建筑電氣設計中的節能設計

2009年第10期總第37卷第224期)建筑節能.墻體與設計No.10 in 2009 (Total No.224, Vol.37)WALL & DESICNdoi: 1.96/j.ss. 1673-7237.2009.10.004建筑電氣設計中的節能設計周海燕(中國建筑上海設計研究院,上海200063)摘要:從建筑電氣設計 角度闡述了電氣節能設計的重要性，并概述了供配電系統、照明系統設計中可采取的節能措施。關(guān)鍵詞:電氣設計; 供配電節能; 照明節能; 節能措施中圖分類(lèi)號: TU201.5文獻標志碼; A文章編號: 73-72370091-0011-02Energy-saving Measures in Building Electrical DesignZHOU Hai-yan(China Shanghai Architecural Design & Research Istute, Shanghai 20063, China)Abstract: The imporance of etrcadl energr swing deign is expounded from the riewpont of Building Elecrical Design The energy-sawing measures of the elecric porer supply system and the design of lighting system are sumumrited.Key words: ectrical design; economizing ericity; energy saving lighting: measures for energy saving0引言和線(xiàn)路電阻成正比，為了降低線(xiàn)路損耗,應盡量減小在目前的建筑設計中,節能設計是建筑專(zhuān)業(yè)和暖線(xiàn)路電阻R和線(xiàn)路電流Ic。通專(zhuān)業(yè)的-項重要內容,也是相關(guān)部門(mén)審查建筑設計首先,我們來(lái)看如何減小線(xiàn)路電阻R,我們知道圖紙中的重要環(huán)節,國家節能設計規范也主要涉及建線(xiàn)路的電阻Rp:/S,即與導線(xiàn)電阻率p、導線(xiàn)長(cháng)度L筑專(zhuān)業(yè)和暖通專(zhuān)業(yè),而電氣專(zhuān)業(yè)的節能設計相對來(lái)說(shuō)成正比,與導線(xiàn)截面面積S成反比。我們可以采取以就沒(méi)有這么引起重視。事實(shí)上,電氣節能設計也是非下措施來(lái)減小線(xiàn)路電阻R。常重要的，在建筑電氣設計中通過(guò)采取一系列節能措(1)在通過(guò)線(xiàn)路的電流不變時(shí),配電線(xiàn)路長(cháng)度越長(cháng)施，可節約大量電能，是建筑節能設計中不可或缺的則電阻值越大,線(xiàn)路損耗就越大。所以在做配電設計重要組成部分,電氣節能設計應該引起電氣設計人員時(shí)，應盡量縮短配電線(xiàn)路長(cháng)度,線(xiàn)路盡可能走直線(xiàn),到足夠的重視，下面就建筑電氣設計中可采取的節能措用電設備應選擇最近路線(xiàn),避免彎路及回頭路;變電施進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。所應盡可能地靠近負荷中心,以減少供電半徑;供配電系統的節能設計(2)為了減小線(xiàn)路電阻R,應盡量選用電阻率ρ較1.1 合理設計配電系統小的導線(xiàn),目前銅線(xiàn)已經(jīng)普及,這對降低線(xiàn)路損耗有很根據負荷容量,供電距離及分布,用電設備特點(diǎn).大意義,我們做設計時(shí)應選擇銅線(xiàn),盡量避免選用鋁線(xiàn);等因素,合理設計供配電系統,變配電所應盡量靠近(3)對于供電距離較遠的線(xiàn)路,選擇導線(xiàn)截面時(shí),負荷中心，以縮短供電半經(jīng)，減少線(xiàn)路損耗。對于供電在滿(mǎn)足載流量,熱穩定,保護配合及電壓降要求的同距離較遠負荷較大的用電設備，應采用高壓供電,以時(shí),應適當加大導線(xiàn)截面。