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電氣能源作為難以再生的寶貴資源,是我國經濟發展的重要物質保障,由于我國人口數量眾多,建筑住房需求量較大,而建筑建造過程需要使用大量的電氣能源,因而其成為制約我國經濟發展的重要因素。智能建筑樓宇作為我國建筑行業的未來發展趨勢,它的發展代表著我國建筑行業的發展水平,需要采用科學合理的電氣節能設計,適應節能環保的可持續發展理念,以促進我國經濟的長遠發展。
2我國智能建筑樓宇的電氣使用現狀
2.1建筑內空調系統的過度耗能問題
空調系統的存在能夠保證建筑室內環境的舒適性,不論外界氣候條件有任何變化,建筑樓宇室內環境都能滿足人們的居住要求??照{系統是建筑內消耗電氣能源的主要設備,但是由于我國目前的空調設計不夠科學、合理,安裝過程不夠精確等,往往造成空調系統設備的自動化程度不高,運行效率不能滿足建筑樓宇居住的性能要求。因此,空調設備常常會出現使用效率過低、消耗能源過多等故障現象。加之,空調設備運行管理的制度不夠健全,常常出現設備閑置或超負荷工作的不正?,F象,嚴重時可能損壞空調設備制冷和供暖的功能,縮短了空調設備的使用壽命,反而大大增加了不必要的電氣能源的消耗,不利于建筑行業環保節能的長期發展要求。
2.2建筑內部照明系統的電氣使用現象
照明系統是智能建筑樓宇內部必不可少的設備系統,照明系統的電氣消耗功率通常因其供電對象不同而有所差異,然而在實際照明系統的供電過程中,常常出現所安裝使用的照明設備的功率過大、運行效率過低、自動控制程度較低、節能措施較差等現象,這些不合理的現象都將導致照明系統消耗更多的電氣能源;有時照明設備的運行功率大小不確定,造成照明設備頻率變化快,消耗電能高,降低照明設備的使用壽命,增加了智能建筑樓宇的設備投資,不利于建筑行業的節能發展。
2.3建筑內供配電系統的節能問題
建筑自身的供配電系統,是建筑物內進行正常工作和生活的前提和重要保障。其中供配電電路的設計線路、運行功率大小、變壓器容量問題等因素的設計和使用是否合理,都會影響到供配電系統的實際運行效率。其中,變壓器容量過高與實際負荷量不一致、變壓器功率過大、線路設計過于繁瑣等問題,都易導致建筑樓宇供配電系統消耗大量的電氣資源,同時還會影響供配電系統設備的運行效率,同其他兩大系統一樣,會增加建筑正常運行的電氣能源消耗,增加成本,與我國建筑行業節能環保的發展路線背道而馳,阻礙智能建筑樓宇的發展。
3智能建筑樓宇電氣節能的設計要求和原則
3.1節能設計符合實際,滿足樓宇正常使用
智能建筑樓宇進行電氣節能設計,是希望通過對涉及到電氣能源使用的系統,進行科學合理的改造,舍棄或改變一些浪費使用電氣能源的現象,從而適應智能建筑樓宇的節能環保的發展理念,節約我國的電氣能源,促進我國建筑行業的可持續發展。智能建筑樓宇的電氣節能設計首先要符合樓宇的實際使用功能,節能設計的結果能夠保證樓宇正常的居住和辦公生活;切不可盲目追求節能環保的效果,不顧實際、不科學地設計,造成樓宇不能正常使用,這樣會脫離實際,得不償失,達不到智能建筑樓宇的電氣節能設計的最初目的,不利于我國建筑行業的發展。
3.2節能設計符合經濟要求,降低成本
在對智能建筑樓宇進行電氣節能設計的過程中,應該注意到經濟性能的要求,保證智能建筑樓宇進行節能設計與合理的經濟投資之后,比之前的設計和成本投入時更加適應樓宇的正常使用要求,并且注意能否在智能建筑樓宇一定的使用年限內,收回在電氣節能設計階段所投入的費用。在電氣節能設計過程中,不能因為盲目追求節能環保,而造成過高的資金投入;也不能隨意降低成本,偷工減料,導致智能建筑樓宇達不到所需的性能要求指標。
3.3節能設計過程科學,保證質量
智能建筑樓宇在節能設計和改造過程中,要提高設計的科學性,首先應該對智能建筑樓宇有大致輪廓的認識,分析各系統和設備潛在的進行電氣節能設計的可能,并對電氣節能設計前后的經濟狀況進行對比,從而采用正確合理的設計方案,在保證節約電氣能源的同時,也要做到設計過程的科學性和合理性,保證智能建筑樓宇電氣節能設計過程的質量要求。
4智能建筑樓宇電氣節能設計的具體措施
4.1樓宇內空調系統的電氣節能設計
智能建筑樓宇內部空調系統的電氣節能設計,關鍵環節是進行合理、精確的計算,在進行空調系統的電氣節能設計過程中,依據智能建筑樓宇的相關設計要求,并結合設計前的計算數據和實際經驗數值,確定空調系統內空氣的相對濕度、飽和度和用電功率等參數。在進行空調系統的電氣設備容量選擇時,應該使所選設備的容量稍微大于計算出的理想設備容量,這樣可以避免在空調實際運行過程中由于設備容量過小,而導致的空調不能正常供暖和制冷的現象,保證空調系統的正常運行。
