建筑設(shè)計(jì)中的電氣節(jié)能研究

高志遠(yuǎn) 劉 磊

（大連都市發(fā)展設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 大連 116011）

1 合理計(jì)算用電負(fù)荷

用電負(fù)荷計(jì)算方法選擇得當(dāng),會(huì)達(dá)到節(jié)材、節(jié)能的目的,若選擇不當(dāng),會(huì)帶來(lái)不必要的投資和能源浪費(fèi)。用電負(fù)荷計(jì)算方法宜按下列原則選取:在方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法,在初步設(shè)計(jì)階段及施工圖設(shè)計(jì)階段,宜采用需要系數(shù)法,對(duì)于住宅建設(shè),在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均可采用單位指標(biāo)法和單位面積法。

2 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)載損耗,即:Pb=Po+β2×Pk,

式中Pb-變壓器的有功損耗;Po-變壓器的空載損耗;Pk-變壓器的有載損耗;β-變壓器的負(fù)載率。

(1)Po為空載損耗又稱鐵損,它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于硅鋼片的性能及鐵芯的制造工藝。所以在建筑電氣設(shè)計(jì)中,應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能型的變壓器,如S11-R、SL11-R及SGB11-R等油浸式變壓器及干式變壓器,它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片,由于"取向"處理,使硅鋼片的磁疇方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗。

(2)Pk是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的銅損,取決于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組的電流的大小,它與負(fù)載率β的平方成正比。應(yīng)選用阻值較小的繞組,采用銅芯變壓器?？紤]到初裝費(fèi)、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用,又要使變壓器在運(yùn)行期間預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?在確定變壓器容量時(shí),變壓器的負(fù)載率應(yīng)在75%-85%之間比較合適(建議β=0.8)。

(3)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù)。民用建筑應(yīng)按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活選用變壓器數(shù)量及投切方式,對(duì)于負(fù)荷系數(shù)長(zhǎng)期偏低的變壓器,應(yīng)該考慮換用較小容量的變壓器,若變壓器選擇容量過(guò)大,長(zhǎng)期低于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)荷率,會(huì)造成有功損耗的上升,因?yàn)槠滂F損并沒(méi)有減少,當(dāng)容量大而需要選用多臺(tái)變壓器時(shí),在合理分配負(fù)荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù),選用大容量的變壓器。如果運(yùn)行條件許可,兩臺(tái)(或兩臺(tái)以上)并列運(yùn)行的變壓器,可考慮在負(fù)荷低時(shí)切除一臺(tái),或者采用在負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行臺(tái)數(shù)的裝置。

(4)同等情況下,電壓越高,損耗越小。建筑用電設(shè)備電壓等級(jí)大部分為220/380V,但一些大型或特大型的建筑的空調(diào)主機(jī)為了節(jié)能目的,可以選擇10(6)KV的設(shè)備。

3 減少線路的電能損耗

在一個(gè)工程中,線路較長(zhǎng)且復(fù)雜交錯(cuò),線路上的總有功損耗是相當(dāng)可觀的,減少線路的能耗須引起設(shè)計(jì)者足夠的重視。線路的電流是不能改變的,要減少線路損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=ρ×L/S(式中:ρ為電導(dǎo)率;L為導(dǎo)線長(zhǎng)度;S為導(dǎo)線截面積)。因此,減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手:

(1)選用電導(dǎo)率ρ較小的材質(zhì)作導(dǎo)線,銅芯最佳。

(2)減少導(dǎo)線長(zhǎng)度L。首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長(zhǎng)度;其次配電室或配電箱應(yīng)位于負(fù)荷中心,減少配電導(dǎo)線長(zhǎng)度L,以減少線路上的電能損失。建筑的主要用電為空調(diào)用電,其次為照明用電,還有所占份額不大的電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力用電。一般有空調(diào)的建筑,負(fù)荷中心往往是在空調(diào)主機(jī)附近。

