建筑電氣節(jié)能設(shè)計首先應(yīng)遵循的三個原則。
�。�1）滿足建筑物的功能
滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所一些電氣設(shè)施的用電、展廳的工藝照明及電力用電等。
�。ǎ玻┛紤]實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益
節(jié)能應(yīng)考慮國情及經(jīng)濟(jì)效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的投資在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能效益進(jìn)行回收。
�。ǎ常┕�(jié)省無謂消耗的能量
節(jié)能的著眼點(diǎn)應(yīng)是節(jié)省無謂的能量。首先找出哪些地方的能量消耗與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗、傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗；又如量大面廣的照明容量，要采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。
接下來從多個方面對建筑電氣節(jié)能技術(shù)進(jìn)行剖析。
一、負(fù)荷計算
負(fù)荷計算是電氣設(shè)計的基礎(chǔ)工作，如果負(fù)荷計算不準(zhǔn)確，不僅會造成設(shè)備選擇不合理，還會出現(xiàn)供配電系統(tǒng)運(yùn)行存在安全隱患。實(shí)際工程中較多出現(xiàn)負(fù)荷計算過大的問題，直接造成一次投資過大，運(yùn)行成本較高。
規(guī)劃階段負(fù)荷計算一般選用符合密度法；方案設(shè)計階段負(fù)荷計算一般選用單位指標(biāo)法；施工圖設(shè)計階段負(fù)荷計算一般選用需用系數(shù)法。
規(guī)劃單位建設(shè)用地負(fù)荷指標(biāo)如表1所示。
表1 規(guī)劃單位建設(shè)用地負(fù)荷指標(biāo)
規(guī)劃單位建筑面積負(fù)荷指標(biāo)如表2所示。
表2 規(guī)劃單位建筑面積負(fù)荷指標(biāo)
各類建筑物的用電指標(biāo)如表3所示。
表3 各類建筑物的用電指標(biāo)
用電設(shè)備的需用系數(shù)及功率因數(shù)如表4所示。
表4 用電設(shè)備的需用系數(shù)及功率因數(shù)
二、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)
提高功率因數(shù)能給節(jié)能帶來可觀的效益，功率因數(shù)越小，變壓器實(shí)際的可輸出有功功率越小。
變壓器實(shí)際輸出功率與功率因數(shù)呈線性遞減關(guān)系。功率因數(shù)為0.9時，變壓器實(shí)際出力減少10%；功率因數(shù)為0.8時，變壓器實(shí)際出力減少20%；當(dāng)功率因數(shù)等于1時，變壓器輸出功率可達(dá)到額定容量。
因此，應(yīng)合理選擇變壓器容量、線纜及敷設(shè)方式等措施，減少線路感抗以提高用戶的自然功率因數(shù)。當(dāng)采用提高自然功率因數(shù)措施后仍達(dá)不到要求時，應(yīng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。10kV及以下無功補(bǔ)償宜在配電變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，且功率因數(shù)不宜低于0.9.高壓側(cè)的功率因數(shù)指標(biāo)，應(yīng)符合當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定。
電容器的安裝容量可按下列計算：
1）35kV變電所可按變壓器容量的10%～30%計。
2）10kV、20kV變電所可按變壓器容量的20%～30%計。
三、降低變壓器損耗
非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的五分之一，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗的變壓器。新建或改建工程應(yīng)選用SL7、S9、SC(B)9、SGB10及SGB11-R等型號的節(jié)能型變壓器。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，SL7無勵磁調(diào)壓變壓器，10kV系列的空載損失和短路損失分別降低41.5%和13.9%；S9系列變壓器與SL7系列變壓器相比，其空載損失和短路損失又分別降低5.9%和23.3%。SGB11-R系列卷鐵心干式變壓器比SC(B)9系列變壓器空載損耗降低40%，空載電流降低70%～85%；比SGB10系列變壓器空載損耗降低24%，負(fù)載損耗降低11.7%。S11系列是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器，空載損耗較S9系列低75％左右，其負(fù)載損耗與S9系列變壓器相等。
