試關(guān)于建筑電氣設(shè)計(jì)中-節(jié)能方式

1、試關(guān)于建筑電氣設(shè)計(jì)中-節(jié)能方式            摘要： 文章闡述了建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則、節(jié)能方法，從變壓器容量選擇、功率因數(shù)補(bǔ)償、照明調(diào)光設(shè)備、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備選擇等方面，論述電氣設(shè)計(jì)中的幾種節(jié)能方法。 關(guān)鍵詞：電氣節(jié)能變壓器損耗功率因數(shù)照明節(jié)能變頻調(diào)速軟起動(dòng)器  由于人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。因此，各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源-電能，也就成為民用建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的原則建筑

2、電氣節(jié)能應(yīng)堅(jiān)持以下三個(gè)原則：1. 滿足建筑物的功能即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場(chǎng)所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。2.考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益節(jié)能應(yīng)按國(guó)情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。3.節(jié)省無謂消耗的能量節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都

3、是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。建筑電氣節(jié)能的途徑1.減少變壓器的有功功率損耗變壓器的有功功率損耗如下式表示：其中：-變壓器有功損耗（）；-變壓器的空載損耗（）；-變壓器的有載損耗（）；-變壓器的負(fù)載率。部分為空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，如、及等型油浸變壓器或干式變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，由于"取向"處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗；

4、76;全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗。是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，即負(fù)載率的平方成正比。因此，應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從用微分求它的極值，在處每千瓦的負(fù)載，變壓器的能耗最小。因此，在年代中期設(shè)計(jì)的民用建筑，變壓器的負(fù)載率絕大部分在左右，在實(shí)際使用中有一半變壓器沒有投入運(yùn)行，這種做法有的設(shè)計(jì)人員一直沿襲至今。但是，這僅是為了節(jié)能，而沒有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。舉下例可看出其不可取的程度。的變壓器，當(dāng)時(shí)相對(duì)于時(shí)可節(jié)能為×（），按商場(chǎng)最高用電小時(shí)計(jì)：每天小時(shí)，天全營(yíng)業(yè)，則總節(jié)約電能：××·。

5、按營(yíng)業(yè)性電價(jià)每度元計(jì)，則每年節(jié)約：×元。 按每千瓦的初裝費(fèi)投資：變壓器應(yīng)是大型民用建筑，必然雙電源進(jìn)線，則初裝費(fèi)每為元，每年節(jié)能省下的電費(fèi)只能提供（）的初裝費(fèi)。還有的初裝費(fèi)，加上由于加大變壓器容量而多付的變壓器價(jià)格，由于變壓器增加而使出線開關(guān)柜、母聯(lián)柜增加引起的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)，安裝上述設(shè)備使土建面積增加而引起的土建費(fèi)用，這是筆相當(dāng)可觀的投資，還沒有計(jì)及折舊維護(hù)等費(fèi)用。由此可見，取變壓器負(fù)載率為是得不償失的。事實(shí)上負(fù)載率僅減少了變壓器的線損，并沒有減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的措施。計(jì)及初裝費(fèi)、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用，又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘浚儔浩鞯呢?fù)

6、載率應(yīng)在為宜。這樣也可以做到物盡其用，因?yàn)樽儔浩鹘^緣的使用年限滿負(fù)荷計(jì)為年，年后可能有更好的變壓器問世，這樣就可以有機(jī)會(huì)更換新的設(shè)備，才能使該建筑總趨技術(shù)領(lǐng)先地位。為減小變壓器損耗，當(dāng)容量大而需要選用多臺(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。例如需要裝機(jī)容量為，可選臺(tái)，不選臺(tái)。因?yàn)檫x用前者可節(jié)能：×（）×（）（全按計(jì)，同等條件，變壓器）。 在變壓器選擇中，能掌握好上述三點(diǎn)原則，即滿足了節(jié)約能源，又經(jīng)濟(jì)合理的原則。減少線路上的能量損耗由于線路上存在電阻，有電流流過時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。其公式如下：×（）式中：-相電流（）-

