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建筑電氣設計中的節能探索

來源:中國智能建筑行業協會    最后更新時間:2018-03-05    內容閱讀次數:

摘要:建筑電氣節能對于建設節約性社會意義重大,對于電氣節能設計主要措施,對于供配電系統來說,主要是減少供配電系統的損耗,而對于用電系統來說,主要是減少電器的用電損耗和提高電器的使用效率。

關鍵詞:建筑電氣設計;損耗;效率;節能

0引言

隨著工業化和城鎮化加速發展,建筑業也迅速興起,導致建筑能耗迅猛遞增,建筑節能勢在必行。而二次能源———電能在整個建筑能耗當中占有比例非常大,由此,建筑電氣節能設計尤為重要。建筑電氣節能設計應當至少要滿足以下兩個條件才有意義:建筑物功能的滿足、節省不必要的電源消耗。要達到這個目標,應當采取如下措施。

1減少供配電系統的損耗

1.1合理選擇并使用變壓器

變壓器的有功損耗按計算公式為,ΔP=Po+β2PK,式中:
ΔP———變壓器的有功損耗(kW),
Po———變壓器的空載損耗(kW)由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成,其值與鐵芯材料及制造工藝有關,與負荷大小無關,
PK———變壓器的短路損耗(kW)是變壓器額定負載傳輸的損耗又稱變壓器線損,多稱為銅損,它與流過繞組電流的平方成正比,
β———變壓器的負載率即變壓器實際功率與額定功率的比值

由上式可得:選擇節能型的變壓器主要依據以下指標:(1)空載損耗低的變壓器,可采用S9,SL9,SC8型的;(2)繞組阻值小,可以采用銅芯變壓器;(3)負載率設定合理,從理論上來說,β=50%時,變壓器的能耗最小,由于Po值是固定的,因此此時減少的是PK值,大量的實踐證明,80%的負載率最經濟節能。

1.2減少線路的功能損耗

當電網輸送電能時,在電網中就產生有功損耗,單一線路有功損耗計算公式為,△P=I2R,式中,
△P———損失功率,
I———負荷電流,
R———導線電阻。

線路上的電流是不能改變的,因此,要想減少線路的功能損耗,只有想辦法減少導線的電阻,電阻計算公式為,R=ρ×L/S,式中,ρ為電導率,L為導線長度,S為導線截面積。從上述公式中,我們不難得出,要在建筑電氣設計中,減少線路的功能損耗要做到以下幾點:

首先,選擇電導率小的導線,銅線是比較好的選擇。
其次,在設計中,盡量減少導線的長度,盡可能使用直線,盡量少用或者不用回頭線,因此要盡可能把配電箱放置負荷中心。
第三:增大導線截面??砂凑照P枨蟮慕孛?,加大一級導線截面,既能減少功能損耗,又能延長使用壽命,并且還能提高用電的安全性。

2用電系統的節能

用電系統的節能對用電者來說,意義更大,而對國家來說,意義也更加長遠。在民用建筑中,電能主要消耗在照明和空調空調上面,兩項約占總用電的60%~80%。

2.1照明系統的節能

照明系統的節能設計,一方面照度、色溫、顯色指數要達標,另一方面又要達到節能的目的。由于電氣照明設備的耗電量與照明設備用電使用時間、照明設備的損耗、房間面積、照明器數量等因素成正比關系,與照明電氣的發光效率成反比關系。因此,照明系統的節能設計可從以下方面來考慮。

2.1.1減少設備使用時間

因此,在設計的時候,樓梯間、走廊這樣的公共場所可采用自動控制的方式,做到人來燈亮,人走燈滅??紤]到線路損耗,對于面積小的房間可采用一燈一控或二燈一控;面積較大的房間采用多燈一控的方式。同時,設計時,應充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分,在建筑物結構允許的情況下,門窗盡可能開的大些,門窗的玻璃采用選用透光率高的,以充分利用自然光的。非靠近室外的部分,可用導光管、反射高窗或棱鏡窗將光線引入需要陽光的地方。以最大限度地減少照明設備的使用時間。