變壓器的負(fù)荷率較低時，變壓器自身損耗所占的比例較大，變壓器效率較低；變壓器的負(fù)載率在40%～70%之間，其效率最高，自身損耗最��；負(fù)載率過高，損耗明顯增大。
四、配電線路的節(jié)能設(shè)計
減少供配電線路損耗線損是供配電線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo),由于配電線路有電阻,有電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗。在具體工程中,線路上電流一般是不變的,那么要減少線損,只能盡量減少線路電阻。
1）盡量選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線,如銅芯導(dǎo)線較佳,鋁線次之。
2）盡可能減少導(dǎo)線長度,在設(shè)計中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路,另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心,以減少供電半徑。
3）增大導(dǎo)線截面積,對于較長的線路,在滿足載流量,熱穩(wěn)定,保護(hù)配合及電壓降要求的前提下,在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費(fèi)用,由于節(jié)約能耗而減少了年運(yùn)行費(fèi)用,綜合考慮節(jié)能經(jīng)濟(jì)時還是合算的。
五、電氣照明的節(jié)能
鹵鎢燈和白熾燈光效很低，壽命短，綜合能效低下。高壓鈉燈、三基色熒光燈和高頻無極燈綜合能效較高，應(yīng)大力推廣。
細(xì)管熒光燈較粗管熒光燈在光效、汞的用量等方面有不可比擬的優(yōu)勢，用細(xì)管熒光燈取代粗管熒光燈的節(jié)能效果十分顯著。長管熒光燈比短管熒光燈的光效高約17%，綜合能效高約45%。
開敞式燈具由于沒有遮擋，燈具發(fā)出的光能較多，其效率理應(yīng)最高。如果眩光、美觀、安全能滿足要求，盡量選用開敞式燈具。
對于體育照明用的高強(qiáng)度氣體放電燈，通常選用金屬鹵化物燈，其燈具效率建議不低于70%。
采用智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)對燈具進(jìn)行控制，可以起到顯著的節(jié)能效果。智能照明控制系統(tǒng)是一個總線型式的標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)絡(luò)。它由系統(tǒng)單元、輸入單元和輸出單元三部分組成。所有的單元器件（除電源外）均內(nèi)置微處理器和存儲單元，由一根五類數(shù)據(jù)通信線（或光纖）將控制器件連接起來組成“手牽手”的網(wǎng)絡(luò)。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置唯一的地址，并用軟件設(shè)定其功能。智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)優(yōu)越性有以下幾點(diǎn)：
1）照明設(shè)施控制系統(tǒng)能夠通過合理的管理，利用智能時鐘管理器可以根據(jù)不同日期、不同時間按照各個功能區(qū)域的運(yùn)行情況預(yù)先進(jìn)行光照度的設(shè)置，不需要照明時，保證將燈關(guān)掉；在大多數(shù)情況下，很多區(qū)域其實(shí)不需要把燈全部打開或開到最亮，照明設(shè)施控制系統(tǒng)能用最經(jīng)濟(jì)的能耗提供最舒適的照明；在一些公共區(qū)域如會議室、休息室等，利用動靜探測功能在有人進(jìn)入時才把燈點(diǎn)亮或切換到某種預(yù)置場景。
2）智能照明控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)照度的方式，可以充分利用室外的自然光，只有必需時才把燈點(diǎn)亮達(dá)到要求的亮度，節(jié)電效果十分明顯。
3）智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓，還可通過系統(tǒng)人為地確定電壓限制，提高燈具壽命。采用軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免開啟燈具時電流對燈絲的熱沖擊，使燈具壽命進(jìn)一步延長。
六、風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能
民用建筑中，風(fēng)機(jī)和水泵是用量最多的動力設(shè)備之一，其節(jié)能意義重大。
