建筑節(jié)能論文

　　建筑節(jié)能論文篇2

　　淺談建筑電氣節(jié)能

　　【摘要】電氣節(jié)能內(nèi)容非常廣泛，本文結(jié)合筆者所從事的工程技術(shù)工作中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，首先找出哪些能量消耗是與發(fā)揮建筑功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。文中從變壓器選擇、功率因數(shù)補(bǔ)償、減少線路上的能量損耗、照明節(jié)能等幾個(gè)方面，闡述了建筑電氣的幾種節(jié)能方法。而建筑電氣整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能要大于單臺(tái)設(shè)備節(jié)能，不光是設(shè)備選型中的節(jié)能問(wèn)題，而是組成的整個(gè)電氣系統(tǒng)，無(wú)論配電系統(tǒng)還是照明系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，這是最終目標(biāo)。

　　【關(guān) 鍵 詞】：電氣節(jié)能變壓器損耗功率因數(shù)照明節(jié)能

　　一、節(jié)能形勢(shì)

　　目前中國(guó)人口不斷的增加,工業(yè)水平的整體發(fā)展,人們生活水平的提高,使得能源的消耗也就越來(lái)越大,能源危機(jī)迫在眉睫。

　　早在2000多年前，中國(guó)古代思想家荀子就提出“強(qiáng)本而節(jié)用，則天不能貧”，中國(guó)資源儲(chǔ)量的“本”并不強(qiáng)，如果不在“節(jié)用”上下功夫，不顧自然、不計(jì)代價(jià)、不為未來(lái)竭澤而漁、竭礦而采，不僅會(huì)很快耗盡國(guó)內(nèi)資源，也會(huì)加大全球資源供給的壓力。要想實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，降低資源消耗。因此，加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)已經(jīng)成為我們必然的選擇。

　　節(jié)約用電分兩個(gè)層次，一是節(jié)約生產(chǎn)用電，二是節(jié)約生活用電。對(duì)前者而言，主要做法是加快相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步，加大有關(guān)的投入，進(jìn)行節(jié)電產(chǎn)品的生產(chǎn)。對(duì)后者而言，重要的是節(jié)約品德的弘揚(yáng)和普及，并養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。

　　二、節(jié)能途徑

　　我們從設(shè)計(jì)產(chǎn)品選型開(kāi)始就應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能的原則，這也是建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)，并充分重視新產(chǎn)品、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用。

　　設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿(mǎn)足建筑物的功能，即滿(mǎn)足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿(mǎn)足舒適型空調(diào)的溫度及風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生;滿(mǎn)足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無(wú)阻;滿(mǎn)足機(jī)房工藝要求，如機(jī)房的一些電氣設(shè)備用電，機(jī)房的工藝照明等。

　　其次考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能應(yīng)按國(guó)情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高的消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

　　再次節(jié)省無(wú)謂消耗的能量,節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無(wú)謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑功能無(wú)關(guān)的，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(wú)用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。

　　因此，節(jié)能措施應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

　　建筑電氣節(jié)能的途徑

　　1、減少變壓器的有功功率損耗

　　變壓器的有功功率損耗△PT=△P0+△PKβ2

　　式中 △P0---變壓器空載有功損耗

　　△Pk---變壓器滿(mǎn)載有功損耗

　　β---變壓器的負(fù)載率

　　△P0部分為空載損耗又稱(chēng)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,大小隨硅鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器首先應(yīng)選用節(jié)能型的，如一種新型干式變壓器，利用數(shù)學(xué)模式滾減成的硅鋼片在專(zhuān)用的卷制機(jī)上連續(xù)不斷地?zé)o接縫一次卷繞成D形截面的單框鐵芯，將三個(gè)尺寸完全相同的單框鐵芯互成60度夾角組成品字型布置，使三相磁路完全對(duì)稱(chēng)，磁路最短且等長(zhǎng)，磁路暢通，空載損耗及噪聲、溫升都有明顯降低，可以不再需要加裝傳統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)，減少風(fēng)機(jī)耗電，節(jié)省投資費(fèi)用。

　　△Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小。因此，選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。從△PKβ2用微分求它的極值，在β=50%處每千瓦的負(fù)載，變壓器的能耗最小。但是這僅是為了節(jié)能，而沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。事實(shí)上50%負(fù)載率僅減少了變壓器的線損，并沒(méi)有減少變壓器的鐵損，因此也不是最節(jié)能的措施。再加上初裝費(fèi)、變壓器、高低壓柜、土建的投資及各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用，取變壓器負(fù)載率為50%是得不償失的?？紤]變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?，變壓器的?fù)載率應(yīng)在75%~85%為宜。這樣可以做到物盡其用，因?yàn)樽儔浩鹘^緣的使用年限滿(mǎn)負(fù)荷計(jì)為20年，20年后可能有更好的變壓器問(wèn)世，這樣就可以有機(jī)會(huì)更換新的設(shè)備，才能使該建筑總趨于技術(shù)領(lǐng)先地位。

