建筑電氣設計與節能

■建筑電氣福建建設科技2012.No.3建筑電氣設計與節能李軍(福建省閩地建筑設計院福建福州350002)[摘要]為了積極響應國家節能減排計劃,電氣設計人員從本職出發(fā),提倡綠色建筑電氣設計,從電氣設計的各個(gè)方面中尋找節能的源頭,為國家實(shí)現節能計劃添磚加瓦[關(guān)鍵詞]建筑電氣設計節能Architectural Electric Design and Energy-savingAbstract: In order to respond to"energy saving and emission reduction "plan in our country actively, electric designers must advo-cate"green architecture electric design"during our daily job, and find out the source of energy saving of all the ways. In order tohelp our country to carry out the energy saving plan we make a little contribution.Key words: Architectural electric design; Energy-saving人民生活水平的在不斷提高,人們在追求著(zhù)安逸和舒適相上,用負荷最大的一相作為計算的單相負荷。如當U相負的生活,這就對人們的生活和工作的環(huán)境提出了更高的要求,荷為30kW,V相為27kW,W相為29kW時(shí),三相容量應為而營(yíng)造這些環(huán)境需要能源。能源消耗的總值在逐年增加,而90kW。故在設計過(guò)程中,要盡量平衡三相負荷,以降低負荷地球上的能源是有限的,特別在我國,能源相對短缺,為了地的三相總容量。同時(shí),根據各種用電設備的實(shí)際用電情況準球的將來(lái),為了子孫后代,節約能源刻不容緩。建筑電氣設計確計算出用電負荷。負荷計算高了,浪費有色金屬負荷計算是節能的源頭之一,節能應從源頭開(kāi)始。節能的方法有很多低了,加速電氣元件的絕緣老化,增大電能損耗。準確計算用本文側重在建筑電氣設計方面從三個(gè)方面來(lái)談?wù)劷ㄖ姎怆娯摵墒悄茉垂澕s的基礎。設計中的節能方法1.2照明的節能設計:1設計過(guò)程中的節能(1)嚴格執行照明功率密度(LPD)限值建筑電氣設計過(guò)程中,每一步的設計計算左右著(zhù)能源的這是照明節能設計的基礎:LPD計算式:LPD=∑(PL消耗,精確的計算,合理的配電,就能有效地節約能源:PB)/S,其中P1為光源功率;P為鎮流器或變壓器功率,S為1.1用電負荷的精確計算:房間或場(chǎng)所面積。GB50024-2004《建筑照明設計標準》(以負荷的計算常用方法有:a需要系數法(常用):有功功率下簡(jiǎn)稱(chēng)國標)明確規定了各種不同場(chǎng)所的最大允許限值。為P=KP(kW);無(wú)功功率Q=Ptgq(kvar);視在功率CJ45-206城市道路照明設計標準》以下簡(jiǎn)稱(chēng)行標)規定P+Q(kVA)。計算配電干線(xiàn)和變電所時(shí),有功功了各類(lèi)道路的最大允許LPD限值設計時(shí)要嚴格遵守。在有率為P=Kp∑(KP)(kW);無(wú)功功率Q=Kx∑裝飾燈具的場(chǎng)所,可將裝飾性燈具的功率按50%計入LPD(K1P,tgg)(kvar);視在功率S=P+Q(kVA)。其中P值計算中。照明設計一定要保證LPD值不得大于國標和行為用電設備組功率kW;Kx為需要系數;tg9為功率因數角標規定的限值。相對應的正切值。K∑4、K∑分別為無(wú)功功率和有功功率的(2)合理選擇照度標準值同時(shí)系數。b利用系數法(必須求出該計算范圍內用電設備國標和行標中規定了各類(lèi)場(chǎng)所的照度標準值。不同的照有效臺數及最大系數,是早期的二項式系數法和“ABC”算法度標準值決定著(zhù)不同的燈具耗電功率。按照不同作業(yè)場(chǎng)所的的歸納算法)。c單位面積功率法和單位指標法(常用于方案需要,選定不同的作業(yè)面或參考平面,合理地確定不同的照度階段)。在供配電系統工程設計中,計算三相系統用電負荷值。