在民用建筑中,電能的消耗大致上是:空調(diào)用電占到建筑用電的40-50%,給排水等設備用電占10-15%,照明用電占15%-25%,其他設備用電占10-15%左右。從以上可以看出,在建筑耗能方面,空調(diào)占到了舉足輕重的作用,其次是照明和給排水。因此在這方面節(jié)能,是可以收到很好的效果。作為建筑電氣工程技術人員,有必要對建筑電氣節(jié)能進行一些探討。
一、建筑電氣設能的原則
建筑電氣節(jié)能應堅持以下三個原則:
1.應滿足建筑物的使用功能,即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù),滿足舒適衛(wèi)生,滿足上下左右的運輸通道通暢無阻。滿足特殊工藝要求,如游樂場所的一些游樂設施的設備用電,展廳的藝術照明及動力用電等。
2.節(jié)能應按國情考慮實際經(jīng)濟效益,不能因為節(jié)能而過高地消耗投資增加運行費用。而是讓該部分增加的投資,能在幾年甚至更短的時間內(nèi)用節(jié)能減少的運行費用進行回收。
3.節(jié)能的著眼點,應是節(jié)省無為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物的功能無關的,再考慮采取相應的措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路的功率損耗都是無用的能量損耗。又如量大面廣的照明容量,采用先進技術成果使其能耗降低 。因此,節(jié)能措施也應該貫徹實用經(jīng)濟合理、技術先進的原則。
二、建筑電氣節(jié)能的措施
(一)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)
功率因數(shù)提高了可以減少線路無功功率的損耗,從而達到節(jié)能目的。具體方法有:
1.減少用電設備無功損耗,提高用電設備的功率因數(shù)。在設計中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設備如同步電動機等,電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備 (如配有電容補償?shù)臒晒鉄?)等 。
2.用靜電電容器進行無功補償,電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設備的滯后無功電流從而達到提高功率因數(shù)同時又減少整體無功電流。在具體工程設計中有采用分散就地補償和高低壓柜集中補償?shù)确绞?,可根?jù)具體情況具體分析 。
(二)電動機的節(jié)能
建筑物中使用的電動機一般都是隨設備配套提供的,在設備選型及招標時可以選擇高效節(jié)能的產(chǎn)品,也可以通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的目的。
目前電梯電動機變頻調(diào)速裝置得到廣泛的應用,交流調(diào)速性能指標得到極大的提高,可以獲得 10%以上的節(jié)能。電梯系統(tǒng)采用合理的調(diào)配與管理方式,可以減少電梯的無載運行。永磁同步電動機驅(qū)動無齒輪曳引機比交流異步電動機+減速機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能達30%以上。對于人流較少場所的扶梯宜選用自動扶梯相控節(jié)能裝置,自動判斷運行負荷和效率狀態(tài),調(diào)整電機的運行功率,還可通過紅外感應裝置增加扶梯的自動開停功能,在無人狀態(tài)時自動停止,有人時自動啟動,使電機始終處于節(jié)能狀態(tài)。
風機和水泵系統(tǒng)在建筑物中的耗比重較大,根據(jù)風量和用水量的變化需求采用變頻調(diào)速方案可顯著節(jié)約電能,特別是供水系統(tǒng)可以節(jié)省水箱基建投資。
(三)照明節(jié)能
在建筑中,哪些區(qū)域或部位需要設置何種照明,需要根據(jù)建筑本身的特點和使用情況來確定。概括起來主要從以下四方面進行:
1.照明光源的選擇。主要考慮以以下幾個要素:光效、色溫、顯色指數(shù)、光源壽命和價格。這是在照明設計中做到切合實際應用很重要的要素。在民用建筑中,主要應用的光源有白熾燈、熒光燈、HID燈,根據(jù)技術的發(fā)展,還有一些新的光源也逐漸得到應用,例如光纖照明、LED等。各種光源均有其應用范圍,但必須做到合理地應用。有些節(jié)能光源,例如緊湊型熒光燈,它是替代白熾燈的最理想光源。雖然從一次性投資來看是要高出一些,但從長遠的效果來看,即從燈具的壽命、燈具的能耗來看,其綜合效益比白熾燈要好許多。在工程實際應用中如何合理地選擇光源,應根據(jù)工程的具體性質(zhì)、使用的場所、人員的視覺要求、照明的數(shù)量和質(zhì)量來確定。
2.照明燈具及其附屬裝置的選擇。在實際的應用中,以上各類光源是很少單獨使用。光源必須配備各種燈具,才能真正體現(xiàn)其實用價值。因此在照明設計中,應注意選擇控光效果好、效率高的燈具,還應注意燈具的配光曲線,這是我們進行照明設計時的依據(jù)之一,以便對確切的照度值等做到心中有數(shù)。要設計好照明,應針對不同面積和高度的房間,計算室空間比RCR(RoomCavityRatio),然后確定選用寬、中、窄光束的照明燈具,再根據(jù)房間中天花板、墻面以及地面的反射系數(shù),求出所選用燈具在該房間的利用系數(shù),這才是較為科學的照明設計的方式。根據(jù)計算得出的RCR值來確定采用何種燈具的配光,采用合理的燈具配光可提高光的利用率,達到節(jié)能的效果。在附屬裝置的選擇方面主要是針對鎮(zhèn)流器。從熒光燈到HID的高壓鈉燈、金屬鹵化物燈,均需采用鎮(zhèn)流器。而目前市場上的鎮(zhèn)流器種類較多,主要分為普通電感型、節(jié)能型電感型、電子型三大類。不同類型的鎮(zhèn)流器,其功耗有所不同,在考慮照明節(jié)能時,必須認真加以考慮,合理地選擇。
3.照明標準值。在 《建筑照明設計標準》第5章給出了各類民用和工業(yè)建筑的照明標準值,為了與國際照明委員會的相一致,不同房間或場所的照度標淮值僅給出一個,設計人員可根據(jù)所設計的工程,參照標準值進行設計。若有必要時,也可在標準值的基礎上適當加以調(diào)整。但不能盲目提高照度標準,以免造成不必要的能源浪費。在照明設計中,最終的結(jié)果是要求所設計的照度值應滿足要求。針對不同的建筑,其照度值是多少,應根據(jù)國家標準、國際源、燈具、附件、照度值選定后,則可確定燈具的數(shù)量,進行燈具的布置。
(四)減少線路損耗
由于配電線路有電阻,有電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗,其公式為:△P=3I2R·10-3
式中:△P-三相輸電線路的功率損耗 (KW )
I-線電流 (A)
R-線路相電阻 (Ω)
其中R線路電阻在通過電流不變時,線路長度越長則電阻值越大。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯,一般工程線路總的不下萬米,大工程更是不計其數(shù),造成電能損耗是相當可觀的,所以減少線路能耗必須引起設計人員的足夠重視。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。而線路的電阻R =ρL/5,即與導線電阻率、導線長度L成正比,與導線截面5成反比。要減少電阻值應從以下幾個方面考慮:
1.盡量選用電阻率ρ較小的導線,如銅芯導線較佳,鋁線次之。
2.盡可能減少導線長度,在設計中線路應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。變電所應盡可能地靠近負荷中心,以減少供電半徑。
3.增大導線截面積,對于較長的線路,在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護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。這樣增加的線路費用,由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用,綜合考慮節(jié)能經(jīng)濟時還是合算的。
三、結(jié)語
建筑電氣的節(jié)能設計發(fā)展?jié)摿艽蟆H魪默F(xiàn)在開始實施國家所要求的節(jié)能措施,據(jù)有關方面估算,到2020年所節(jié)約的能源將是十分可觀的,相當于4-5個長江三峽電站的發(fā)電量,也就是相當于國家每年可減少電力建設方面的大量投資。因此,建筑電氣設計工程技術人員應在滿足功能需求的前提下拿出一套符合各種技術指標、行之有效而又切實可行的節(jié)能措施。