7、線路電阻（）例如，在的××的電纜上傳輸，的電能，其有功損耗量，可由以下步驟求得：×（××）芯線溫度的銅芯線每公里電阻，則×（）×××從以上可看到，線路上的功率損耗相當(dāng)于每的線路上安一個(gè)的燈泡。在一個(gè)工程中，線路左右上下縱橫交錯(cuò)，小工程線路全長(zhǎng)不下萬米，大工程更是不計(jì)其數(shù)，所以線路上的總有功損耗是相當(dāng)可觀的，減少線路上的能耗必須引起設(shè)計(jì)重視。 線路上的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減小線路電阻。線路電阻×，即線路電阻與電導(dǎo)成正比，與線路截面成反比，與線路長(zhǎng)度成正比，因此減少線路的損耗應(yīng)從以

8、下幾方面入手。 應(yīng)選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳，但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負(fù)荷較大的二類、一類建筑中采用銅導(dǎo)線，在三類或負(fù)荷量較小的建筑中采用鋁芯導(dǎo)線。    2007-05-11         減小導(dǎo)線長(zhǎng)度。首先，線路盡可能走直線，少走彎路，以減少導(dǎo)線長(zhǎng)度；其次，低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少來回線路上的電能損失；第三，變壓器盡量接近負(fù)荷中心，以減少供電距離，當(dāng)建筑物每層平面在左右時(shí)，至少要設(shè)兩個(gè)變配電所，以減少干線的長(zhǎng)度；第四，在高層建筑中，低壓配電

9、室應(yīng)靠近豎井，而且由低壓配電室提供給每個(gè)豎井的干線，不至于產(chǎn)生支線沿著干線倒送的現(xiàn)象。亦即低壓配電室與豎井位置的布局上應(yīng)使線路都分向前送，盡可能減少回頭輸送電能的支線。 增大導(dǎo)線截面。首先，對(duì)于比較長(zhǎng)的線路，除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失所選定的截面，再加大一級(jí)導(dǎo)線截面，所增加的費(fèi)用為，由于節(jié)約能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)用為，則為回收年限，若回收年限為幾個(gè)月或一、二年，則應(yīng)加大一級(jí)導(dǎo)線截面。一般而言，導(dǎo)線截面小于，線路長(zhǎng)度超過的增加一級(jí)導(dǎo)線截面比較容易實(shí)現(xiàn)上述條件。其次，利用某些季節(jié)性負(fù)荷的線路，這些用戶不用時(shí)，可提供給常期用戶作供電線路使用，以減少線路和電阻。例如，將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管

10、與照明、電開水等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷，集中在一起，采用同一干線供電，既可便于用一個(gè)火警命令切除非消防用電，又可在春秋兩季空調(diào)不用時(shí)，使同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，從而減小了線路損耗，這就相當(dāng)于充分利用了季節(jié)負(fù)荷的線路。 在設(shè)計(jì)中，認(rèn)真落實(shí)上述三條措施，就可減少線路上的能量損耗，達(dá)到了線路節(jié)能的目的。提高系統(tǒng)的功率因數(shù)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無功在線路上傳輸，以達(dá)到節(jié)能的目的。線路損耗的公式展開后得下列計(jì)算式：×（） （）式中：-線電壓（）-有功功率（）-無功功率（）前項(xiàng)為線路上傳輸有功功率而引起的功率損耗，后項(xiàng)為線路上傳輸無功功率而引起的功率損耗。有功功率是滿足建筑物功能所必須的，因此

11、是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會(huì)產(chǎn)生滯后的無功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，而這部分損耗是可以想辦法改變的，其措施有以下幾種。提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對(duì)超前無功的需求，可采用功率因數(shù)較高的同步電動(dòng)機(jī)；熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于的電子鎮(zhèn)流器；采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈，單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數(shù)提高到，這就可減少系統(tǒng)高、低壓線路傳輸?shù)某盁o功功率。 由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無功，可采用電容器補(bǔ)償，因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的是超前的無功，兩者可以相互