4.2樓宇內照明系統的電氣節能設計
自然光是對照明系統進行電氣節能設計必須要考慮的部分,在電氣節能設計過程中,設計人員應該充分考慮建筑樓宇室內自然采光的效果,這樣能夠降低照明系統電氣設備的用電量,符合節能環保的建筑行業發展要求。另外,在照明燈具的選擇上,應該盡量選用新式低耗節能的燈具,在一些照明功率較大的公共場合,應該選用聲光控開關和自帶無功率補償的燈具設備;在其他地方,照明系統應該選擇節能開關和設備,降低照明系統對電氣能源的消耗,制定科學合理的設計方案,在保證智能建筑樓宇的正常使用情況下,通過照明系統的設計和改造,實現環保節能,適應可持續的發展要求。
4.3樓宇內供配電系統的電氣節能設計
供配電系統為整座智能建筑樓宇提供動力資源,因此,在對供配電系統進行電氣節能設計時,應根據建筑工程用電負荷進行用電容量的統計,并把實際用電負荷按照用電等級進行用電負荷的等級劃分,以確定合理的供配電方案,從而實現智能建筑樓宇供配電系統的電氣節能設計。其中,供配電系統應該選擇合理科學的接線方案,盡量保證其可靠性和經濟性,根據用電負荷等級要求,合理選擇供電電源和配電方案;在確定變配電站或箱式變電站的安裝地址時,為了降低電力輸送過程中的能量損失,應該盡量選擇在中心位置;當有多臺變壓器同時供電時,可以采用變壓器并聯的供電方式,這樣能夠保證整個供配電系統的靈活性和可靠性,降低供配電系統的電氣消耗。
5結語
2004年12月1日開始實施的《建筑照明設計標準>>(GB50034—2004),對照明節能提出了嚴格的要求,其中第6,1,2~6,1,7條均為強制性條文,需按照功率密度值嚴格執行。由于按照功率密度值進行計算時,沒有考慮到現在燈具產品均為節能產品,燈具的光通量較高,因此,在設計中是先按照規范規定的照度值設計房間或場所安裝燈具的數量之后,再按照對應場所的功率密度值進行驗算,以不超過標準規定的功率密度限值為合格,低于功率密度值則更為節能。
2,電氣設備的選擇
2,1照明光源的選擇
根據光源的光效、色溫、顯色指數、壽命和價格選擇高效節能型光源。現在通常使用的T5、T8熒光燈管比以往的普通熒光燈管在單位功率上的光通量要大很多,這能夠有效的節能。
在室外環境設計中,水底燈、埋地燈、臺階燈等均使用LED光源。對于氣體放電燈等功率因數較低的光源,進行就地補償,補償后的功率因數不小于0.8。
2,2燈具鎮流器的選擇
自鎮流熒光燈配電子鎮流器,直管型熒光燈配電子鎮流器或節能型電感鎮流器,高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配節能型電感鎮流器;在大電壓偏差的場所,宜配恒功率鎮流器;功率小者可配電子鎮流器。
2,3負荷計算及變壓器的選擇
2,3,1負荷計算
a,選擇變壓器容量時,一般應使變壓器的經常性負載以在變壓器額定容量的60%為宜。選取容量和電力負荷相適應的變壓器,使變壓器設計的負荷率在80%左右。
b,根據負荷的性質和工作的情況合理分配變壓器所帶負荷的回路。如:中央空調的負荷應和照明、動力負荷分開設置在不同的變壓器。因為,空調負荷在秋冬季節會停止使用,這樣空調變壓器便可以停止使用,有利于保證變壓器的運行負荷率。
c,負荷回路需要系數的選?。罕竟こ趟奚岵糠钟秒娋鶠閱蜗嗳藨?,由于學校的宿舍和住宅性質的單身公寓不同,學生晚間在教學樓上自習的比較多,因此需要系數可以比單身公寓取的小一些,單身公寓一般需要系數取0.6~0.7,本工程學生宿舍的需要系數取值為0.5。投入使用至今沒有出現過不良狀況。
需要系數的選取對于經濟比較發達和比較熱的地區一般按照設計手冊規定的值進行選取,其他地區可以按略低于規定的值進行選取。
d,變壓器同期系數的選取:本工程在設計過程中將教學樓和宿舍樓的用電負荷盡量均勻的設置在同一變壓器內,由于一個學生不會同時出現在宿舍和教學樓內,這樣計算變壓器時的同期系數可以選擇的小一些,本工程的同期系數取值一般為0.75~0.8。
合理的選擇需要系數及同期系數能夠有效的減小變壓器的設計容量,從根本上達到節能的目的。
2,3,2變壓器的選擇
在整個供電系統中,配電變壓器所占比重最大,因此選擇低損耗的變壓器對電力系統節能具有非常重要的意義。被中國節能協會作為“新型節能產品”予以重點推廣的SGBll一R系列卷鐵芯干式變壓器比SC(B)9系列產品年耗電量平均降低10.85%。由于SGB11系列變壓器的卷鐵心結構改變了傳統的疊片式鐵芯結構,使空載損耗降低20%~35%,空載電流減少60~80%。因此,SGB11系列變壓器在減少損耗方面起到非常重要的作用。這種產品性能價格比是目前變壓器產品中最佳的,從節能的角度考慮本工程優先選擇了這種節能型變壓器。
