建筑电气设计中的节能设计

2009年第10期总第37卷第224期)建筑节能.墙体与设计No.10 in 2009 (Total No.224, Vol.37)WALL & DESICNdoi: 1.96/j.ss. 1673-7237.2009.10.004建筑电气设计中的节能设计周海燕(中国建筑上海设计研究院,上海200063)摘要:从建筑电气设计 角度阐述了电气节能设计的重要性，并概述了供配电系統、照明系统设计中可采取的节能措施。关键词:电气设计; 供配电节能; 照明节能; 节能措施中图分类号: TU201.5文献标志码; A文章编号: 73-72370091-0011-02Energy-saving Measures in Building Electrical DesignZHOU Hai-yan(China Shanghai Architecural Design & Research Istute, Shanghai 20063, China)Abstract: The imporance of etrcadl energr swing deign is expounded from the riewpont of Building Elecrical Design The energy-sawing measures of the elecric porer supply system and the design of lighting system are sumumrited.Key words: ectrical design; economizing ericity; energy saving lighting: measures for energy saving0引言和线路电阻成正比，为了降低线路损耗,应尽量减小在目前的建筑设计中,节能设计是建筑专业和暖线路电阻R和线路电流Ic。通专业的-项重要内容,也是相关部门审查建筑设计首先,我们来看如何减小线路电阻R,我们知道图纸中的重要环节,国家节能设计规范也主要涉及建线路的电阻Rp:/S,即与导线电阻率p、导线长度L筑专业和暖通专业,而电气专业的节能设计相对来说成正比,与导线截面面积S成反比。我们可以采取以就没有这么引起重视。事实上,电气节能设计也是非下措施来减小线路电阻R。常重要的，在建筑电气设计中通过采取一系列节能措(1)在通过线路的电流不变时,配电线路长度越长施，可节约大量电能，是建筑节能设计中不可或缺的则电阻值越大,线路损耗就越大。所以在做配电设计重要组成部分,电气节能设计应该引起电气设计人员时，应尽量缩短配电线路长度,线路尽可能走直线,到足够的重视，下面就建筑电气设计中可采取的节能措用电设备应选择最近路线,避免弯路及回头路;变电施进行简要概述。所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径;供配电系统的节能设计(2)为了减小线路电阻R,应尽量选用电阻率ρ较1.1 合理设计配电系统小的导线,目前铜线已经普及,这对降低线路损耗有很根据负荷容量,供电距离及分布,用电设备特点.大意义,我们做设计时应选择铜线,尽量避免选用铝线;等因素,合理设计供配电系统,变配电所应尽量靠近(3)对于供电距离较远的线路,选择导线截面时,负荷中心，以缩短供电半经，减少线路损耗。对于供电在满足载流量,热稳定,保护配合及电压降要求的同距离较远负荷较大的用电设备，应采用高压供电,以时,应适当加大导线截面。这样虽然增加了初投资,但较少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数,高低可降低电能损耗,减少投入使用后的运行费用。压接线方式应可实现由于季节性负荷变化时,对变压其次，我们来看线路电流Ic是否可以减小,一般器的灵活投切,使变压器保持经济运行状态,降低由说来,用电设备确定后,配电线路的电流是不变的,但于轻载运行造成的电能损耗。我们可以通过提高负载的功率因数来降低线路电流，1.2 降低供配电线路损耗的措施对于容量较大,功率因数较低的负载,可采取就地补.三相线路中有功损耗公式为:偿的方式,这样可以减少配电线路的电流,进而减小OP=3IcRx103 kW(1)线路损耗。另外，对于供电距离较远,容量较大的用电式中: OP为三相输电线路的有功功率损耗,kW;Ic为设备|中国煤化工:降低了供电线路的计算相电流, A;R为每相线路电阻,0。电流0HCN M H G大降低了线路损耗。从式(1)中可以看出,线路损耗与线路电流的平方.3收稿日期2009-0914;修回日期: 209-1013变压器的有功损耗按下式计算:11Op=OPo+B2OPK(21.5电动机的 节能设计式中:OP为变压器的有功损耗,kW;OPo为变压器的减少电动机的电能损耗的主要途径是提高电动空载损耗,kW; OPk为变压器的短路损耗,kW; β为机的工作效率和功率因数。主要采取一下措 施:变压器的负载率,%;(1)采用高效率电动机。在工程中虽然电动机通常式(2)中的第-项OPo是变压器的空载损耗又称都是由水泵、风机等设备制造商配套供应的，但我们铁损，它是由变压器铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，在工程设计中应尽可能选用配有高效率的电动机的其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，设备,淘汰高耗能设备;所以在选用变压器时应选择节能型变压器,例如非晶(2)避免电动机轻载或空载运行，在轻载运行下电合金铁芯变压器,它是用新型导磁材料一非 晶合金动机效率是很低的，可采用变频调速装置控制电动制作铁芯的变压器,它比硅钢片作铁芯的变压器的空机,使其在负载率变化时自动调节转速,使得与负载载损耗下降75%左右,空载电流下降约80%,是目前变化相适应，以提高电动机轻载时的效率: .节能效果较理想的配电变压器。(3)根据负载情况对电动机采取无功就地补偿。