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隨著社會經濟的不斷發展,人民生活水平的不斷提高,人們追求著安逸和舒適的生活,這就對生活和工作的環境提出了更高的要求,而營造這些環境需要能源。能源消耗的總值在逐年增加,而地球上的能源是有限的,特別在我國,能源相對短缺,為了地球的將來,為了子孫后代,節約能源刻不容緩。民用建筑電氣設計是節能的源頭之一,節能應從源頭開始。節能的方法有很多,下面從三個方面來談談民用建筑電氣設計中的節能方法:
設計過程中的節能
民用建筑電氣設計過程中,每一步的設計計算左右著能源的消耗,精確的計算,合理的配電,就能有效地節約能源:
1、在設計供配電系統工程中,在計算三相系統用電負荷時,單相負荷必須換算成三相等效負荷,計算按式Pdx=3Pex,其中Pdx為三相等效負荷,Pex為單相負荷。在三相不對稱狀態下,只有單相負荷時,單相用電設備要均衡分配到三相上,用負荷最大的一相作為計算的單相負荷。如當U相負荷為30kW,V相為10kW,W相為5kW時,三相容量應為90kW。故在設計過程中,要盡量平衡三相負荷,以降低負荷的三相總容量。同時,根據各種用電設備的實際用電情況準確選擇負荷的需要系數Kx、需要系數的同期系數以及負荷的功率因素,準確換算出用電負荷。負荷計算高了,浪費有色金屬,負荷計算低了,加速電氣元件的絕緣老化,增大電能損耗。準確計算用電負荷是能源節約的基礎。
2、在照明的設計中節約能源,不管在工作面的何種表面,照度總是由其直射分量和反射分量疊加而成,直射分量取決于燈具的光強分布及其對所需計算表面的相對位置。反射分量取決于燈具投射于反射表面的光通量比例。故在照明設計過程中,盡量讓光源接近工作面,同時充分利用環境反射及自然光源,從照明的設計中節約能源。
3、在供配電系統的功率損耗中,變壓器的功率損耗占了很大的比例。變壓器的功率損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗:
有功功率損耗:△Pb=△Pob+△Pteb(Psjs/Pseb)2
無功功率損耗:△Pqb=△Pqob+△Pqeb(Psjs/Pseb)2
式中△Pb -變壓器的有功功率損失(kW)
Pob -變壓器的空載有功功率損失(kW)
Pteb-變壓器額定負載下的銅損(kW)
Psjs-計算負荷的視在容量(kVA)
Pseb-變壓器的額定容量(kVA)
Pqb-變壓器的無功功率損失(kVAR)
Pqob-變壓器的空載無功功率損失(kVAR)
Pqeb-變壓器在額定負載下無功功率損失的增量(kVAR)
可見,變壓器的功率損耗不可避免,在民用建筑用電過程中都存在著負荷的高峰期和低谷期,故季節性負荷偏差很大的情況下,合理設計選用變壓器,盡可能以多臺小容量的變壓器來替代大容量的變壓器,在負荷小的狀態下切除部分變壓器無疑會帶來較大的能源節約。如:南方某酒店,酒店用兩臺500kVA的變壓器。6-10月時,負荷最大峰值為800kW,其余時間內由于氣溫不會太高而沒用空調的制冷主機和循環冷凍泵、冷卻泵等,其用電負荷最大峰值不會超過400kW。于是,除了6-10月份外其余時間只用一臺變壓器,切除另一臺變壓器,就省掉了另一臺的功率損耗。
其次,變壓器有個最佳負載系數:
Kfz.zjb = (△Pob+kq△Pob)
(△Pteb+ kq△Pqeb)
△Pob -變壓器的空載有功功率損失(kW)
△Pqob-變壓器的空載無功功率損失(kVAR)
Pqob≈△I0% Pseb
Pteb-變壓器額定負載下的銅損(kW)
Pqeb-變壓器在額定負載下無功功率損失的增量(kVAR)
Pqeb=△ud% Pseb
△I0%和△ud%分別為變壓器的空載電流百分數和短路電壓百分數。
以上數據均可以從變壓器的產品說明書中查得。
即變壓器的容量要盡量接近計算容量除以最佳負載系數,這時損耗最小。
4、無功補償:在配電系統中,無功功率不可避免,提高功率因素又是節能的一項重要手段。設計中,用自動調節無功補償設備,利用電壓自動調節的起動元件,在低電壓時分級投入,在電壓升高時分級斷開,結合時間調整實時自動在調整中提高功率因素,減少配電系統的無功功率從而節約能源。
5、減少線損:變電所要盡可能選擇在用電負荷的中心,減少輸電線路,從而減少線損。
設備、材料選型上的節能
在電氣工程設計中,設備、材料的造型直接關系到能源的消耗問題。設計過程中應盡可能的選擇節能產品:
供配電系統線材的選型
在供配電系統中,能源的損耗主要集中在線路的損耗上,故傳輸線路的選型至關重要,要盡可能減少線路的電壓損失。配電系統中,盡量選擇諧波小的設備,以減少諧波電流引起的損耗。
電氣工程設計中,配變電所的變壓器的選型要選擇磁密度高、密閉性好,鐵芯渦損小的變壓器產品。發電機的配備應選擇能源轉換效率高的產品。
照明中的設備材料選型
照明工程設計中,除了最大限度地利用自然光以外,燈具盡量選擇節能型燈具,如白熾燈盡量改用節能燈,盡量采用高效熒光燈,熒光燈的鎮流器盡量不用電感鎮流器而選用功率因素高電子鎮流器。在滿足照度要求的情況下,盡可能地選用節能燈可局部選用一些石英燈產品以滿足某些特殊氣氛的要求,高大車間、廠房、體育館等和一些戶外的一般照明要用高光效的高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。
相關專業的設備選型
水、暖通、消防、建筑專業等相關專業中,有用到一些壓縮機、電動機、風機等動力設備,這些設備的選型盡量選用高效率的產品,或選擇同步電動機、或通過現代的變頻節能技術,適時控制設備運行能耗與負荷的關系,把這方面的能源損耗降低到最低點。
樓宇智能化控制技術帶來的節能
智能化技術給民用電氣設計領域帶來新的課題,同時帶來節能技術的新革命:
首先是對空調的節能控制,空調是民用建筑民用電氣的耗電大戶,如何有效地控制空調用電是節能的重要環節。通過合理編程控制空調的運行、控制冷凍泵運行狀態和空調主機的運行狀態,可以在很大程度上節約能源。
其次是對各電梯,生活水泵,污水泵等動力設備的合理編程控制,從這方面也能節約能源。
再次是對照明的節能控制。對公共照明,廣告照明,路燈照明等各種照明的編程控制。
實際上,在民用建筑電氣設計中與各專業在設計圖紙中的的有效配合,也可以減少施工中不必要返工或重復施工給能源造成的浪費。在當今社會的建筑設計中,一次建筑設計與二次裝飾設計或多或少都存在浪費。如若能一次到位則能源乃至經濟都是不可估量的節約。
技術的不斷發展,運用新的科學技術來計劃能源,節約能源,已是我們電氣設計人員迫在眉睫的任務。設計人員要不斷地充實自己,跟上時代,在符合各項指標的狀態下,從各個方面來節約能源,為能源的未來貢獻一份力所能及的力量。