風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比。如果轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、泵揚(yáng)程成正比。因此，從節(jié)能角度考慮，當(dāng)需要改變風(fēng)機(jī)或水泵的流量時，不應(yīng)采用常規(guī)改變風(fēng)門或閥門開度的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，而應(yīng)當(dāng)采用改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)流量，以達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的一半時，實(shí)際功率只有額定功率的12.5%，節(jié)能效果非�？捎^。
交流異步電動機(jī)的調(diào)速方法有以下幾種：
1）改變交流電動機(jī)的定子頻率。
2）改變電動機(jī)磁極對數(shù)。
3）調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。
具體調(diào)速的方法有變壓、電磁轉(zhuǎn)差離合器、雙饋電機(jī)調(diào)速、變極對數(shù)、變頻變壓等。
水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，取決于：工作流量變化規(guī)律；管路性能曲線的靜揚(yáng)程所占全揚(yáng)程的比例；泵或風(fēng)機(jī)容量的大�。徽{(diào)節(jié)裝置價格高低、可靠性、調(diào)節(jié)效率及功率因數(shù)特性等。全面衡量后選用最合適的調(diào)節(jié)方式，必要時進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較。
七、電梯節(jié)能技術(shù)
電梯動力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)可通過電梯再生能量回饋實(shí)現(xiàn)，將運(yùn)動中負(fù)載的機(jī)械能通過變頻器變換成電能并回送給交流電網(wǎng)，或供附近其他用電設(shè)備使用，使電機(jī)拖動系統(tǒng)在單位時間消耗電網(wǎng)電能下降。普通的變頻器大都采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化成直流，然后采用IGBT逆變技術(shù)將直流轉(zhuǎn)化成電壓、頻率都可調(diào)整的交流。這種變頻器只能工作在電動狀態(tài)，所以稱之為二象限變頻器。由于二象限變頻器采用二極管整流橋，無法實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，沒有辦法將電機(jī)回饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。在某些電動機(jī)要回饋能量的應(yīng)用中，如電梯、提升設(shè)備、離心機(jī)系統(tǒng)，只能在二象限變頻器上增加電阻制動單元，將電動機(jī)回饋的能量消耗掉。
IGBT功率模塊可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，如果采用IGBT為整流橋，用高速度、高運(yùn)算能力的DSP產(chǎn)生SPWM控制脈沖。一方面可以調(diào)整輸入的功率因數(shù)，消除對電網(wǎng)的諧波污染，讓變頻器真正, , 成為綠色產(chǎn)品；另一方面可以將電動機(jī)回饋產(chǎn)生的能量返送到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。
節(jié)能控制方案如下：
1）電動機(jī)發(fā)電的電能不是通過電阻熱耗，而是通過直流側(cè)電能并聯(lián)控制系統(tǒng)，將發(fā)電的能量合理分配給其他用電電梯，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
2）當(dāng)發(fā)電能量過剩時，電動機(jī)發(fā)電的電能不是通過電阻熱耗，而是通過整流逆變器再將這部分電能回饋給電網(wǎng)。
3）某一時刻電梯總用電大于總發(fā)電電能時，采用直流電能并聯(lián)控制方案，只有在直流側(cè)并聯(lián)控制能量過剩時，才采用回饋控制。
4）當(dāng)有一部電梯處于回饋能量狀態(tài)時，其他所有電梯的整流功能全部停止，即整流與回饋不能同時進(jìn)行，避免環(huán)流發(fā)生。
5）當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障或有突發(fā)情況發(fā)生時，可切斷控制器使一部或幾部電梯單獨(dú)運(yùn)行，此時電梯變頻器直流側(cè)不再并聯(lián)，電梯制動產(chǎn)生的電能直接回饋給電網(wǎng)。
當(dāng)然，電梯制動產(chǎn)生的電能必須符合國家電網(wǎng)公司的要求后方可并網(wǎng)。 |
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