2,4電纜的選擇
這里所指的能源并不應該單純指電能,而是自然界中存在的各種可再生和不可再生的能源的總稱,因此金屬的使用也納入了本文的討論范圍內。在建筑電氣材料中用量最大的應該是電纜和電線了。如何能夠節省電纜和電線的使用量,也是節省能源的主要方面。
電纜截面選擇的方法主要有兩種;按照持續允許電流選擇和按經濟電流密度選擇。當年最大負荷使用小時數相同的情況下,按后者選擇的電纜通常比按前者選擇的電纜截面大,這樣不利于節約金屬的使用量。
下面舉例說明。在線路較長的情況下,照明配電箱計算電流為42A,選擇配電箱上一級斷路器額定電流為63A,此時按持續允許電流選擇電纜并驗算了電纜電壓降的情況下,確定的電纜規格為YJV—1kV—5x16,而按照經濟電流密度選擇電纜規格為YJV—1kV~4x35+1x16,很明顯后者選擇的電纜截面要大很多。
因此參照樣本上電纜載流量的值。按照經濟電流選擇電纜截面的大小更能節約金屬使用量。
3,照明控制方式的設計
3,1充分利用天然光,并根據天然光的照度變化,決定電氣照明點亮的范圍。根據照明使用的特點,采取分區控制或適當增加照明開關點。如:一般辦公室和教室的燈具布置是按照平行于窗戶方向布置和控制燈具的,而書庫則是按照與書柜的水平方向布置并控制燈具的。
3,2公共走道燈具及應急照明燈均可采用聲光控開關。
本工程的綜合樓為二類高層建筑,走道照明均采用節能自熄開關,并對電梯廳和樓梯間的燈具采取了應急時能強制點亮的控制措施。圖1、圖2為應急時強制點亮控制原理圖。
3,3校區的室外環境電氣設計,根據不同的時間和不同的氣氛,設置了多種燈光場景,如:平時、節假日、重大節日等,開啟燈具的數量是不同的。平時則按后半夜和前半夜兩個時段開燈,每天進入后半夜時可關掉景觀照明,僅維持主要功能照明即可。
3,4對于大型的停車場、辦公樓、會議室和觀眾廳等場所還可以通過設置樓宇自動控制系統對燈具進行控制,從而達到節能的目的。
建筑電氣的節能措施還有很多方面,本文僅對此校園工程涉及到的方面進行了闡述。
4,結束語
電氣節能的設計無論是在供配電系統還是在用電設備和材料的選擇上,都有著很大的節能潛力。為實現節能的目的,對于我們電氣設計人員來說就需要更加深刻的了解供、配電系統的設計原理,使整個系統能夠工作在經濟運行狀態。同時,還要及時熟悉各種新型節能電氣產品及控制系統,在設計中盡量采用節能產品。這樣才能從根本上達到建筑電氣節能的目的。
1)統籌兼顧。在鋼鐵企業電氣節能設計上應該充分考慮該企業各方面的需求,例如設備、照明、工藝、冷卻、通風等,既要注重鋼鐵企業整體的電氣節能,又要兼顧各個部門的能源需求是否得到滿足。
2)科學合理。節能設計中并不能盲目地追求能源需求的減少,而增加企業的投資。在考慮科學合理地引進節能設備的同時也要考慮企業的效益,以保證企業經濟能夠穩定地發展。
3)技術優先。在企業選擇電氣節能設計時,應該重點考察設計的技術含量,充分利用先進的技術,發揮技術的帶動作用,實現企業全面的資源節能。
2鋼鐵企業電氣節能設計一般措施
2.1電變壓器配置
配備合適的節能變壓器能夠有效地為鋼鐵企業降低電氣能源的耗損,選擇配電變壓器應該以空載耗損和負載耗損的耗損參數為主要依據。以我國目前主要配備的配電變壓器型號為例,S9型號的配電變壓器相比以往的S7系列,不論在空載或負載耗損上都要降低約10%,而S11系列比S9又要降低近30%,這也就是說鋼鐵企業如果選用優質的配電變壓器,其帶來的節能效果是較為顯著的。例如,企業將原本的S9型更換為S11型,在降低企業電氣能耗的同時,增加的設備成本為約15%,那么企業的設備成本在3年內便可以通過節約的能源收回,以一個普通的變壓器使用年限計算,一臺S11型號的配電變壓器在使用期內可以為企業節約能源近130000kWh,也就是說企業將減少約80000人民幣的支出。對于普遍需要配備大量變壓器的鋼鐵企業來說,其為企業帶來的經濟效益相當可觀。除了更換適合的配電變壓器,企業也需要為配電變壓器創造良好的工作環境,使其發揮出應有的效益。企業對變壓器的合理使用、使用溫度等影響了變壓器的使用壽命,例如,普通變壓器的使用壽命會隨使用溫度的升高而減少,因此S11型號的變壓器使用溫度不應該超過85°C,這就要求企業充分考慮變壓器的運行環境,擁有良好的通風條件,避免光照直射,及時采用移動風機進行散熱或者安裝空調設備進行降溫。選用先進的變壓器對企業節能是有效的,但這并不意味著需要一味追求先進的變壓器,而是需要根據企業實際情況進行合理選用,才能為企業帶來最大的經濟效益。
