电气节能设计在现代建筑中的应用

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摘要：电能是一种重要的二次能源,既是发展国民经济的重要物质基础，也是制约国民经济发展的一个重要因素，几乎渗入社会生活的各个方面。本文介绍了在现代建筑中电气节能设计应遵循的要求，提出了在现代建筑中电气节能设计的主要措施。

关键词：现代建筑电气节能设计措施

Abstract: power is a kind of important secondary energy, is to develop the national economy important material foundation, is also restricted the development of national economy is an important factor, almost into all aspects of social life. This paper introduces the electrical energy saving in modern architecture design should follow the requirement, proposed in modern architecture electrical energy saving design of the main measures.

Keywords: modern building electrical energy saving design measures

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

我国是个能源消费大国，能源相对短缺，而且能源浪费却相当严重，电能节能问题将是我国发展国民经济的一项长远战略方针。电能是一种重要的二次能源,既是发展国民经济的重要物质基础，也是制约国民经济发展的一个重要因素，几乎渗入社会生活的各个方面。为此，在现代建筑的节能中，建筑电气设计应充分考虑高效率的节能设备，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；同时在建筑的全生命周期中实现高效率地利用能源，最低限度地影响环境，使之成为生态的、可持续的绿色建筑。

一、在现代建筑中电气节能设计应遵循的要求

能源消耗危机迫在眉睫。因此, 节约二次能源(电能),也就成为民用建筑电气设计中的重要问题。建筑电气节能应坚持:第一,满足建筑物的功能,即满足照明的亮度、色温、显色指数;舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻。第二,节能必须考虑实际经济效益,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。第三,节能应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的,再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗。 因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

二、在现代建筑中电气节能设计的主要措施

1、减少变压器的有功功率损耗,变压器的有功功率损耗如下式表示:Ｐｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋβ２,其中:

Ｐｂ为变压器有功损耗(Ｋw);

Ｐｏ为变压器的空载损耗(Ｋw);

Ｐｋ为变压器的有载损耗(Ｋw);

β为变压器的负载率。

Ｐｏ部分为空载损耗又称铁损,它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以,变压器应选用节能型的,如Ｓ９、 ＳＬ９及SC8等型油浸变压器或干式变压器,它们都是采用优质冷轧取向矽钢片,使矽钢片的磁畴方向接近一致,以减少铁芯的涡流损耗;45°全斜接缝结构,使接缝密合性好,以减少漏磁损耗。

为减小变压器损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000kVA,可选2 台1000kＶＡ,不选４台500ＫVA。因为选用前者可节能:Ｐ＝４×(1.6＋4.44)－２×(2.45 ＋7.45)＝4.36k Ｗ。

2、减少线路上的能量损耗,由于线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗。其:Ｐ＝3ＩΦ2Ｒ×10－３(kＷ)

式中:ＩΦ为相电流(Ａ)

Ｒ为线路电阻(Ω)

例如,在Ｌ＝100 ｍ的VV-3×50 ＋2×25 的电缆上传输60k Ｗ,cm ｓφ=0.8 的电能,其有功损耗量,可由以下步骤求得:ＩΦ=113.6(Ａ)

芯线温度70℃的50 ｍｍ２铜芯线每公里电阻Ｒ0＝0.44,则Ｒ＝0.1×0.44＝0.044(Ω)

Ｐ＝1.704kＷ

在一个工程中,线路左右上下纵横交错,小工程线路全长不下万米,大工程更是不计其数,所以线路上的总有功损耗是相当可观的,减少线路上的能耗必须引起设计重视。线路上的电流是不能改变的,要减少线路损耗,只有减小线路电阻。线路电阻Ｒ＝Ｐ×Ｌ／ｓ,即线路电阻与电导Ｐ成正比,与线路截面Ｓ成反比,与线路长度Ｌ成正比,因此减少线路的损耗应该:第一, 应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。因此,在负荷较大的二类、一类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。第二,减小导线长度。 首先,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度;其次,低压线路应不走或少走回头线,以减少来回线路上的电能损失;第三,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离;第四,在高层建筑中,低压配电室应靠近竖井,而且由低压配电室提供给每个竖井的干线,不至于产生支线沿着干线倒送的现象。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送,尽可能减少回头输送电能的支线。在设计中,认真落实以上措施,就可减少线路上的能量损耗,达到了线路节能的目的。目前,民用建筑设计中,绝大部分采用变压器低压侧集中补偿,这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输,提高了用户处的功率因数, 达到节能目的。

3、因为照明用量大而面广,因此,照明节能的潜力很大,应该采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛,因为它便宜,安装维护简单,它致命的弱点是发光率太低,因此目前常被各种发光率高,光色好,显色性能优异的新光源取代。建筑物尽量利用自然采光,靠近室外部分的建筑面积,应将门窗开大,采用透光率较好的玻璃门窗,以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明,可采用按照度标准检测现场照度,进行灯光自动调节。对长期需要开停,但又要按人流的多少自动调整照度的场合,在增加投资不多的情况下,对荧光灯可利用调压的方式,固定几级调节。

4、电动机在运行过程中的节能.在建筑电气中的电动机都是与暖通、 水道、 建筑等工种

的设备配套的,由设备制造厂商统一供应的。因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中,除了上述的用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,消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器,使其在负载下降时,采用变频的方式,自动调节转速,使其与负载的变化相适应。采用这种方式,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起动器,软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角,以控制电压的变化。由于电压可连续调节,因此起动平稳,起动完毕,则全压投入运行。此设备也可采用测速反馈、 电压负反馈或电流正反馈,利用反馈信息控制可控硅导通角,以达到速度随负载的变化而变化。它可用在电动机容量较大,又需要频繁起动的设备,以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行,其电流变化不超过三倍,可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但它是采用可控硅调压,正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上,不会返回电网。因此,它要求散热、通风措施完善。其价格比变频器便宜,在水泵系统中的大容量电动机的控制设备中可以应用。

总之，电气节能设计是现代建筑节能的一个重要组成部分，只要我们在设计中不断学习，施工中不断深化，精心在施工中学习设计，就能对昂贵的电能进行有效的节约，从而为我国的节能事业作出自己的一份微薄的贡献。

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