2.1.2提高光源的利用效率

首先要改善環境的反射條件,即建筑物內的墻壁、天頂、地面以及家具的表面盡量光滑、色彩盡量選用淺色。當然考慮到健康因素,屋頂和墻面的光反射系數宜在55%~60%之間,地面宜為15%~35%。其次用高效光源,首選發光率高的光源,如節能燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、電磁感應燈等,這些光源節能效果及光效都非常顯著,因此能夠在照明系統的設計環節達到節能的目的。

2.1.3控制照明器的數量

在設計時要考慮建筑類型及功能的實際需要,按照我國照度標準確定最合適的照度,并且要結合房間面積確定照明器數量及布置。在這方面,
我們可以利用先進的照明設計軟件,如Dialux,Lumen Designer,Lightscape,AGI32,Calculux,做出精確的計算,以確定燈具的最為合理的布置,在滿足舒適的前提下,最大限度減少照明器的使用。

2.2空調系統的節能設計

空調系統的能耗節能主要考慮的因素有如下幾方面:空調的制冷負荷、空調水系統和風系統的能耗。因此,減少空調的能耗主要可以通過以下方式來得以實現:

2.2.1減少空調的冷熱負荷

空調的冷熱負荷主要與建筑物的圍護結構,即墻體、窗戶以及門扇有關。圍護結構隔熱性能不佳,則冬季,會有大量的熱量通過它而流失,增加房屋的供暖負擔,夏季室外的熱量不斷通過圍護結構傳入室內,增加房屋的制冷負擔。因此,設計時應當控制墻體的傳熱系數,采用合適的結構和材料降低墻體的傳熱性能。與此同時,人體感覺舒適的室內溫度13℃~23℃,空氣相對濕度20%~80%,在滿足人體舒適的前提下,要合理確定室內設計參數,以減少空調的冷熱負荷。

2.2.2合理選用空調的制冷機組

在空調機組中,制冷制熱機組是主要的能耗設備,其能耗占整個空調系統的55%~65%,因此,選擇合適的制冷制熱機組對空調系統的節能來說
就尤為重要。就目前的技術來說,可選擇如螺桿式、離心式冷水機組,這類機組的能效比比較高,最高可達到6.0。

2.2.3降低水系統的電能損耗

空調的冷凍水泵、冷卻水泵耗電量可占到空調總能耗的15%~20%。因此,也必須重視空調水系統的節能。在實際的運行中,空調制冷和制熱機組
主要處于部分負荷下運行,因此,水系統節能的關鍵便是隨著負荷的變化而改變流量,根據實際經驗,宜采用變頻調速變流量方法以減少水泵的運行能耗,最大限度節約電能損耗。另外,冷凍水溫度越高,冷卻水溫越低,制冷效率越高,根據這個原理,運行時可提高冷凍水的溫度,提高冷卻水的溫度,通過提高制冷效率達到節約電能的目的。

2.2.4降低風系統的電能損耗

空調風系統的合理設計,也可以節約空調的用電量。這首先需要從建筑設計的總體來考慮,即建筑物的布局及室內設計要盡量通風。設計的時候要充分考慮門窗、進風口以及建筑平面在新風引進中的作用并加以充分利用,以盡量減少空調新風系統的使用。而對于空調系統本身來說,可用溫度變風量的方式使送風量隨負荷的變化而變化以達到使用時節約電能的目的。

3結語

電氣節能是一個系統工程,建筑電氣節能設計充分考慮如何在滿足建筑物的功能的前提下盡量減少設備使用時間以及提高設備使用效率。這個問題節能設計的出發點,從這個出發點,我們才能夠因地制宜地設計合適的節能方案。應當說,建筑電氣的節能設計方法有很多種,不啻文中所列,如提高電網功率,采用節能機電產品,智能化控制等等,但萬變不離其宗,總的原則仍然是既節約能源又滿足建筑物功能的需要。

參考文獻:

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