2.2供電線路設計
供電線路是直接造成電氣能源耗損的主要因素,線路耗損主要分為路徑耗損、用材耗損和導線截面耗損,鋼鐵企業主要通過這三大方面降低供電線路的電力耗損,達到節約電氣能源的目的。在改善路徑方面,選擇合理的輸送電路,改善企業電網的布置,將電源靠近負荷中心,以減少線路迂回,縮短輸電路徑是主要的方法。提高電路的絕緣性,減少電力的流失同樣是關鍵,不僅能夠有效地改善節能狀況,并且保證了企業用電的安全。在用材上,盡量在溫差較大的線路連接點使用節能的金具,數據顯示,一個連接點金具能夠造成約15W的能源損耗,因此節約電氣能源在連接點金具使用材質上還擁有巨大的潛力。在改善導線截面上,企業需要選用合理的型號,充分考慮導線截面對能源損耗以及投資成本的影響,使用經濟適用的導線截面。
2.3電力系統設計
電力系統對電氣能源的損耗主要表現為系統的總體與個體部分負荷不平衡,配電系統的電流過小或者找出額定都會造成電力損耗的大量增加,尤其是變壓器的三相負荷不平衡。這就要求企業在設計配電的系統時,能夠有效運用無功補償技術和濾波節能技術,例如SVC(無功動態補償裝置)和SVG(高壓無功發生器)等,合理運用這類技術進行配電系統設計,不僅節省了企業電氣資源,也保障了供電的質量。
2.4用電設備設計
選用節能較好的電機設備也是節約電力的一大方法,取締已經被淘汰的老型號電機,使用YX、HJN等新型電機,在降低原有的能源損耗的同時,也能使效率得到提升。價格雖然相比老型號略高,但是所節約的能耗很快就能與成本持平,并在以后的發展中有所收益。因此,不但不會給企業經濟造成負擔,相反節約下來的能源費用能夠給企業帶來明顯的經濟效益。
2.5高壓變頻設計
對于鋼鐵企業來說,在生產過程中溫度較好,并且產生大量污染環境的氣體,企業必須對這些廢棄物進行處理,這就需要運用引風機將其從工廠排放以便回收利用,但是引風機也是鋼鐵企業電氣能源消耗的主要源頭之一。由于引風機本身并不時常需要滿負荷運轉,只要保證其在不需要運作時保持低速運行,就能夠為企業節約很大一筆能源開支。所以為引風機設計合理的高壓變頻電力系統,既能夠保證鋼鐵企業生產的順利進行,又能夠降低生產用電消耗。只要對高壓變頻器進行合理的安裝,對企業的電機也能夠起到很好的保護作用。
2.6照明設計
在鋼鐵企業的照明設備中,節能也是比較可行的。一般來說,在生產上,建議企業以金屬鹵化物燈代替高壓汞燈,不僅能夠保證照明效果,還能節約相當大部分的電力能源。在生活工作用電上,建議企業使用自鎮流式緊湊型熒光燈,它不僅適合不同的配電環境,還為企業節約了相當大一部分的電費。太陽能光伏照明工具在鋼鐵企業生產道路上的使用也是為企業節能的較好設備,但由于投資成本較高,企業可以根據自身經濟情況考慮使用。因此,將企業的照明設備按照不同的生產用途進行相應的劃分也是節能設計的必要方法。
3結束語
①在設計時,要高度重視照明質量,遵循節能的要求,不可因提倡節能而降低建筑照明質量。要嚴格遵守GB50034—2004《建筑照明電氣設計標準》中的規定,保證電氣設計的安全性和節能性,進而實現電氣照明綠色化設計。要通過綠色化電氣設計提高建筑使用者的生活質量,并在此基礎上減少能源的消耗量。例如,在設計照明水平時,應將視覺工作的需要作為參考指標,在使用高光效建筑光源時,應考慮光源的顯色性要求,盡量避免使用可能會產生眩光效應的節能燈具。另外,在電氣設計中,要將人工照明與自然采光等有效結合起來。
②要保證照明電氣設計的經濟性。建筑照明節能設計方案具有經濟適用、節約成本的特點,它能夠合理控制電氣照明系統的耗能情況,避免浪費。此外,在設計照明電氣系統時,應堅持“節約能源、保護環境、以人為本”的原則,不可因節能而過度追加投資,要保證在短時間內通過照明節能回收電氣設計中增加的投資。
2建筑照明電氣節能設計分析
2.1照明配電系統的節能設計
在設計建筑照明的配電系統時,可以從變壓器的節能設計和線路導體選擇2方面入手。
2.1.1變壓器的參數設計
①選擇節能式變壓器,減少空載損耗和負載損耗。
②根據照明要求,適當加大變壓器的實際容量,減小負載率(Sj/S)。要將負載率控制在0.60~0.75之間,避免因為負載率太小而增加變壓器成本,或因負載率過大而增大電能損耗。此外,還應適當提高變壓器的功率因數,避免計算負荷變大和運行時間增加。一般情況下,應保證功率因數>0.9.
