民用建筑電氣節(jié)能設計研究
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,能源短缺問題已經(jīng)越來越突出,在我國的“十一五”發(fā)展綱要中,就把“節(jié)能減排”作為一個主要的約束性指標進行實施。除了工業(yè)方面的節(jié)能減排工作以外,民用建筑作為建設工程領域的重要組成部分,它的節(jié)能工作與每個人息息相關。在民用建筑的節(jié)能工作中,除了提倡使用清潔能源之外,最主要的還是在建筑的設計階段和施工階段,進行規(guī)范的節(jié)能設施的建設。這其中最主要的就是建筑的電氣系統(tǒng),它的節(jié)能設計和建設,對整個建筑的節(jié)能工作起到了決定性的作用。
1供配電系統(tǒng)的節(jié)能分析
供配電系統(tǒng)的節(jié)能主要是在滿足電能的使用前提下,通過減少供配電設備本身的能耗來實現(xiàn)節(jié)能。為了達到這一目的,除了使用節(jié)能設備之外,還有就是要考慮整個配電系統(tǒng)的合理性,以采取行之有效的方法來減少設備能耗。供配電系統(tǒng)損耗主要是由線路損耗和變壓器損耗兩方面構成的,而依照損耗的變化情況,又可以細分為固定損耗和可變損耗兩種。固定損耗主要是線路上的電器介質損耗和變壓器的鐵損,損耗大小跟整個系統(tǒng)的頻率和電壓相關,并且只要接通電源,固定損耗就會一直存在。所以降低固定損耗的方法就是選擇合適的節(jié)能設備。可變損耗又可以稱為銅損,是電流通過變壓器和導體的時候所產生的損耗,它的大小與線路的阻抗有關。因此想要降低可變損耗,主要是通過降低線路阻抗來實現(xiàn)這一目的。
2供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施
2.1合理配置系統(tǒng)變壓器的容量和臺數(shù)
實現(xiàn)系統(tǒng)變壓器的容量和臺數(shù)的合理配置,主要是通過負荷計算實現(xiàn)的,它是整個供配電系統(tǒng)中用來確定變壓器的容量和臺數(shù)的主要依據(jù)。根據(jù)我國的用電水平和相關標準,各類建筑類別的變壓器的容量和臺數(shù)應該按照《全國民用建筑工程設計技術措施—節(jié)能專篇》中的規(guī)定指標進行。變壓器裝配指標如表1所示。
2.2減少低壓線路長度
減少低壓線路長度,能夠降低系統(tǒng)的線路損耗。而要實現(xiàn)這一目的,首要的就是要將變壓器設置在負荷中心,并盡量采用高壓線路。在一些民用建筑選擇供電中心時,設計者往往只從減少設備房的面積、管理方便或者是減少投資等方面進行考慮,這樣造成的結果就是供電中心的變壓器容量大、臺數(shù)多,不僅造成管理困難,而且也形成了能源浪費。
3照明系統(tǒng)的節(jié)能措施
照明系統(tǒng)是民用建筑工程中不可或缺的一部分,因此,實現(xiàn)民用建筑工程照明系統(tǒng)的有效節(jié)能是建筑節(jié)能工作中的決定性因素之一,而實現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能工作,主要可以從以下幾個方面入手。
3.1采用合理的照明燈具
選用高效的節(jié)能燈具是實現(xiàn)照明系統(tǒng)節(jié)能的手段之一,因為節(jié)能燈具的發(fā)光效率更高,可以實現(xiàn)電能的利用最大化,下面就對比白熾燈、節(jié)能燈和LED燈的功率大小和成本,以此來說明節(jié)能燈具選擇的重要性。在不同的建筑場所中,燈具的選擇也應該合理。比如在商業(yè)類的建筑中,為了實現(xiàn)有效節(jié)能,在一些樓層不高的場所中,應該使用直管型熒光燈;而在一些樓層較高的場所中,可以選擇高壓鈉燈或者是大功率的細管徑熒光燈。在居住類的建筑中,應該采用緊湊型熒光燈,不僅節(jié)能而且光通量是普通白熾燈的5倍,并且LED燈也開始逐漸由室外裝飾照明發(fā)展為家用照明,所以還可以使用更加節(jié)能的LED燈。而在一些公共場所中,應該選擇更加耐用的日光燈或者是熒光燈。除此之外,一些戶外場所需要發(fā)光率更高的燈具,所以高壓鈉燈是很好的選擇。
3.2更加科學的燈具控制方式
