馬克·拉蒙多拉

淺談建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能降耗措施

馬克·拉蒙多拉

通過(guò)從照明系統(tǒng)、電能質(zhì)量、電壓降等方面入手，介紹了建筑電氣設(shè)計(jì)中的一些節(jié)能降耗措施。

LED照明系統(tǒng) 電能質(zhì)量 電壓降 節(jié)能降耗

LED照明在過(guò)去的幾年中受到了極大關(guān)注，合理使用LED照明系統(tǒng)可以達(dá)到改善照明質(zhì)量和節(jié)約能源的目的。但不得不提的是，LED系統(tǒng)的前期投入非常大，只依靠技術(shù)手段并不能解決所有的照明和能源浪費(fèi)問(wèn)題，達(dá)不到預(yù)想目標(biāo)。

1 LED照明系統(tǒng)

在對(duì)現(xiàn)有環(huán)境進(jìn)行LED節(jié)能改造之前，需要仔細(xì)觀(guān)察現(xiàn)有照明系統(tǒng)及其所處的周邊環(huán)境。如遇下列常見(jiàn)問(wèn)題，可通過(guò)非改造的方式解決，以避免系統(tǒng)改造所帶來(lái)的昂貴開(kāi)銷(xiāo)。

1)屋頂燈具的安裝位置與工作臺(tái)或需要照亮的位置不匹配。此問(wèn)題可以通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)或燈具的位置來(lái)解決。

2)有障礙物阻擋光線(xiàn)或造成了陰影。此問(wèn)題可以采用上一個(gè)問(wèn)題的解決辦法：移動(dòng)障礙物來(lái)解決，但當(dāng)障礙物不能移動(dòng)時(shí)，可以使用流明(功率)更低的燈具進(jìn)行替換，這樣可以減少陰影并且節(jié)省能源。如果工作臺(tái)的照度不夠，可以通過(guò)增加照明任務(wù)的方式，達(dá)到可用流明凈增益和能量使用凈減少的目標(biāo)。

3)臟鏡頭。 這是一種常見(jiàn)問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方案是增加照明任務(wù)，但也可以嘗試清潔鏡頭。

4)色調(diào)失調(diào)。許多燈具的色調(diào)可調(diào)節(jié)，可以嘗試不同的色調(diào)設(shè)置。

2 改善電能質(zhì)量

改善電能質(zhì)量也是節(jié)約能源的一種方式。一般方法是在服務(wù)中安裝功率因數(shù)校正電容器。通常，這些設(shè)備安裝完成之后便會(huì)被棄之不理，甚至不會(huì)繼續(xù)查看其是否還在運(yùn)行。

盡管這種方式消除了因功率因數(shù)過(guò)低所帶來(lái)的負(fù)面影響，但是功率因數(shù)仍然得不到提高。

(圖片來(lái)源：Echoray/Wikimedia Commons)

通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，除非在電動(dòng)機(jī)上采取修正措施，否則真正運(yùn)行的功率因數(shù)總是比預(yù)計(jì)的要低，這些損失累計(jì)到一起，會(huì)耗費(fèi)很多電能。除此之外，空氣壓縮機(jī)、風(fēng)扇、泵、攪拌機(jī)等的功率因數(shù)損失很多，會(huì)造成很?chē)?yán)重的能源浪費(fèi)。

解決上述問(wèn)題的方法是為每個(gè)電動(dòng)機(jī)(無(wú)變頻器)加設(shè)功率因數(shù)校正電容器，初期投入的資金在幾個(gè)月之內(nèi)就可收回，而且電機(jī)運(yùn)行所耗能源大幅降低。可以通過(guò)安裝具有功率因數(shù)校正和諧波校正功能的變頻器，來(lái)提高電動(dòng)機(jī)的效率。