2.1.2選擇照明電氣線路導體
電氣線路導體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實現照明節能,對于室內照明的電氣線路,可以選擇電阻率較低的銅導體。在導體截面方面,可以根據建筑電氣安全設計的要求,適當增大導體的截面。在此過程中,應保證電纜和導線載流量比照明線路計算電流大,各段線路的電壓損失總和應比允許值小,同時,要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規定值。此外,應適量提升線路功率因數,以便降低能耗,實現節能。
2.2合理選擇鎮流器
在建筑照明系統中,鎮流器會影響到照明能效和照明質量,因此,合理選擇照明鎮流器也是照明電氣設計中的重要內容。在選擇鎮流器時,盡量避免選用大功耗普通電感型鎮流器。對于金鹵燈和高壓鈉燈,可以采用節能電感型鎮流器實現照明控制,而對于直管型熒光燈,則應采用電子型鎮流器。對于建筑照明中常用的熒光燈,在選擇照明鎮流器時,應控制好能效值。電子型鎮流器在向燈管供給高頻電流時,高頻電流一般為幾十千赫,燈管光效比工頻高10%左右。同時,因為電子型鎮流器的自身功率較小,所以,在進行電氣節能設計的過程中,可以優先考慮選用電子型鎮流器。在選擇照明鎮流器時,還要考慮功率因數、諧波和性能因素。電子型鎮流器所產生的電流諧波一般高于電感型鎮流器,對于諧波限值,在設計時,應嚴格遵守GBN17625.1—2003中的規定。例如,對于建筑工程中的C類照明設備,其允許諧波限值如下:當諧波次數為2時,基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應為2%;如果諧波次數為5,則其相對應的百分比為10%;如果基波次數為9,則其相對應的百分比為5%;當諧波次數為11~39時,其相對應的百分比為3%.在功率因數方面,如果燈具的功率在25W以上,則電子型鎮流器的功率因數>0.95;如果燈具功率<25W,則電子型鎮流器功率因數一般僅為0.55~0.60.在設計時,如果需采用電子型鎮流器,則應保證燈具功率>25W。此外,在經濟性能和使用性能方面,電感型鎮流器價格相對較低,并且使用壽命長,但是,它無法調光,并且在高頻狀態下頻閃效應較大;而電子型鎮流器能夠調光,并且在高頻狀態下的頻閃效應較小。綜上所述,在進行電氣設計時,可以根據實際情況選擇照明鎮流器。
2.3照明光源的節能設計
在鹽化工企業當中,由于對電氣供電的可靠性要求并不是特別高,如果突然發生供電中斷或者其它突發狀況時不會給人員造成極大的危害,也不會造成嚴重的損失,但是,如果要達到節能的效果就必須要做到以下幾點。
(1)必須要優化配電系統的合理配置,并且在供配電系統當中要應用單回進線。
(2)在鹽化工企業當中,必須要符合生產裝置的工藝特點,同時也要達到電氣設備的主要特點,滿足它的負荷容量要求,分布好供電距離,更需要完善的規劃企業未來的發展要求,選擇合理的設計方案以及確定供電電壓等。
(3)在鹽化工企業當中,作為變電所必須要接近負荷中心的要求,達到方便進出線,同時也要接近電源側。此外,在設備的吊裝以及在運輸上也應注意該問題。通常在一般情況下,變配電室所應用的形式是車間附屬,所采用的方式一般也是放射式,產生的負荷一般是從低壓配電室直供的,但是也有一部分是轉供的。一旦出現較大面積的供電區時,必須要根據實際情況進行操作,如果是在較為集中的負荷工段時,必須要設置一個變配電室并且是獨立的,可以直接供電,從而減小電纜的線徑,也減小了供電距離,防止出現電壓損耗,也防止出現成本的浪費。
2節能的主要原則
(1)在節能設計過程當中必須要考慮到最實際的效益問題,并且選用合理的材料以及設備。
(2)最為重要的一點就是必須要達到化工企業運行所需要的動力能源,再根據電力設備所運用的電能質量,可靠性以及它的負荷容量等方面要求,從而優化節能設計,達到合理應用要求。
(3)必須要充分的考慮到一些無關的消耗,例如有關電氣設備當中的電能消耗以及傳輸線路上的消耗等方面都需要重點關注,也是作為節能設計的一個重點要求,滿足電氣節能的功能性要求,使之達到先進的技術,合理的經濟要求。
3選擇合理的效能
