以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系列、S11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%,变压器噪音水平下降7～10dB。
4 合理选用电动机
在建筑电气设计中,电动机都是与暖通、给排水水工种的设备配套的,由设备制造厂商统一供应。因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中,除了上述的应就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外,还应减少电机轻载和空载运行。因为在这种情况下,电机的效率是很低的。对功率较大的电动机可以采用变频调速器,可提高电机在轻载时的效率,达到节能的目的。但是,这种设备的价格仍偏高,因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软启动器。它启动平稳。从启动到运行,其电流变化不超过3倍,可保证电网电压的波动在所要求的范围内。同样达到节能的目的。
5 照明节能设计
5.1照明设计应选择高效光源
照明光源应选择发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠方便快捷、性能价格比高的高效光源。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:
5.1.1灯具安装高度较低的场所选用荧光灯。荧光灯包括直管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,都应选用直管荧光灯,并推荐采用T5细管。
5.1.2灯具安装高度较高的场所宜用金卤灯,也可用中显色高压钠灯。对于显色性要求高的场所,可以采用用陶瓷金卤灯;对于没有显色性要求的工业场所,可以用光效更高、寿命更长的高压钠灯。
5.1.3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5～6万小时)。同时,光效高(60～701m/W)。显色性好(Ra达80),起点快捷、可靠。
5.1.4不应选用荧光高压汞灯。金卤灯是在汞灯的基础上发展起来的,其高效比汞灯约提高60%(400w为例),显色指数高,寿命更长。
5.1.5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。但由于其光效低、寿命不长,所以最好限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求等情况外。不应使用。
5.2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,更有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,在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,应最大程度地满足建筑的功能,一项照明工程不能只注重光的物理特性,不仅要考虑照度水平、灯具布置,还需考虑视觉环境及照明效果。所以,照明设计应满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求。
同时,电气设计应与建筑设计密切配合,充分合理地利用自然光,使之与室内人工照明有机结合,利用最少的能源保证照度水平,从而达到节约人工照明的电能。
6 合理利用太阳能
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LD灯具为主,其产品的工作E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。本人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。
7 结束语
电气节能设计已成为电气设计的重中之重,在设计中精心考虑。进行方案比较,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计。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。这是每一个设计人员都必须认真对待的问题。