高諧波是另一個(gè)被關(guān)注的電能質(zhì)量問(wèn)題，同樣會(huì)引起能源浪費(fèi)。針對(duì)此問(wèn)題的解決方案包括：安裝諧波濾波器、將高諧波負(fù)載置于單獨(dú)的變壓器上、替換高諧波照明鎮(zhèn)流器(可將整個(gè)照明系統(tǒng)改造為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng))，并且要嚴(yán)格遵照NEC 250.5章節(jié)中所規(guī)定的內(nèi)容。

相位不平衡(電壓和/或電流的相位差異很大)是造成能源浪費(fèi)的另一個(gè)原因，特別是當(dāng)電機(jī)負(fù)載正好處于相位不平衡的電路中時(shí)。為了避免這種情況發(fā)生，可將照明系統(tǒng)接到單獨(dú)的變壓器上。并用如下方法對(duì)上述解決方案進(jìn)行測(cè)試。

1)改造前、后進(jìn)行基線(xiàn)熱成像，除了可以驗(yàn)證改造效果之外，還可以提供一個(gè)新的基線(xiàn)。

2)除了上述熱成像步驟外，還可使用便攜式電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行一系列電能質(zhì)量的測(cè)試(包括功率因數(shù)和波形分析)。

3)安裝能源監(jiān)控系統(tǒng)，確保其可以監(jiān)控除主配電之外的特定負(fù)載。

3 電壓降

NEC 210.19(A)注釋4對(duì)分支電路的電壓降提出了一些建議， 210.2(A)注釋2對(duì)饋線(xiàn)提出了建議，310.15(A)注釋1中建議載流量表不考慮電壓降。

在上述的注釋信息中存在兩個(gè)問(wèn)題。第一，這些建議不是NEC中的強(qiáng)條規(guī)定，只是寫(xiě)在注釋信息中，通常預(yù)算緊張的話(huà)只能做到遵守強(qiáng)條規(guī)定。如果不需要根據(jù)電壓降設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度，則可以根據(jù)載流量表的測(cè)量來(lái)確定導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，不能以節(jié)約能源為理由選擇較長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)。

第二，這些注釋信息只是幫助確定導(dǎo)線(xiàn)的尺寸以提供合理的操作效率，通常分支電路的電壓降是3%，饋線(xiàn)和分支電路導(dǎo)線(xiàn)的組合電壓降是5%。因此上述規(guī)定雖然合理，但不總是最優(yōu)的，在有些情況下甚至是不合適的。

在NEC 647“敏感電子設(shè)備”一節(jié)中雖然描述了關(guān)于導(dǎo)體尺寸和電壓降的要求，但其中的要求不是3%和5%，而是它們的一半(1.5%和2.5%)。

如果做節(jié)能項(xiàng)目，則NEC 647條的規(guī)定值是很值得參考的，并可以明確標(biāo)出這些數(shù)值來(lái)源于NEC。盡管這條規(guī)定只是針對(duì)敏感電子設(shè)備，但同樣適用于其他節(jié)能類(lèi)項(xiàng)目。

出于對(duì)實(shí)際工況和成本的考慮，這些限值可能無(wú)法應(yīng)用于整個(gè)配電系統(tǒng)，但是可以利用一些小技巧使現(xiàn)實(shí)值不斷地接近限值，如盡可能地提高配電電壓，因?yàn)樵诮o定的距離內(nèi)，電壓越高，壓降越小。

4 其他節(jié)能措施

1)更換磁性鎮(zhèn)流器。這只能做到系統(tǒng)升級(jí)，不能更新整個(gè)系統(tǒng)。但只升級(jí)鎮(zhèn)流器就可以做到相當(dāng)可觀(guān)的能源節(jié)約了。例如，一個(gè)倉(cāng)庫(kù)采用了高強(qiáng)度放電(HID)燈具，則可采用eHID替換磁性HID的方法進(jìn)行改進(jìn)。

2)添加控件。自動(dòng)調(diào)光器、日光控制器等都會(huì)顯著降低能耗。

3)如果負(fù)載需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，則要調(diào)整電壓降。

于娟編譯自http://ecmweb.com/electrical-testing/more-light-less-energy。

Discussion on Energy Saving Measures in Building Electrical Design

Mark Lamendola