在配電系統當中,電力變壓器是作為最主要的一種電源設備,也是最消耗電源的一種設備,它的損耗也是非常驚人的,對此,就必須要選擇合理的變壓器型號以及它的額定容量,所以,只有應用合理的變壓器運行方式才是最有效的一種措施。由于節能技術在不斷更新,所以在鹽化工企業當中所應用的中干式變壓器是最小常見的,但在購買價格方面油浸式變壓器也是相對較低的,它具有一定的可燃性,會給人體造成一定的傷害,是需要定期進行維護的,對此,這在無形中也提高了運行成本,也增加了一定的土建費用。在選擇變壓器的數量以及它的容量時,必須要全面考察,通常情況下,在一個項目當中,我們在選擇變壓器時,必須要根據它的負荷特點以及運行狀況來應用,如果變壓器的負載率達到標準時,也就是最好的條件是在75%左右,如果不再進行擴建的話,變壓器不會滿負荷來運行在一般條件下,投資兩臺以及兩臺以上的變壓器所占的面積都會比一臺變壓器要多,然而它的靈活性會非常好,如果在較小的運行負荷條件下則可以減少一臺,同時也可以提高另一臺變壓器的負荷,減小功率和損耗,可以提高效率。
4節能設計
在鹽化工企業當中,最不可缺少的應用就是電氣設備了,由于在企業當中電動機應用的數量是非常驚人的,它的消耗量已經達到了80%左右,所以,提高電動機的節能設計是非常重要的條件了,對此,我們為了更好的應用高效節能的電動機,應選用較為合理的型號,達到電機的標準容量。如果是從節能的角度進行觀察時,達到80%左右的負載電動機其效果才是最好的,而且它的利用率也是最大的。在鹽化工企業當中,一般會控制排量會應用出口閥門,達到平穩運行的生產要求。然而,在一定情況下也會出現泵管的壓差過大問題,從而導致較大的能量消耗,再生產時也只能靠打回流,降低泵的使用率,但是電量也被浪費了。在安裝好變頻器以后,必須要科學的進行管理,從而達到節能的效果。
(1)在鹽化工企業當中,選用節能電氣也是非常重要的一項工作任務,在企業的應用當中,電負荷的應用通常是為水泵類的引風機或者是電機當中所利用的,而這種電機負載是按照負荷工作量進行選擇的,但從實際應用中我們可以看出,多數時間并不是用于滿負荷狀態,而是空載,這也就導致了電能出現一定的損耗,但是在實際的運行當中,如果應用合理的變頻器就會控制好風機的負載狀況,這種方法也是較為科學的,所以在這其中便可以利用變頻器的內置裝備進行調節,從而來保持它的恒定的風壓和水壓,達到工藝系統的要求。
(2)在設計節能電氣時,只有不斷的提高其自然功率也才有效的降低能源的損耗,所以,通過良好的補償措施也是非常重要的一種節能手段,此外,無功補償方法有兩種形式,一種是集中的,一種是分散的。所以應用無功功率進行補償,便可以提高系統的功率,也可以減少線路的損耗,同時電能質量也會有所提升。進行節能設計時,在配電室必須要設置自動的無功補償裝置,其原理也是通過負載需要進行的,應較為靈活。從而也就達到了無功不對稱時的補救措施,防止出現不足補償。
(3)在鹽化企業當中,由于照明節能也是作為非常重要的一項工程,所以在設計時通常是較為簡單的,但是因為照明設備有著非常多的數量,所以在進行設計時必須要做好準備規劃,如果是在設計工程設計,必須要選用新型的照明光源,從而來提高它的照明效果,也降低了它的損耗。從照明的使用特點來看,我們可以進行分區控制來提高它的照明開關點以及它的燈光,所以可以應用不同的節能開關裝置。
5結論
1.1工程概況
本工程為中山市某展覽館,層高2層,建筑高度為14米,總建筑面積為7713平方米。本工程電氣節能設計立足于滿足現有規范法規要求的前提下,運用科學創新的理念,將綠色節能與整個電氣系統有機結合起來,務求使得整棟建筑無論從運營以及管理成本上都能得到不同程度的優化和提升。
1.2變配電系統
本工程的變配電房位于主體建筑的東南方向的副樓內,變配電房內設置兩臺容量為630KVA的戶內型干式變壓器。在其選型上,遵循總費用最低原則,即用變壓器初始投資和其使用期間的損耗費用之和,通過比較不同效率和不同價格的變壓器的總費用,用其中的最低值來選擇變壓器的方法。與此同時結合綠色節能的要求,確定選用非晶合金變壓器。相對于目前國家廣泛使用的低損耗卷鐵心變壓器S9型和S11型,非晶態合金變壓器具有更加大的節能空間和性能上的提升。首先,其最大的特點是,空載損耗值超低、用電效率高。非晶合金變壓器還具有運轉溫度低、使用壽命長、高超載能力以及具有較好的耐諧波能力,很大程度上滿足綠色建筑的功能要求。從運行成本以及能源利用率來看,投資回收效益也相對較快。除選用高效節能變壓器外,改善負荷功率因數也是很有必要的。為了能夠降低供電變壓器以及配電線路的損耗,在供電系統中合理增加無功功率補償裝置,改善供電質量,增大了設備利用率,使得供電效率明顯提高。
1.3照明系統
1.3.1智能照明控制