時(shí),單相負荷必須換算成三相等效負荷,計算按式Pdx=當前設計中,設計師們會(huì )注意功率密度值的把關(guān)而常常3Pex,其中Pdx為三相等效負荷,Pex為單相負荷。在三相不疏忽了設計!V凵中國煤化工這兩個(gè)偏差要在對稱(chēng)狀態(tài)下,只有單相負荷時(shí),單相用電設備要均衡分配到三10%~+10%CNMH的應用大大降低了功率密度值很經(jīng)常在設計中,設計帥只關(guān)注照明功率密度作者簡(jiǎn)介:李軍,1968年8月,女福州大學(xué)電氣系電機及其智能控制而照度設計值會(huì )超標,無(wú)形中浪費了能源專(zhuān)業(yè),大學(xué)本科注冊電氣工程師,從事建筑電氣設計工作(3)照明設計中自然光的利用,高反射材料的推廣44福建建設科技2012.No.3■建筑電氣照明設計中應充分利用自然光,主要是太陽(yáng)光的充分利其次,變壓器有個(gè)最佳負載系數用。如:辦公場(chǎng)所與建筑設計配合,充分利用現代高科技材料,實(shí)現辦公樓等場(chǎng)所透光隔熱效果;道路的照明設計中,在Kfz. zjb△Pob+kg△Pqteb+kq△Pqeb)需要燈光的時(shí)候才開(kāi)啟路燈。同時(shí)建議建筑設計師盡量運用△Pob一變壓器的空載有功功率損失(kW)高反射比的材料,減少吸光材料的運用?！鱌qob-變壓器的空載無(wú)功功率損失(kvar)(4)充分考慮照明的管理,強力推行節能開(kāi)關(guān)△Pqob≈△D%Pseb照明設計中應合理分配照明的回路,選擇經(jīng)濟合理的控△Pteb-變壓器額定負載下的銅損(kW)制方式。讓照明分區控制,分時(shí)控制,或按照度設定值自動(dòng)調△Pqeb-變壓器在額定負載下無(wú)功功率損失的增量控,并按平行于外窗來(lái)合理布置燈具和分配燈具控制回路同時(shí)分單位計量,落實(shí)到單位,把節能意識灌輸到人,就可以△Pqeb=△u%Pseb從管理上把握照明的節能。在設計中大力推行節能開(kāi)關(guān),如Kq-無(wú)功功率經(jīng)濟當量,建筑電氣一般經(jīng)過(guò)三級變壓,感應開(kāi)關(guān)、照度開(kāi)關(guān)紅外開(kāi)關(guān)特別是可調照度紅外感應開(kāi)經(jīng)驗取值在0.08~0.1之間關(guān)的應用,可在很大程度上實(shí)現能源的充分節能和利用△L%和△u%分別為變壓器的空載電流百分數和短路在照明的設計中節約能源,不管在工作面的何種表面,照電壓百分數。度總是由其直射分量和反射分量疊加而成,直射分量取決于以上數據均可以從變壓器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中查得。燈具的光強分布及其對所需計算表面的相對位置。反射分量即變壓器的容量要盡量接近計算容量除以最佳負載系取決于燈具投射于反射表面的光通量比例。故在照明設計過(guò)數,這時(shí)損耗最小。程中,盡量讓光源接近工作面,同時(shí)充分利用環(huán)境反射及自然1.4無(wú)功補償:在配電系統中,由于多數感性負荷的存在光源,從照明的設計中節約能源無(wú)功功率不可避免,提高功率因素又是節能的一項重要手段。1.3供配電系統的節能設計:無(wú)功功率Q值小了,其視在功率S值就小了。設計中,可以在供配電系統的功率損耗中,變壓器的功率損耗占了很在避開(kāi)諧振危害狀態(tài)下多用自動(dòng)調節無(wú)功補償設備,利用電大的比例。變壓器的功率損耗包括有功功率損耗和無(wú)功功率壓自動(dòng)調節的啟動(dòng)元件,在低電壓時(shí)分級投入,在電壓升高時(shí)損耗:分級斷開(kāi),結合時(shí)間調整實(shí)時(shí)自動(dòng)在調整中提高功率因素減有功功率損耗:△Pb=△Pob+△Pteb(Psis/Pseb)2少配電系統的無(wú)功功率從而節約能源。目前科技的發(fā)達,已無(wú)功功率損耗:△Pqb=△Pqob+△Pqeb(Psjs/Pseb)2有很成熟的模塊化智能切換電容裝置,為電容的實(shí)時(shí)補償提式中△Pb一變壓器的有功功率損失(kW)供了很多有利條件?！