(3)適當(dāng)增大導(dǎo)線截面S,對(duì)于比較長(zhǎng)的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失所選定的截面,應(yīng)再加一級(jí)導(dǎo)線截面,這樣可以延長(zhǎng)導(dǎo)線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災(zāi)危險(xiǎn)。

4 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高功率因數(shù)可以減少線路及變壓器損耗。線路上傳輸?shù)墓β史譃橛泄β屎蜔o(wú)功功率。有功功率是滿足建筑物功能所必須的,是不可變的。電氣系統(tǒng)的用電設(shè)備,如電動(dòng)機(jī)、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功功率,這就需要從系統(tǒng)中引入超前的無(wú)功功率相抵消,超前的無(wú)功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備,在線路上就產(chǎn)生了功率損耗。這部分損耗是可以通過(guò)以下幾種措施來(lái)降低的。

(1)提高設(shè)備的自然功率因數(shù),以減少對(duì)超前的無(wú)功功率的需求,優(yōu)先考慮采用功率因數(shù)較高的的同步電動(dòng)機(jī),熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器。

(2)由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無(wú)功功率,可采用電容器補(bǔ)償,因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的是超前的無(wú)功功率,兩者可以相互抵消。采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈,安裝電容器,可以提高功率因數(shù),同時(shí)也提高了電源的輸送能力。

(3)在用電設(shè)備選型及調(diào)速控制方案一定的情況下,若自然功率因素達(dá)不到要求,應(yīng)進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。對(duì)供電點(diǎn)較遠(yuǎn)且無(wú)功功率較大的設(shè)備采用就地補(bǔ)償,減少線路上的無(wú)功傳輸損耗,達(dá)到節(jié)能的目的;在用電設(shè)備集中的地方采用成組補(bǔ)償;建筑內(nèi)其他的無(wú)功功率則主要在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償,并多采用自動(dòng)無(wú)功功率補(bǔ)償加固定補(bǔ)償方式。

5 照明用電的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明用電量大且面積廣,照明的節(jié)能潛力很大。照明節(jié)能設(shè)計(jì)中,除了滿足照度、光色、顯色指數(shù)外,不能單靠減少燈具數(shù)量或降低功率,要充分利用自然采光,改善環(huán)境的反射條件,推廣應(yīng)用新光源和改進(jìn)照明燈具的控制方式,從而達(dá)到節(jié)能的目的。

(1)采用高效節(jié)能光源。在燈具懸掛較高的場(chǎng)所的一般照明,宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈,除特殊情況外,不應(yīng)采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈。在燈具懸掛較低的場(chǎng)所的一般照明,宜采用熒光燈，除特殊功能建筑物(如博展館、影劇院、高級(jí)飯店等場(chǎng)所)外,不應(yīng)采用普通白熾燈。

(2)改善照明器的控制方式。照明器的控制,應(yīng)根據(jù)各房間使用的不同特點(diǎn)和要求區(qū)別對(duì)待。面積較小的房間宜采用一燈一控或二燈一控的方式;面積較大的房間采用多燈一控的方式,但每個(gè)開(kāi)關(guān)控制的燈數(shù)不宜太多,也應(yīng)考慮適當(dāng)數(shù)量的單控?zé)簟＝ㄖ?nèi)的樓梯間、走廊等公共通道,照明器宜采用定時(shí)開(kāi)關(guān)控制。在遠(yuǎn)離側(cè)窗的天然采光不足的區(qū)域內(nèi)的電氣照明,宜采用光電控制的自動(dòng)調(diào)光裝置以隨天然光的變化而自動(dòng)地調(diào)節(jié)電器照明的強(qiáng)弱,保證室內(nèi)照明的穩(wěn)定。室外照明宜采用光電自動(dòng)開(kāi)關(guān)或光電定時(shí)開(kāi)關(guān)控制。

[1]肖漫.淺談建筑節(jié)能與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的體會(huì).醫(yī)藥工程設(shè)計(jì).2009-08-20