這樣雖然增加了初投資,但較少線(xiàn)路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數,高低可降低電能損耗,減少投入使用后的運行費用。壓接線(xiàn)方式應可實(shí)現由于季節性負荷變化時(shí),對變壓其次，我們來(lái)看線(xiàn)路電流Ic是否可以減小,一般器的靈活投切,使變壓器保持經(jīng)濟運行狀態(tài),降低由說(shuō)來(lái),用電設備確定后,配電線(xiàn)路的電流是不變的,但于輕載運行造成的電能損耗。我們可以通過(guò)提高負載的功率因數來(lái)降低線(xiàn)路電流，1.2 降低供配電線(xiàn)路損耗的措施對于容量較大,功率因數較低的負載,可采取就地補.三相線(xiàn)路中有功損耗公式為:償的方式,這樣可以減少配電線(xiàn)路的電流,進(jìn)而減小OP=3IcRx103 kW(1)線(xiàn)路損耗。另外，對于供電距離較遠,容量較大的用電式中: OP為三相輸電線(xiàn)路的有功功率損耗,kW;Ic為設備|中國煤化工:降低了供電線(xiàn)路的計算相電流, A;R為每相線(xiàn)路電阻,0。電流0HCN M H G大降低了線(xiàn)路損耗。從式(1)中可以看出,線(xiàn)路損耗與線(xiàn)路電流的平方.3收稿日期2009-0914;修回日期: 209-1013變壓器的有功損耗按下式計算:11Op=OPo+B2OPK(21.5電動(dòng)機的 節能設計式中:OP為變壓器的有功損耗,kW;OPo為變壓器的減少電動(dòng)機的電能損耗的主要途徑是提高電動(dòng)空載損耗,kW; OPk為變壓器的短路損耗,kW; β為機的工作效率和功率因數。主要采取一下措 施:變壓器的負載率,%;(1)采用高效率電動(dòng)機。在工程中雖然電動(dòng)機通常式(2)中的第-項OPo是變壓器的空載損耗又稱(chēng)都是由水泵、風(fēng)機等設備制造商配套供應的，但我們鐵損，它是由變壓器鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，在工程設計中應盡可能選用配有高效率的電動(dòng)機的其值與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負荷大小無(wú)關(guān)，設備,淘汰高耗能設備;所以在選用變壓器時(shí)應選擇節能型變壓器,例如非晶(2)避免電動(dòng)機輕載或空載運行，在輕載運行下電合金鐵芯變壓器,它是用新型導磁材料一非 晶合金動(dòng)機效率是很低的，可采用變頻調速裝置控制電動(dòng)制作鐵芯的變壓器,它比硅鋼片作鐵芯的變壓器的空機,使其在負載率變化時(shí)自動(dòng)調節轉速,使得與負載載損耗下降75%左右,空載電流下降約80%,是目前變化相適應，以提高電動(dòng)機輕載時(shí)的效率: .節能效果較理想的配電變壓器。(3)根據負載情況對電動(dòng)機采取無(wú)功就地補償。對于△PK是變壓器的滿(mǎn)載損耗又稱(chēng)短路損耗,它取決供電距離較遠，容量較大的連續運行工作制的電動(dòng)機，于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小,與負荷采用無(wú)功就地補償裝置,提高功率因數,降低線(xiàn)路損耗。電流平方成正比。公式中的第二項β2SPk是變壓器的2照明系統的節能設計銅損,與變壓器的滿(mǎn)載損耗和變壓器的負載率平方成在建筑耗能中，照明能耗占有相當高的比重,因正比。因此,在選擇變壓器時(shí),應綜合考慮變壓器損耗此照明節能設計具有重要意義。在保證不降低作業(yè)面和變壓器短路電流的平衡關(guān)系，選用短路阻抗合適的視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明變壓器。另一方面,經(jīng)測算得知,在負載率為50%~系統中電能的損失,從而最大限度的利用電能,在工60%時(shí),變壓器的損耗是最小的，效率最高。綜合初裝程實(shí)踐中可采取的照明節能措施主要有以下幾方面:費及運行費用，變壓器經(jīng)濟節能運行的負載率- -般可(1)采用高效光源。白熾燈是人類(lèi)最早發(fā)明的光取75%~85%。