根據(jù)不同的建筑場所,燈具的控制方式也應該不同,但是總的原則是科學合理,避免造成能源浪費。在走廊、樓梯間等公共場所的照明,應該采用集中控制,或者是按照建筑的自然采光和不同季節(jié),來進行合理的分區(qū)和控制。在較大的公共場所中,也應該采取集中控制的方式,方便人員管理。而像酒店賓館的客房電源就應該設置成節(jié)能控制型的總開關,以保證旅客離開后客房能夠自動切斷電源,避免了電能浪費。
3.3使用智能燈光節(jié)電器
智能燈光節(jié)電器主要是利用微電子技術對照明系統(tǒng)的電能質量進行優(yōu)化處理,它是在不影響照明設備正常使用的前提下,輸出一個最優(yōu)照明度,以實現(xiàn)節(jié)約用電和延長照明設備的使用壽命的目的。根據(jù)我國變配線路長,距離遠的現(xiàn)狀,為了減少輸電線路中的損耗,供電部門的初始供電電壓都高于額定電壓,這樣才能保證供電線路末端能夠達到額定電壓,但是過高的電壓不僅會縮短設備的使用壽命,而且還會產生額外的電費開支,因此使用智能燈光節(jié)電器就非常有必要。
4配電線路的節(jié)能設計
在經(jīng)濟條件允許的情況下,配電線路一般推薦高導電率的導體,也就是銅芯電線比鋁芯電線更好。因為鋁芯電纜的電阻率比銅芯電纜約高1.68倍,因此銅芯電線比鋁芯電線允許通過的最大電流高30%左右。并且由于銅芯電線的電阻率低,在同截面流過相同電流的情況下,銅芯電纜的電壓較小。因此,同樣的輸電距離,能保證更高的電壓質量;或者說,在允許的電壓條件下,銅芯電線的輸送電能能達到更遠的距離,也就是供電的覆蓋面積更大,有利于供電網(wǎng)絡的規(guī)劃,減少供電點的設置數(shù)量,達到節(jié)約資源的目的。而在配電線路的設計中,應該盡量走直線,以減少配電線路的長度,提高功率因數(shù)。
這樣的設計不僅能夠降低線路損耗,而且還能提高供電質量。另外在電線界面的選擇上也適宜按經(jīng)濟電流來進行,這種方法能夠減少配電線路中的電能損耗,延長電線的使用壽命,達到節(jié)能目的。當然,除了以上的一些節(jié)能措施之外,民用建筑的配電線路設計還應該遵循以下原則:
1)要充分滿足建筑物的功能要求,即不同建筑場所的顯色指數(shù)、照度和色溫要求;滿足醫(yī)療建筑、體育場館、餐飲娛樂場所和酒店的電氣設備的用電需求;
2)要充分考慮實際的經(jīng)濟效益,不能因為要節(jié)能降耗,就不考慮必要的投資消耗。所以節(jié)能也要進行有效的經(jīng)濟效益評估,經(jīng)過合理的比較分析,科學的選擇節(jié)能設備,這樣才能達到真正的節(jié)能目的;
3)減少無謂的能量消耗,這是節(jié)能的關鍵。
5其他設備的節(jié)能措施
在民用建筑供電中,空調用電占了很大的一部分,因此設計出更加節(jié)能環(huán)保的空調系統(tǒng)也非常重要。一般來說,假如民用建筑采用的是中央空調系統(tǒng),那么就可以采用自控管理系統(tǒng)來進行控制,從而達到節(jié)能的目的;如果采用的是分體式空調,那么應該設計一個專用開關,來控制它的用電插座回路,減少空調的待機損耗,從而達到節(jié)能目的。除了空調以外,在民用建筑中,冰箱、電視等等常用的家用電器也可以使用插座回路來減少其待機損耗。另外,在不少的公共建筑中風機和水泵設備的使用范圍也是比較廣泛的,并且據(jù)有關的數(shù)據(jù)顯示,風機和水泵的節(jié)流損失費占到了整個維修成本的7%,所以對于這類設備也應該進行節(jié)能降耗。
6結語
節(jié)能降耗是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要目標之一,作為能耗大戶,民用建筑也應該進行節(jié)能降耗工作,而電氣節(jié)能就是主要的措施之一。據(jù)估算,到2020年所節(jié)約的建筑電氣能源可以媲美4座~5座三峽發(fā)電站的發(fā)電量,因此這筆資源是非常可觀的。現(xiàn)在,國家正在大力發(fā)展節(jié)能設計,所以建筑電氣節(jié)能設計的發(fā)展?jié)摿艽螅@也為所有的建筑電氣工程人員提供了機遇。
作者:程青 單位:山西一建集團有限公司
責任編輯:電力交易小郭
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