鱌ob一變壓器的空載有功功率損失(kW)1.5減少線(xiàn)損:嚴格把控變電所與末端用戶(hù)的供電距離,△Pteb-變壓器額定負載下的銅損(kW)要盡可能把變配電所選擇在用電負荷的中心,盡可能減少輸Psjs-計算負荷的視在容量(kvA)變電線(xiàn)路尤其是低壓輸電線(xiàn)路的長(cháng)度,從而減少線(xiàn)損。在電Pseb-變壓器的額定容量(kVA)壓等級的選擇上,讓線(xiàn)路損耗值與設備初投資值進(jìn)行比較,△Pqb-變壓器的無(wú)功功率損失kvar)般在五年回收期內都可以選擇分散10kV中壓進(jìn)入負荷中心△Pqb-變壓器的空載無(wú)功功率損失(kvar)的做法來(lái)替代低壓的輸電線(xiàn)路輸電電壓升高了,輸電電流降△Pqeb-變壓器在額定負載下無(wú)功功率損失的增低了,從而達到節能目標。目前10KV箱式變電站技術(shù)已非量(kvar)常成熟,為分散型變配電站的設置提供了有利條件。這種方可見(jiàn),變壓器的功率損耗不可避免,在建筑用電過(guò)程中都案一般由于初投資比例比較重很多被投資方忽略,但設計中存在著(zhù)負荷的高峰期和低谷期,故季節性負荷偏差很大的情要多設計10kV中壓進(jìn)入負荷中心的做法,多方面比較經(jīng)濟況下,合理設計選用變壓器,盡可能以多臺小容量的變壓器來(lái)的投資方案做到盡量少投入,又節省線(xiàn)路損耗。替代大容量的變壓器,在負荷小的狀態(tài)下切除部分變壓器無(wú)2設備、材料選型上的節能疑會(huì )帶來(lái)較大的能源節約。如:南方某酒店,酒店配電用兩臺在電氣工程設計中,設備、材料的選型直接關(guān)系到能源的500kVA的變壓器(一臺主用空調動(dòng)力用電,一臺其他用電包消耗問(wèn)題。設計過(guò)程中應盡可能的選擇合格的符合國家規范括照明用電等)。6-10月時(shí),負荷最大峰值為800kW,其余的節能中國煤化工時(shí)間內由于氣溫不會(huì )太高而沒(méi)用空調的制冷主機和循環(huán)冷凍(1)CNMHG泵、冷卻泵等,其用電負荷最大峰值不會(huì )超過(guò)400kW。于是,在供配電示玩屮,能時(shí)壩土安集中在線(xiàn)路的損耗上,除了6-10月份外其余時(shí)間只用一臺變壓器,切除另一臺變故傳輸線(xiàn)路的選型至關(guān)重要,要盡可能地選擇中壓供電方式,壓器,就省掉了另一臺的功率損耗。同時(shí)配電線(xiàn)路的材質(zhì)要選線(xiàn)阻小的產(chǎn)品,以減少線(xiàn)路的電壓■建筑電氣福建建設科技2012.No.345損失和損耗,從而達到節電目的首先是對大樓空調的節能控制,空調是民用建筑民用電在配電系統中,盡量選擇諧波小的設備,以減少諧波電流氣的耗電大戶(hù),如何有效地控制空調用電是節能的重要環(huán)節引起的損耗。電氣工程設計中,配變電所的變壓器的選型要通過(guò)可編程控制器等產(chǎn)品合理編程控制空調的運行、控制冷選擇磁密度高密閉性好,鐵芯渦損小的變壓器產(chǎn)品。發(fā)電機凍泵、冷卻泵的運行狀態(tài)和空調主機的運行狀態(tài),可以在很大的配備應選擇能源轉換效率高的產(chǎn)品。末端用電產(chǎn)品盡量選程度上節約能源。同時(shí)對分散的空調末端設備的集中管理,擇低耗節能產(chǎn)品編程控制,也可以很大程度上提高大樓的節能效率(2)照明中的設備材料選型其次是對各電梯生活水泵,污水泵等日常應用動(dòng)力設備照明工程設計中,除了最大限度地利用自然光以外,燈具的合理編程控制,從這方面也能節約能源盡量選擇節能型燈具,如白熾燈盡量改用節能燈,盡量采用高再次是對照明的集中節能控制。對公共照明,廣告照明效熒光燈,熒光燈的鎮流器盡量不用電感鎮流器而選用功率路燈照明等各種照明的編程控制因素高電子鎮流器。在滿(mǎn)足照度要求的情況下,盡可能地選實(shí)際上,在民用建筑電氣設計中與各專(zhuān)業(yè)在設計圖紙中用節能燈可局部選用一些石英燈產(chǎn)品以滿(mǎn)足某些特殊氣氛的的有效配合,也可以減少施工中不必要返工或重復施工給能要求,高大車(chē)間、廠(chǎng)房、體育館等和一些戶(hù)外的一般照明要用源造成的浪費。在當今社會(huì )的建筑設計中,一次建筑設計與高光效的高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。二次裝飾設計或多或少都存在浪費。