源，它從誕生之日起相當長(cháng)的時(shí)間內被廣泛應用，它在選擇變壓器容量和臺數時(shí)，應根據負荷情況，的主要優(yōu)點(diǎn)是顯色性好，它的缺點(diǎn)是發(fā)光效率低，因綜合考慮投資和年運行費用,對負荷合理分配,選取此，目前已被各種發(fā)光效率高,顯色性能優(yōu)異的新光容量與電力負荷相適應的變壓器,使其工作在高效低源取代。低壓鈉燈和高壓鈉燈的發(fā)光率較高,但由于耗區內。顯色指數較低,顏色失真度大,只能在路燈或廣場(chǎng)照1.4 提高供配電系統的功率因數明中使用:熒光高壓汞燈、自整流高壓汞燈、鈉燈及三提高功率因數可以減少線(xiàn)路無(wú)功功率的損耗,從者組合的混光燈,常用于生產(chǎn)廠(chǎng)房的照明。發(fā)光效率而達到節能目的。在供配電系統中的某些用電設備如很高的金屬鹵化物燈,三基色熒光燈及稀土金屬熒光電動(dòng)機、變壓器、燈具的鎮流器以及很多家用電器等燈，由于色溫范圍廣,光色選擇性好,顯色指數高,顏都具有電感性,會(huì )產(chǎn)生相位滯后于電壓的電流,它是色失真度小，尤其金屬鹵化物燈對人的皮膚顯色性特與電壓同相位的有功電流和與電壓相位相差90°的別好,因此,廣泛用于各種公共場(chǎng)所。無(wú)功電流的矢量和，其中的無(wú)功電流對負載來(lái)說(shuō)是無(wú)我們做照明設計時(shí)，-般場(chǎng)所應優(yōu)先采用高光效用的，它要從系統中經(jīng)過(guò)高低壓線(xiàn)路傳輸到用電設備的熒光燈(如T5、T8管)及緊湊型熒光燈;體育場(chǎng)館，末端，而由于它的存在增加了線(xiàn)路的計算電流,從而展廳,候機廳,商場(chǎng)等公共場(chǎng)所應采用金屬鹵化物燈增加了線(xiàn)路的功率損耗。通過(guò)提高功率因數,可以補.等高效氣體放電光源。應盡量不用或少用白熾燈,只償感性負載的電感性,減少無(wú)功電流,降低線(xiàn)路無(wú)功有在局部藝術(shù)照明或防止高頻光譜照射的古董字畫(huà)功率的損耗。具體可采取如下措施:照明中才使用，雖然它光色好,顯色指數最高,但發(fā)光(1)減少用電設備無(wú)功損耗,提高用電設備的自然效率低,能耗高;功率因數。主要方法是:①采取措施限制電動(dòng)機和電(2)采用高效燈具。照明器的效率為照明器出射光焊機的空載運轉;②在設計中盡可能采用同步電動(dòng)機通量與光源總光通量的比值。照明器反射面的反射比代替異步電動(dòng)機;越高,反射面設計越合理,照明的效率也就越高。. -般(2)用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補償,采取人工補償的可提高燈具效率10%~50%。我們選撣的照明器效率辦法,提高功率因數。電容器可產(chǎn)生超前電壓90°的均在70%以上: .無(wú)功電流，它和用電設備的滯后電壓90°的無(wú)功電(3)采用低能耗的光源用電附件，如電子鎮流器、流相位相差180°,可抵消一部分無(wú)功電流,從而減中國煤化工及電子變壓器等;少線(xiàn)路計算電流,降低線(xiàn)路損耗。補償原則是:①高、C N M H G低于0.9.熒光燈具應低壓電容器補償相結合:②集中與分散補償相結合;選擇電廣鎮機益取市無(wú)切價(jià)壇的電感鎮流器，來(lái)提高功③固定與自動(dòng)補償相結合。率因數,降低線(xiàn)路電流,降低線(xiàn)路損耗;(下轉第37頁(yè))121定制冷量為850kW。改造前經(jīng)常會(huì )出現過(guò)渡季節及夜間低負荷時(shí)主機頻繁啟停的問(wèn)題，有時(shí)每隔40min8 0007000就要啟停1次，即使開(kāi)啟最小容量的主機，負荷率也6 0005 000只有額定容量的20%左右，甚至更低,極端時(shí)主機還4 000會(huì )出現喘振現象,運行效率極低。3 0002 0003.2空調 系統改造方案1 000|ll為解決上述問(wèn)題，在對原有制冷系統不做大的改動(dòng)以減少投資的前提下,采用了水蓄冷的方案。由于圈3蓄冷運行測試耗電量圖示現有制冷機房面積所限，故只增設了-個(gè)20m'的蓄冷水箱,按式(I)計算其蓄冷量為160 kW,差不多達到Fig3 Eletrie power consumption of cilled water stornage running state最低負荷值的2倍。