本建筑主要功能為展示某新區規范建設的成果,建筑中心部位為一個面積將近900m2的展覽區域,首層其他區域還有展示體驗區、會議室及監控室等功能房間,二層主要為辦公區域?;诮ㄖ却罂臻g區域較多,采用智能照明控制系統更為合理以及管理更為方便。比較傳統照明控制方式,智能照明控制系統具有以下特點:(1)系統回路簡便,方便維修及管理,減少線材消耗,降低投資成本及維修管理費用。(2)運用先進的電力電子技術,不但可以實現多點控制,自動或手動控制,而且還可以根據不同需求設置不同的場景模式來自動調節。(3)系統采用軟啟動、軟關閉技術,可使每個照明回路在一定時間內緩慢啟動、關閉或者延時啟動、關閉,有效避免沖擊電壓對燈具的損害,有效延長燈具的使用壽命。(4)系統具有開放性與兼容性,能夠與物業管理系統(BMS),樓宇自控系統(BA)結合起來,以提高建筑的智能化管理水平。智能照明控制系統由輸入單元、輸出單元、系統單元組成。系統遵循國際通訊協議標準,且所有的單元模塊均內置微處理器和儲存單元,只需要一根信號線將系統各個輸入、輸出和系統支持單元連接成網絡。外界通過輸入單元輸入指令,信號經過系統總線送達至指定的輸出單元,再通過系統判斷后控制相應照明回路。在首層主展覽廳內以投光燈及局部裝飾性射燈為主,系統可以根據設置不同的照明模式。如根據展覽順序,控制不同區域燈光的第次明滅或者亮度的強弱;根據展覽時段及人流多少,控制整個展覽區域的燈具開啟數量。在會議室及多功能廳以筒燈及LED燈帶為主,系統可以設定不同的場景,如入場、報告、研討、退場等。根據不同場景的需求,調節燈管開啟的數量和燈光的亮度。二層辦公區域考慮到人數較多,分成若干個獨立的照明區域,實現多點控制,在每個區域的出入口都能控制開啟、關閉或調節整個辦公區域的所有照明燈具。亦同時設置照明的自動開啟、關閉時間,如早上上班時間自動開啟,下班時自動關閉,若有加班時可手動控制。走廊、樓梯間采用紅外移動控制方式,人來燈明,人走后延時關閉。
1.3.2節能光源
在滿足照明設計規范要求的前提下,有效地控制單位面積燈具安裝功率,優先選用光效高、顯色性好的光源及配光合理、安全高效的燈具。縱觀目前照明燈具的發展趨勢,LED燈具無疑是現有較為高效節能的光源。LED比節能燈更加節能,且光線質量較高,基本上無輻射,使用壽命更長,屬于新型的綠色照明光源。在首層主展覽廳內的沙盤局部展示照明,主要以LED射燈為主。會議室及多功能廳以LED筒燈及LED燈帶為主。二層辦公區域以LED線形燈為主要照明燈具,相較于傳統鎮流器的日光燈,LED照明減緩這種100HZ的頻閃對工作人員做成的眼睛疲勞,克服了啟輝時造成的亮度不穩定,創造了一個健康、舒適的工作環境,從而提升了工作效率。走廊、樓梯間等公共區域也選用了LED筒燈、埋地燈及LED燈帶等裝飾性照明。
1.4能耗分項計量系統
建立全面的能耗分項計量系統,依據各項用能數據分析,是建筑明確節能方向的重要手段。分項計量系統是指通過對建筑內各項能耗系統安裝分類和分項能耗計量裝置,通過遠程傳輸手段等及時采集能耗數據,實現對能耗的實時監測和動態分析的系統。系統能夠與樓宇自控系統(BA)兼容,采用總線制分布式架構,通過在現場裝設的電子式電能表數據通過總線上傳至終端處理服務器。在以下地方裝設計量裝置:(1)變配電房各出線回路。(2)制冷機房,生活水泵房等用能密度高、耗能大的設備。(3)室內照明分層計量。(4)空調末端設備分層計量。綜合數據能夠通過軟件處理,用圖表的方式向操作人員直觀地展示出來。
1.5樓宇自控系統(BA)
系統本身主要對展覽館內各種動力設備進行全面的監控和集中管理。系統主要由各類傳感器、執行期、現場控制器(DDC)及監控中心組成。由傳感器現場監測得到各種的數據,如溫度、壓力、濕度及流量等,上傳至每個現場控制器后通過系統總線遠程傳輸至首層監控中心,經過系統分析判斷后反饋控制指令。例如采集新風的溫濕度、回風溫濕度、CO2濃度監測等;還能通過與智能照明系統的兼容,結合窗磁感應和空調末端聯動,實現辦公室空間的燈光、窗簾、空調等綜合智能場景控制。
1.6光伏發電系統
在展覽館天面安裝容量為50千瓦的太陽能光伏發電系統,年發電量約為6萬千瓦時,所發電力完全自行消耗,不并網售電。發電系統能與樓宇監控系統兼容,能夠實施監控其發電量和歷史發電量。
2結束語
關鍵詞:民用建筑;電氣;節能設計
民用建筑在各種建筑的數量中占據了很大一部分比重,同時也是消耗能源的大戶。為了對民用建筑進行改進,節省各種能源的消耗,采取電氣節能設計是一種非常有效的手段。在進行民用建筑的電氣節能設計時,要確保民用建筑的功能和質量不受到影響,這不僅是對環保理念的落實,也是對建筑業發展的一種促進,符合我國建設社會主義和諧社會的理念。作為電氣設計人員,要充分意識到節約能源的重要性,提高對技能技術的認識和了解,推動節能設計的進行。
1電氣節能設計的原則