很多一次建筑設計的電LED燈技術(shù)和太陽(yáng)能燈具的日益成熟將引來(lái)一場(chǎng)新型的節氣配電管在二次裝飾設計中都用不上,每年都在這方面造成能風(fēng)暴。特別是景觀(guān)照明和道路照明,由于其照明的特殊性,了巨大的浪費,如若能一次到位則能源和經(jīng)濟都是不可忽視要盡量選擇LED或太陽(yáng)能LED燈,當然,產(chǎn)品的質(zhì)量非常關(guān)的節約。鍵特別是高桿燈系列和高天棚燈具的選型,一定要選擇質(zhì)量技術(shù)的不斷發(fā)展,運用新的科學(xué)技術(shù)來(lái)計劃能源,節約能穩定,光衰小的燈具,否則維保的費用太高而得不償失源已是我們電氣設計人員迫在眉睫的任務(wù)。設計人員要不(3)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設備選型斷地充實(shí)自己,跟上時(shí)代,在符合各項指標的狀態(tài)下,從各個(gè)水、暖通、消防、建筑專(zhuān)業(yè)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)中,有用到一些壓縮方面來(lái)節約能源,為能源的未來(lái)貢獻一份力所能及的力量。機、電動(dòng)機、風(fēng)機等動(dòng)力設備,這些設備的選型盡量選用高效參考文獻率的產(chǎn)品,或選擇同步電動(dòng)機、或通過(guò)現代的變頻節能技術(shù)[1]中國建筑科學(xué)研宄院.GB50034-2004建筑照明設計標準[S]適時(shí)控制設備運行能耗與負荷的關(guān)系,把這方面的能源損耗北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004降低到最低點(diǎn)。[2]中國建筑科學(xué)研究院,CJ45-2006城市道路照明設計標準[S]3樓宇智能化控制技術(shù)帶來(lái)的節能北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006智能化技術(shù)給建筑電氣設計領(lǐng)域帶來(lái)新的課題,同時(shí)帶[3]蘇文成,工廠(chǎng)供電——高等學(xué)校試用教材[M].北京:機械工業(yè)來(lái)新的節能技術(shù)的新革命:出版社,1988上接第29頁(yè))應力集中現象明顯?？傮w來(lái)看,窗下墻的應力5結論不小于窗間墻,危險程度不低于窗間墻。過(guò)以上對多層砌體結構窗下墻的分析探討,可以得到4窗下墻破壞模式以下結論:由前面的分析可知砌體結構的窗下墻破壞模式對于墻體(1)震害表明多層砌體窗下墻的破壞存在普遍現象,并且的破壞有重要意義:對于結構的破壞是偏于有利的。(1)窗下墻與窗間墻破壞,取決于各自的尺寸及水平地震)現行規范的設計主要針對窗間墻,對于窗下墻的設計作用下這兩者內力的傳遞與分配路徑,高寬比是重要的影響是不完整的,有限元分析結果顯示窗下墻危險程度不低于窗因素。相比于砌體結構主要的承重構件窗間墻,窗下墻的優(yōu)間墻但窗下墻并沒(méi)有明確的驗算方法,需要進(jìn)一步研究。先破壞并不會(huì )導致結構的整體破壞或者坍塌,若將窗下墻作(3)墻體窗下墻的破壞對于多層墻體結構是一種延性破壞為地震作用下的第一道防線(xiàn),可以實(shí)現墻體的延性破壞窗下模式,對于抗震設防有重要意義,在探討窗下墻延性設計方法墻可以耗散更多的地震能量而不會(huì )引起結構的整體破壞,實(shí)時(shí)應盡可能考慮以往忽略的墻體端部轉角、彎曲承載力等因現結構抗震設防的多道防線(xiàn)素(2)多層砌體結構窗下墻的力學(xué)性能研究尚少,控制窗下參考文獻墻體優(yōu)先破壞的重點(diǎn)在于找出窗下墻、窗間墻、核心區的內力[1]清華大學(xué)、H中國煤化工工程結構專(zhuān)家組;汶大小影響因素及各自的破壞準則。目前多層砌體結構在地震川地震建筑震作用下的水平剪力分配方法是按考慮墻體高寬比的側移剛度2]中國建筑CNMHG抗震設計規范[S]來(lái)分配,往往忽略墻體的端部轉角、彎曲承載力等,這些因素北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008對砌體墻體的破壞有較大影響[3]張璇,多層砌體結構延性破壞模式的調查與研究[D].西安建筑科技大學(xué),2010