12、抵消，即，因此無功補(bǔ)償，可以提高功率因數(shù)，因而也減小了無功的需求量。無功補(bǔ)償裝置應(yīng)就地安裝，實(shí)行就地補(bǔ)償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。目前，民用建筑設(shè)計(jì)中，絕大部分采用變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，這種做法僅減少了區(qū)域變電站至用戶處的高壓線路上的無功傳輸，提高了用戶處的功率因數(shù)，可以不受或少受電業(yè)局的罰款。而對(duì)用戶，無功仍由變壓器低壓母線經(jīng)傳輸線路輸送到各用戶點(diǎn)，低壓線路上的無功傳輸并沒有減少，那么無功補(bǔ)償也就達(dá)不到節(jié)能的目的。在日本，東京電力公司的法規(guī)規(guī)定容量達(dá)的電動(dòng)機(jī)端，都要安裝的靜電電容器，以減少由于線路上傳輸無功而引起的有功損耗。在我國(guó)即將頒布的工業(yè)與民用供電設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定

13、"容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)又長(zhǎng)期使用的用電設(shè)備的無功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償，"。陜西省"三電辦"在年就規(guī)定"及以上的異步電動(dòng)機(jī)，負(fù)荷較穩(wěn)定的應(yīng)采用就地補(bǔ)償，"。我國(guó)目前生產(chǎn)的自愈式靜電電容器的最小容量為，可以使及以上的電動(dòng)機(jī)無功獲得就地補(bǔ)償。為什么常提到負(fù)荷平穩(wěn)的電動(dòng)機(jī)可采用就地補(bǔ)償，因?yàn)樨?fù)荷變動(dòng)時(shí)電機(jī)端電壓也變化，使電容器沒有放完電又充電，這時(shí)電容器會(huì)產(chǎn)生無功浪涌電流，使電機(jī)易產(chǎn)生過電壓而損壞。因此，斷續(xù)負(fù)載，如電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)步行道等不應(yīng)在電動(dòng)機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器；另外，如星三角起動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)也不能在電動(dòng)機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器，因?yàn)樗饎?dòng)過

14、程中有開路閉路瞬時(shí)轉(zhuǎn)換，使電容器在放電瞬間又充電，也會(huì)使電機(jī)過電壓而損壞。在民用建筑中應(yīng)改變電容器集中安裝的做法，對(duì)容量超過的風(fēng)機(jī)、水泵、傳送帶等電動(dòng)機(jī)端設(shè)置就地補(bǔ)償裝置，空調(diào)主機(jī)及冷凍泵等常在其附近設(shè)專用變配電所，可以集中補(bǔ)償，但若供電距離超過時(shí)也最好采用就地補(bǔ)償。電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償裝置的接線有二種方式，一是并接在熱元件的一次線后，熱元件的整定電流應(yīng)按補(bǔ)償后的電機(jī)工作電流計(jì)，這種接線適合新安裝的電機(jī)；另一種是裝補(bǔ)償電容器在接觸器主接點(diǎn)之后，熱元件一次線圈之前，熱元件的整定電流就不計(jì)補(bǔ)償?shù)挠绊?，這適合于進(jìn)行改造的電機(jī)接線，這樣做可使電容器與電動(dòng)機(jī)一起投切。處理好上述三部分，即減少自然無功、無功補(bǔ)償

15、及補(bǔ)償裝置的安裝地點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)合理的選擇無功補(bǔ)償方式而達(dá)到節(jié)能的目的。     照明部分的節(jié)能因?yàn)檎彰饔昧看蠖鎻V，因此，照明節(jié)能的潛力很大，應(yīng)從下列幾方面著手：采用高效光源。白熾燈過去用得最廣泛，因?yàn)樗阋?，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，它致命的弱點(diǎn)是發(fā)光率太低，因此目前常被各種發(fā)光率高，光色好，顯色性能優(yōu)異的新光源取代。表列出了各種光源每的光通量。從表中可以看出低壓鈉燈和高壓鈉燈的發(fā)光率最高，但由于色溫低，光色偏暖，顯色指數(shù)在之間，顏色失真度大，只能在路燈或廣場(chǎng)照明用，其中顯色指數(shù)在的高顯色性鈉燈可與汞燈組成混合燈，用于工廠及體育館照明，這也是量大面廣的照明部分；發(fā)光率很高的金屬鹵化物燈，三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈，由于色溫范圍廣，自，光色選擇性好，顯色指數(shù)又高，可達(dá)，顏色