我國的資源儲備的主要特點是:儲量大,但是人均占有量小[1]。為了建立資源節約型社會,促進我國經濟的可持續發展,必須從各種角度、各個行業上進行節能措施。從民用建筑的角度來講,電氣節能設計,必須要保證建筑的實用性和經濟性,同時遵循一定的原則。首先,民用建筑的主要用途在于提高居民的生活質量。民用建筑的實用性,是民用建筑發揮作用的基礎。如果在進行電氣的節能設計過程中,影響了民用建筑的實用性,那無疑是本末倒置、舍本逐末的行為。其次,民用建筑由于用處不同,結構和內部布置也都有所差別。電氣節能設計要充分考慮到這一點,制定不同的設計方案,保證民用建筑符合用途。民用建筑的前期設計,是建筑物內部的各種設備能夠正常運行的基礎,是影響民用建筑質量的重要因素。電氣節能設計不僅要制定高質量的設計方案,更要根據嚴格的數據標準來選擇電氣設備,提高電能的使用率。最后,電氣節能設計要充分考慮到經濟性。在進行電氣節能設計當中,要時時考慮到所花費的成本。電氣節能設計要根據建筑物的運營狀況、企業的經濟狀況來制定措施,確保投入的資金能夠迅速收回,避免造成嚴重的經濟負擔,拖累企業的正常運行和民用建筑的正常使用。
2電氣節能設計的具體措施
2.1照明系統
現代民用建筑的照明系統,除了要實現基本的照明要求,滿足居民對亮度的要求之外,還能夠對居住環境進行美化,讓用戶感覺更加舒適。為了達到這一目標,設計人員要根據環境美化的要求和房間功能的不同來進行設計,可以從以下兩方面入手:一是對自然光線的充分利用。自然光線是一種無污染、純天然的綠色能源,設計人員要善于利用。利用天然光的主要方法有:導光管法、光熱電轉換法、棱鏡多次反射法、平面反向鏡反射法和光電效應法[2]。民用建筑的設計要注意增加臨近室外的建筑面積,適當增加門窗的尺寸,加大對自然光線的利用率。二是對光源、燈具和附件的選擇。要根據懸掛高度的不同來選擇合適的燈具。如果懸掛在比較高的地方,可以選用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈;如果懸掛高度比較低,則可以采用熒光燈。對于光源的選擇,要多食用高效光源,少使用白熾燈。附件要盡量選擇能耗較低的,比如電子鎮流器等,達到節約電能的目的。
2.2空調系統
空調系統是民用建筑中消耗能源最多的部分,往往能夠占據民用建筑的總體耗電量當中的一半[3]。所以,從空調系統入手,能夠大大優化建筑物的電氣節能設計??茖W家的研究調查表明:減少房屋墻壁的凹凸程度,可以讓房屋變得更加寬敞,提高房屋的保溫性能,降低房屋的能源消耗。如果在設計房間時采用圓形或者方形,就能夠減輕熱量的損耗,減少空調的工作時間。因為圓形和方形的表面積比較小。窗戶的數量多少、面積大小和材料質量也能夠影響空調系統的能量消耗。還有,居民在使用空調時要注意溫度的調節,不要過高也不要過低,這也是對空調工作負擔的一種減輕。
2.3供電系統
從供電系統考慮電氣節能的設計,主要是選用什么樣的電壓器和如何確定電壓參數。在進行這一工作之前,要充分考慮到民用建筑的供電要求,計算供電設備的數量多少和功率大小。如果供電電壓越大,電器的耗電量就會越少。對于民用建筑來講,供電電壓最大為10千伏,最小為220伏。所以,在確保電壓適宜的同時,要盡可能地提高電壓的等級,找到一個合適的點。為了節能考慮,電壓器最好采用非晶合金材料。這種電壓器在工作時不會發出太大的噪音,對于能量的消耗也比較低。電壓器在常年的工作過程中,負荷能力產生下降,在不同季節的承受能力也會發生變化,這都是電氣設計人員在進行節能設計時需要考慮的問題。
2.4動力設備
民用建筑當中的動力設備,主要是建筑當中的電動機。動力設備的節能設計,主要考慮兩方面的內容:一是縮短電動機的使用時間;二是提高電動機的工作效率。民用建筑的電動機,主要有電梯、水泵、風機三種,大約占據了整個民用建筑耗電量的三分之一。如果在進行電氣設計的時候,選用節能型的電動機,就能夠為國家節省大量的電能。節能型的電動機在同樣性能的條件下,比普通的電動機可以節約大概百分之三的電能。電動機在啟動和關閉的時候,對于能量的消耗是最大的。所以,民用建筑要盡量減少電動機的重啟次數,減少不必要的電量消耗。3結論民用建筑對于能源的消耗占據了社會能源小號的很大比例。對民用建筑進行電氣優化設計,能夠緩解我國的能源消耗壓力,有利于我國經濟和社會的可持續發展。民用建筑的電氣節能設計,必須以相關的法律法規為依據,綜合考慮民用建筑的實用性、適用性和經濟性,收集開發商、用戶、設計單位和建筑主管部門等多方的意見,從照明系統、空調系統、供電系統和動力設備四個角度入手。
作者:王麗堃 單位:張家口市第二建筑工程有限責任公司
參考文獻:
[1]鐘有明.民用建筑電氣設計中的節能措施探討[J].中國新技術新產品,2016(03):157-158.