　　為減少變壓器損耗，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，盡可能減少變壓器臺(tái)數(shù)，選用大容量的變壓器。

　　在變壓器選擇中，能掌握好上述三點(diǎn)原則，即滿(mǎn)足了節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理的原則。

　　2、減少線路上的能量損耗

　　由于線路存在電阻，有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。在一個(gè)工程中，線路上下左右縱橫交錯(cuò)，小的工程線路成千上萬(wàn)米，大工程更是不計(jì)其數(shù)，所以線路上的總有功損耗是相當(dāng)可觀的，減少線路上的能耗必須引起設(shè)計(jì)重視。線路上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=L/σS，即線路電阻與電導(dǎo)率σ成反比，與線路截面S成反比，與線路長(zhǎng)度L成正比，因此減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手

　　(一)應(yīng)選用電導(dǎo)率較大的材質(zhì)做導(dǎo)線。表1中給出了幾種物質(zhì)在常溫(20℃)條件下的電導(dǎo)率值

　　表1常溫條件下物質(zhì)的電導(dǎo)率值(S/m)

　　綜合比較，銅芯性?xún)r(jià)比最佳;但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負(fù)荷較大的一類(lèi)、二類(lèi)建筑中采用銅導(dǎo)線，在三類(lèi)或負(fù)荷量較小的建筑中可采用鋁芯導(dǎo)線。

　　(二)減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。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，低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少來(lái)回線路上的電能損失;第三，變壓器盡量接近負(fù)荷中心，以減少供電距離，當(dāng)建筑物每層平面在10000M2左右時(shí)，至少要設(shè)兩個(gè)變配電所，以減少干線的長(zhǎng)度;第四，在高層建筑中，低壓配電室應(yīng)靠近豎井，而且由低壓配電室提供給每個(gè)豎井的干線，不至于產(chǎn)生支線沿著干線倒送的現(xiàn)象。亦即低壓配電室與豎井的布局上應(yīng)使線路都向前送，盡可能減少回頭輸送電能的支線。

　　(三)增大導(dǎo)線截面。供電線纜除滿(mǎn)足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓損失所選定的截面，再增大線芯截面時(shí)，線路損耗減少，但初始投資增加，結(jié)合投資和導(dǎo)體損耗費(fèi)用之和最小的適用截面，即按經(jīng)濟(jì)電流選擇截面。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)按經(jīng)濟(jì)電流選擇電線、電纜截面的原理，制訂了“電力電纜的線芯截面最佳化”標(biāo)準(zhǔn)，即IEC287-3-2/1995。這個(gè)方法適用于中、低壓電纜線路。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，如果能全面推行按經(jīng)濟(jì)電流選擇電線、電纜截面的方法，將減少35%~42%的線路損耗，經(jīng)濟(jì)意義十分重大。

　　其次，利用某些季節(jié)性負(fù)荷的線路，這些用戶(hù)不用時(shí)，可提供給長(zhǎng)期用戶(hù)作供電線路使用，以減少線路和電阻。例如，將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管與照明、電開(kāi)水等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷集中在一起，采用同一干線供電，既可便于用一個(gè)火警命令切除非消防用電，又可在春秋兩季空調(diào)不用時(shí)，使用大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，從而減少了線路損耗。

　　在設(shè)計(jì)中認(rèn)真落實(shí)上述三條措施，可減少線路上的能量損耗，達(dá)到線路節(jié)能的目的。

　　3、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

　　提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功在線路上傳輸，線路電流會(huì)減少，可以達(dá)到節(jié)能的目的。供電部門(mén)一般要求用戶(hù)的月平均功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。提高功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系見(jiàn)表2

　　表2提高功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系

　　有功功率是滿(mǎn)足建筑物功能所必需的，因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(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，需要從系統(tǒng)中引入超前的無(wú)功相抵消，這樣超前的無(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)生了有功損耗，而這部分損耗是可以想辦法改變的，其措施有以下幾種：

　　(一)提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對(duì)超前無(wú)功的需求?？刹捎霉β室驍?shù)較高的同步電動(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;都可使自然功率因數(shù)提高，這樣可減少系統(tǒng)高低壓線路傳輸?shù)某盁o(wú)功功率。

　　(二)采用并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償。由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無(wú)功，電容器產(chǎn)生的是超前的無(wú)功，兩者可以互相抵消，因此無(wú)功補(bǔ)償可以提高功率因數(shù)。

　　補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷下的功率因數(shù)為

　　式中Pc---企業(yè)的計(jì)算有功功率,kW

　　Qc---企業(yè)的計(jì)算無(wú)功功率,kvar

　　Q---人工補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率,kvar

　　(三)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)就地安裝，實(shí)行就地補(bǔ)償，這樣才能使線路上的無(wú)功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。

