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摘 要:本文就从照明节能、动力节能、供电系统节能三个方面探讨建筑电气节能技术和措施供大家参考,以期同行在类似及其他类别工程设计中采用先进的节能技术,达到电气节能最大化的目标。
关键词:照明光源智能照明电动机节能供电系统节能变压器节能功率因数
中图分类号:TU11 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(c)-0027-01
1 照明系统节能
照明节电具有良好的经济效益和社会效益,在“九五”期间,我国就启动了“绿色照明工程”,2004年国家颁发的《建筑照明设计标准》,将常用场所的照明功率密度限值作为强制性条文执行,旨在使照明达到高效、节能、舒适、有益环境和堤提高工作效率。照明节能设计主要可从以下几个方面着手:
1.1 节能照明光源的选用
荧光灯主要使用于层高4.5m以下的房间,如办公、商店、教室、图书馆、公共场所等。
荧光灯应以直管荧光灯为主,直管荧光灯应选用细管径型(d<26mm),有条件时应选用直管稀土十三基色细管荧光灯,以达到光效高、寿命长、显色性好的要求。一般室内空间高度大于4.5m且对显色性有一定要求时,宜采用金属卤化物灯.如体育场馆、高大工业厂房、商业场所等.因其高显色性、长寿命、光效高的特点使其替代了荧光高压汞灯。高压钠灯的发光特性与灯内的钠蒸气压有关,标准高压钠灯光效高,显色性较差,适用于显色性无要求的场所;对显色性要求较高
的场所,选用显色性改进型高压钠灯,高压钠灯可进行调光,光输出可以调至正常值一半,系统的功耗减少到正常值的65%。
1.2 根据照明部位的灯光布置形式和环境条件
选择合适的照明控制方式房间有多列灯具时,按与侧窗平行控制;生产场所按车间、工段、工序分组控制;电化教室、会议室、报告厅等场所,按靠近或远离讲台分组控制。建筑科技的飞速发展,让灯具的控制方式更加个性化、人性化、智能化,例如,人体感应或动静感应开关,智能化面板开关等新的控制方式逐步进入到我们的身边。
1.3 智能照明控制系统
采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源,智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件,对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,根据不同切合、不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,关掉不必要的照明,在需要时自动开启,实现节能。这种自动调节照度的方式,充分利用室外的自然光,只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度,利用最少的能源保证所要求的照度水平,节通过对照明灯的工作状态科学的管理和控制节电效果十分明显,一般可达30%以上。
1.4 积极推广使用新型光源
发光二极管(LED)被称为“绿色光源”,白光LED理论发光光效可达2001m/W,目前实验室里已经达到1001m/W,501m/W的产品已进入市场,其较同等亮度的白炽灯耗电减少约80%,节能潜力巨大;随着LED的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与LED光源结合,发光光纤现已在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰广泛使用;室外照明可选用太阳能灯具。
2 电动机节能设计
电动机在工程中的应用已相当广泛,其用电量亦占总用电量的大部分,在设计时选用优质高效的电动机是重要的节能措施。
2.1 选用高效率电动机
提高电动机的效率和功率因素,是减少电动机的电能损耗的主要途径。与普通电动机相比,高效电动机的效率要高3%～6%,平均功率因数高7%～9%,总损耗减少20%～30%,因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中,应选用YYZYZR等新系列高效率要高3%～6%,平均功率因数高7%～9%,总损耗减少20%～30%,因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中,应选用YYZYZR等新系列高效率电动机,以节省电能。一般符合下列条件时可选用高效电机:(1)每年连续运行时间在3000h以上。(2)电机运行时无频繁启停(最好是轻载启动,如风机、水泵类负载)。(3)单机容量较大。
2.2 选用交流变频调速装置
推广交流电机调速变电技术,是当前我国节约电能的措施之一。采用变频调速装置,使电机在负载下降时,自动调节转速,从而与负载的变化相适应,即提高了电机在轻载时的功率,达到节能的且目的。目前,用普通晶闸管GTR(大功率晶体管)GTO(门极可关断开关)IGBT(绝缘门双极晶体管)等电力电子器件组成的静止变频器对异步电动机进行调速已广泛应用。
2.3 选用软启动器设备
比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软启动器。软启动器设备是按启动时间逐步调节可控硅的导通角,以控制电压的变化。由于电压可连续调节,因此启动平稳,启动完毕,则全压投入运行。软启动器也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈,利用反馈信息控制可控硅导通角,以达到转速随负载的变化而变化。软启动器通常用在电机容量较大、又需要频繁启动的水泵设备中,以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。
3 变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算:
ΔP＝PO＋β2PK
式中ΔP为变压器的有功损耗(KW);PO为变压器的空载损耗(KW);PX为变压器的短路损耗(KW);β为变压器的负载率。
作为变压器的空载损耗又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料及制造工艺有关,与负荷大小无关,所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9、SL9、SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片,由于“取向”处理,使矽钢片的磁畴方向接近一致,减少铁芯涡流损耗,45度全斜度接缝结构使接缝密合性好,减少了漏磁损耗。
PK是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。β2PK用微分求它极值时,是在β＝50％时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β＝50％负载率时仅减少变压器的线损,并未减少变压器的铁损,因此也不是最节能的。综合初装费,变压器、高低压柜、土建投资及运行费用,又要使变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75％～85％之间。
在选择变压器容量和台数时,应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效低耗区内。
4 结语