這樣每放冷1次,可以滿(mǎn)足最小電量為45 677 kW.h,共節電5 673 kW+h,節電率為負荷使用要求約2h,亦即主機停運將近2h,延長(cháng)了11%。如果電價(jià)為1元/( kW*h),按每年空調系統運行主機的停機時(shí)間，最多的時(shí)候1d只開(kāi)機7次左右，8個(gè)月計,則每年共節省電費達9萬(wàn)元,3~4年就可回很好地解決了過(guò)渡季節及夜間低負荷時(shí)主機頻繁啟收空調系統改造的投資,經(jīng)濟效益顯著(zhù)。4結語(yǔ)停的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對某酒店空調系統改造前后2種運行狀態(tài)3.3 節電效果空調系統改造后不僅圓滿(mǎn)解決了主機頻繁啟停的的測試對比，驗證了水蓄冷方式對于酒店建筑空調系問(wèn)題，客觀(guān)上也帶來(lái)了顯著(zhù)的節電節能效益。為驗證蓄統的高效節能運行發(fā)揮了很好的作用，不僅投資低冷系統的節電效果，對改造前后的空調系統進(jìn)行了實(shí)廉，而且能切實(shí)解決實(shí)際存在的問(wèn)題。采用蓄冷方式際耗電測試，測試方法為:使空調系統按改造前方式運行后,制冷機組不再頻繁起停,且房間溫度穩定了運行1周并逐日記錄耗電量，再按改造后方式運行1許多,幾乎再沒(méi)有出現因房間忽冷忽熱而遭到客人投周并逐日記錄耗電量。測試期內空調系統均為24 h運訴的問(wèn)題,另外也帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。行，在蓄冷系統模式時(shí),主機基本上在高效區工作。測值得注意的是,雖然比不上冰蓄冷空調控制系統試周期內室外氣候條件變化不大，測試記錄如圖2.3復雜，但水蓄冷系統也必須配備較為完善的實(shí)時(shí)控制所示。圖中橫坐標為測試日,縱坐標為耗電量。原狀態(tài)系統,使得蓄冷放冷過(guò)程能夠在空調系統高效情況下運行時(shí)總耗電量為51 350 kW.h,蓄冷狀態(tài)運行時(shí)總耗運行,真正起到節能降耗的作用。8000參考文獻:7 000[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調設計手冊[M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,600050002008.4000[2]王紅朝,李百公，鄭文國小型水蓄冷系統在酒店空調系統中的應用|||||[C]/蘇州鐵路暖通空調學(xué)術(shù)年會(huì ).2008.1000作者簡(jiǎn)介:鄭文國(1965),男,遼寧省本溪人,高級工程師 ,深圳大學(xué)圖2 原狀態(tài)運行測試耗電量圖示建筑設計研究院副總工程師，從事暖通空調系統設計方面的研究Fig.2 Eletrie power consumption of original running state075666@163.com)。(上接第12頁(yè))照規范規定的照度標準和照明功率密度值來(lái)設計照(5)采用智能照明控制系統，運用紅外線(xiàn)運動(dòng)檢測明系統,要有效地控制單位面積燈具安裝功率。技術(shù)、恒亮(照)度照明技術(shù)，在照明環(huán)境有人出現需要3結語(yǔ)照明時(shí)，就通過(guò)照明控制系統接通照明光源,反之如除以上列舉的節能措施外，建筑電氣設計中還有果照明環(huán)境沒(méi)有人,不需要照明時(shí),就關(guān)斷照明光源。很多方面可以做節能考慮,電氣設計人員在設計中應再如,如果室外自然光較強時(shí)，可以適當降低室內照根據不同建筑類(lèi)型,不同負荷情況,采取可行的節能明電光源的發(fā)光強度，而當室外自然光源較弱時(shí),可措施，達到節約電能的目的。以適當提高室內照明電光源的發(fā)光強度,從而實(shí)現照中國煤化工明環(huán)境的恒亮(照)度照明,達到照明節能的效果;作者簡(jiǎn)ifYHCN MHG高級工程師,就職于中國(6)嚴格控制照明用電指標。照明設計規范規定了建筑上海設計研究阮(zhy669U@103.com)。各種場(chǎng)所的照度標準、照明功率密度值等。應嚴格按[37