　　目前，民用建筑設(shè)計(jì)中，絕大部分采用變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，這種做法僅減少了區(qū)域變電站至用戶(hù)處的高壓線路上的無(wú)功傳輸，提高了用戶(hù)處的功率因數(shù)，可以不受或少受供電局的罰款。而對(duì)用戶(hù)，無(wú)功仍由變壓器低壓母線經(jīng)傳輸線路輸送到各用戶(hù)點(diǎn)，低壓線路上的無(wú)功傳輸并沒(méi)有減少，那么無(wú)功補(bǔ)償也就達(dá)不到節(jié)能的目的。為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡補(bǔ)償，即低壓部分的無(wú)功功率宜由低壓電容器補(bǔ)償，高壓部分的的無(wú)功功率宜由高壓電容器補(bǔ)償。當(dāng)無(wú)高壓負(fù)荷時(shí)不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。對(duì)于容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無(wú)功功率，宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。

　　處理好上述三部分，即減少自然無(wú)功、利用電容補(bǔ)償及合理設(shè)定補(bǔ)償裝置的安裝點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)而達(dá)到節(jié)能的目的。

　　4、照明部分的節(jié)能

　　因?yàn)檎彰饔昧看蠖鴱V，照明節(jié)能的潛力很大?！督ㄖ彰髟O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)的頒布和實(shí)施又為照明節(jié)能設(shè)計(jì)提供了有力的依據(jù)，我們應(yīng)從以下幾方面著手：

　　首先采用高效光源。光源是照明系統(tǒng)的根本，提高光源效率是最基礎(chǔ)的，目前高功效的照明光源主要為直管熒光燈，高效節(jié)能燈，LED光源。

　　直管熒光燈：

　　直管熒光燈目前根據(jù)管徑大體分為T(mén)5，T8性?xún)煞N光源，根據(jù)使用的技術(shù)不同，三基色直管熒光燈光源的基本效率75-95lm/w之間，是目前最為常用的光源。

　　高效節(jié)能燈：

　　在需要局部照明、點(diǎn)光源的位置可以考慮使用高效節(jié)能燈光源，其一般使用在筒燈照明燈具內(nèi)，配合光源色溫及色彩，可以展示出一些裝飾效果。

　　LED光源：

　　LED光源是現(xiàn)在逐漸流行起來(lái)的光源，高質(zhì)量的LED光源多采用1W以上的單顆LED貼片，光源的封裝效率可以達(dá)到100lm/w，是目前能夠得到的相對(duì)效率較高的光源，新的LED顆粒解決了以前的LED光譜缺失的問(wèn)題，達(dá)到了較好的顯色性，目前的問(wèn)題主要是價(jià)格還較高，大部分用戶(hù)還難于接受。

　　其次選用高效燈具。

　　在國(guó)家相關(guān)規(guī)范中照明系統(tǒng)有明確的眩光控制要求，因此需要采用能對(duì)眩光進(jìn)行控制的燈具，同時(shí)還要提高整體燈具效率，因此應(yīng)選擇的燈具多為直射、反射混合型的控光型燈具，實(shí)際工程中多選用格柵型燈具和控照型燈具。以達(dá)到較高的效率，亦能滿(mǎn)足房間的照明要求。

　　再次是合理的控制方式。

　　在照明技術(shù)不能得到根本性突破的同時(shí)照明控制對(duì)于照明節(jié)能的作用顯得尤為重要，照明控制對(duì)于節(jié)能的作用顯而易見(jiàn)，就是需要照明的地方進(jìn)行照明，不需要照明的位置關(guān)閉照明，需要高照度的場(chǎng)景進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)照度的照明、不需要高照度的場(chǎng)景進(jìn)行適用的照度進(jìn)行照明。

　　對(duì)能利用自然光部分的燈具采用成組分片的控制開(kāi)關(guān)方式，有利于節(jié)電;夜間照明場(chǎng)所人員較少，但又需要有燈光，配上聲光控制開(kāi)關(guān)，可以達(dá)到照明節(jié)能的效果;在需要工作的位置開(kāi)啟局部照明以滿(mǎn)足工作照度，其他位置仍然維持較低的照度。

　　三、前景

　　建筑電氣作為一個(gè)系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能顯然要大于單臺(tái)設(shè)備。不光是設(shè)備選型中的節(jié)能問(wèn)題，而是組成的整個(gè)電氣系統(tǒng)，無(wú)論配電系統(tǒng)還是照明系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能怎么實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，節(jié)能的途徑有很多，除了在技術(shù)上采取節(jié)能措施，我們更應(yīng)該從人們的意識(shí)上，從點(diǎn)滴做起，樹(shù)立全民節(jié)能的意識(shí)，從根本上解決問(wèn)題。

　　努力建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì),珍惜我們所擁有的,節(jié)約我們所使用的,才是真正的可持續(xù)發(fā)展之路,這是功在當(dāng)代,造福子孫的好事.

　　參考文獻(xiàn)

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