建筑电气的节能设计发展潜力很大。若从现在开始实施国家所要求的节能措施,据有关方面估算,到2020年所节约的能源将是十分可观的,相当于4～5个长江三峡电站的发电量,也就是相当于国家每年可减少电力建设方面的大量投资。因此,建筑电气设计工程技术人员应在满足功能需求的前提下拿出一套符合各种技术指标、行之有效而又切实可行的节能措施。
关键词:照明光源智能照明电动机节能供电系统节能变压器节能功率因数
中图分类号:TU11 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(c)-0027-01
1 照明系统节能
照明节电具有良好的经济效益和社会效益,在“九五”期间,我国就启动了“绿色照明工程”,2004年国家颁发的《建筑照明设计标准》,将常用场所的照明功率密度限值作为强制性条文执行,旨在使照明达到高效、节能、舒适、有益环境和堤提高工作效率。照明节能设计主要可从以下几个方面着手:
1.1 节能照明光源的选用
荧光灯主要使用于层高4.5m以下的房间,如办公、商店、教室、图书馆、公共场所等。
荧光灯应以直管荧光灯为主,直管荧光灯应选用细管径型(d<26mm),有条件时应选用直管稀土十三基色细管荧光灯,以达到光效高、寿命长、显色性好的要求。一般室内空间高度大于4.5m且对显色性有一定要求时,宜采用金属卤化物灯.如体育场馆、高大工业厂房、商业场所等.因其高显色性、长寿命、光效高的特点使其替代了荧光高压汞灯。高压钠灯的发光特性与灯内的钠蒸气压有关,标准高压钠灯光效高,显色性较差,适用于显色性无要求的场所;对显色性要求较高
的场所,选用显色性改进型高压钠灯,高压钠灯可进行调光,光输出可以调至正常值一半,系统的功耗减少到正常值的65%。
1.2 根据照明部位的灯光布置形式和环境条件
选择合适的照明控制方式房间有多列灯具时,按与侧窗平行控制;生产场所按车间、工段、工序分组控制;电化教室、会议室、报告厅等场所,按靠近或远离讲台分组控制。建筑科技的飞速发展,让灯具的控制方式更加个性化、人性化、智能化,例如,人体感应或动静感应开关,智能化面板开关等新的控制方式逐步进入到我们的身边。
1.3 智能照明控制系统
采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源,智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件,对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,根据不同切合、不同的人流量,进行时间段、工作模式的细分,关掉不必要的照明,在需要时自动开启,实现节能。这种自动调节照度的方式,充分利用室外的自然光,只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度,利用最少的能源保证所要求的照度水平,节通过对照明灯的工作状态科学的管理和控制节电效果十分明显,一般可达30%以上。
1.4 积极推广使用新型光源
发光二极管(LED)被称为“绿色光源”,白光LED理论发光光效可达2001m/W,目前实验室里已经达到1001m/W,501m/W的产品已进入市场,其较同等亮度的白炽灯耗电减少约80%,节能潜力巨大;随着LED的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与LED光源结合,发光光纤现已在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰广泛使用;室外照明可选用太阳能灯具。
2 电动机节能设计
电动机在工程中的应用已相当广泛,其用电量亦占总用电量的大部分,在设计时选用优质高效的电动机是重要的节能措施。
2.1 选用高效率电动机
提高电动机的效率和功率因素,是减少电动机的电能损耗的主要途径。与普通电动机相比,高效电动机的效率要高3%～6%,平均功率因数高7%～9%,总损耗减少20%～30%,因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中,应选用YYZYZR等新系列高效率要高3%～6%,平均功率因数高7%～9%,总损耗减少20%～30%,因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中,应选用YYZYZR等新系列高效率电动机,以节省电能。一般符合下列条件时可选用高效电机:(1)每年连续运行时间在3000h以上。(2)电机运行时无频繁启停(最好是轻载启动,如风机、水泵类负载)。(3)单机容量较大。
2.2 选用交流变频调速装置
推广交流电机调速变电技术,是当前我国节约电能的措施之一。采用变频调速装置,使电机在负载下降时,自动调节转速,从而与负载的变化相适应,即提高了电机在轻载时的功率,达到节能的且目的。目前,用普通晶闸管GTR(大功率晶体管)GTO(门极可关断开关)IGBT(绝缘门双极晶体管)等电力电子器件组成的静止变频器对异步电动机进行调速已广泛应用。
2.3 选用软启动器设备
比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软启动器。软启动器设备是按启动时间逐步调节可控硅的导通角,以控制电压的变化。由于电压可连续调节,因此启动平稳,启动完毕,则全压投入运行。软启动器也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈,利用反馈信息控制可控硅导通角,以达到转速随负载的变化而变化。软启动器通常用在电机容量较大、又需要频繁启动的水泵设备中,以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。
3 变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算:
ΔP＝PO＋β2PK
式中ΔP为变压器的有功损耗(KW);PO为变压器的空载损耗(KW);PX为变压器的短路损耗(KW);β为变压器的负载率。
作为变压器的空载损耗又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料及制造工艺有关,与负荷大小无关,所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9、SL9、SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片,由于“取向”处理,使矽钢片的磁畴方向接近一致,减少铁芯涡流损耗,45度全斜度接缝结构使接缝密合性好,减少了漏磁损耗。
PK是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。β2PK用微分求它极值时,是在β＝50％时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β＝50％负载率时仅减少变压器的线损,并未减少变压器的铁损,因此也不是最节能的。综合初装费,变压器、高低压柜、土建投资及运行费用,又要使变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75％～85％之间。
在选择变压器容量和台数时,应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效低耗区内。
4 结语
建筑电气的节能设计发展潜力很大。若从现在开始实施国家所要求的节能措施,据有关方面估算,到2020年所节约的能源将是十分可观的,相当于4～5个长江三峡电站的发电量,也就是相当于国家每年可减少电力建设方面的大量投资。因此,建筑电气设计工程技术人员应在满足功能需求的前提下拿出一套符合各种技术指标、行之有效而又切实可行的节能措施。