对于△PK是变压器的满载损耗又称短路损耗,它取决供电距离较远，容量较大的连续运行工作制的电动机，于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,与负荷采用无功就地补偿装置,提高功率因数,降低线路损耗。电流平方成正比。公式中的第二项β2SPk是变压器的2照明系统的节能设计铜损,与变压器的满载损耗和变压器的负载率平方成在建筑耗能中，照明能耗占有相当高的比重,因正比。因此,在选择变压器时,应综合考虑变压器损耗此照明节能设计具有重要意义。在保证不降低作业面和变压器短路电流的平衡关系，选用短路阻抗合适的视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求减少照明变压器。另一方面,经测算得知,在负载率为50%~系统中电能的损失,从而最大限度的利用电能,在工60%时,变压器的损耗是最小的，效率最高。综合初装程实践中可采取的照明节能措施主要有以下几方面:费及运行费用，变压器经济节能运行的负载率- -般可(1)采用高效光源。白炽灯是人类最早发明的光取75%~85%。源，它从诞生之日起相当长的时间内被广泛应用，它在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，的主要优点是显色性好，它的缺点是发光效率低，因综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取此，目前已被各种发光效率高,显色性能优异的新光容量与电力负荷相适应的变压器,使其工作在高效低源取代。低压钠灯和高压钠灯的发光率较高,但由于耗区内。显色指数较低,颜色失真度大,只能在路灯或广场照1.4 提高供配电系统的功率因数明中使用:荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三提高功率因数可以减少线路无功功率的损耗,从者组合的混光灯,常用于生产厂房的照明。发光效率而达到节能目的。在供配电系统中的某些用电设备如很高的金属卤化物灯,三基色荧光灯及稀土金属荧光电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等灯，由于色温范围广,光色选择性好,显色指数高,颜都具有电感性,会产生相位滞后于电压的电流,它是色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特与电压同相位的有功电流和与电压相位相差90°的别好,因此,广泛用于各种公共场所。无功电流的矢量和，其中的无功电流对负载来说是无我们做照明设计时，-般场所应优先采用高光效用的，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备的荧光灯(如T5、T8管)及紧凑型荧光灯;体育场馆，末端，而由于它的存在增加了线路的计算电流,从而展厅,候机厅,商场等公共场所应采用金属卤化物灯增加了线路的功率损耗。通过提高功率因数,可以补.等高效气体放电光源。应尽量不用或少用白炽灯,只偿感性负载的电感性,减少无功电流,降低线路无功有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画功率的损耗。具体可采取如下措施:照明中才使用，虽然它光色好,显色指数最高,但发光(1)减少用电设备无功损耗,提高用电设备的自然效率低,能耗高;功率因数。主要方法是:①采取措施限制电动机和电(2)采用高效灯具。照明器的效率为照明器出射光焊机的空载运转;②在设计中尽可能采用同步电动机通量与光源总光通量的比值。照明器反射面的反射比代替异步电动机;越高,反射面设计越合理,照明的效率也就越高。. -般(2)用静电电容器进行无功补偿,采取人工补偿的可提高灯具效率10%~50%。我们选掸的照明器效率办法,提高功率因数。电容器可产生超前电压90°的均在70%以上: .无功电流，它和用电设备的滯后电压90°的无功电(3)采用低能耗的光源用电附件，如电子镇流器、流相位相差180°,可抵消一部分无功电流,从而减中国煤化工及电子变压器等;少线路计算电流,降低线路损耗。补偿原则是:①高、C N M H G低于0.9.荧光灯具应低压电容器补偿相结合:②集中与分散补偿相结合;选择电广镇机益取市无切价坛的电感镇流器，来提高功③固定与自动补偿相结合。率因数,降低线路电流,降低线路损耗;(下转第37页)121定制冷量为850kW。改造前经常会出现过渡季节及夜间低负荷时主机频繁启停的问题，有时每隔40min8 0007000就要启停1次，即使开启最小容量的主机，负荷率也6 0005 000只有额定容量的20%左右，甚至更低,极端时主机还4 000会出现喘振现象,运行效率极低。3 0002 0003.2空调 系统改造方案1 000|ll为解决上述问题，在对原有制冷系统不做大的改动以减少投资的前提下,采用了水蓄冷的方案。由于圈3蓄冷运行测试耗电量图示现有制冷机房面积所限，故只增设了-个20m'的蓄冷水箱,按式(I)计算其蓄冷量为160 kW,差不多达到Fig3 Eletrie power consumption of cilled water stornage running state最低负荷值的2倍。这样每放冷1次,可以满足最小电量为45 677 kW.h,共节电5 673 kW+h,节电率为负荷使用要求约2h,亦即主机停运将近2h,延长了11%。如果电价为1元/( kW*h),按每年空调系统运行主机的停机时间，最多的时候1d只开机7次左右，8个月计,则每年共节省电费达9万元,3~4年就可回很好地解决了过渡季节及夜间低负荷时主机频繁启收空调系统改造的投资,经济效益显著。4结语停的问题。经过对某酒店空调系统改造前后2种运行状态3.3 节电效果空调系统改造后不仅圆满解决了主机频繁启停的的测试对比，验证了水蓄冷方式对于酒店建筑空调系问题，客观上也带来了显著的节电节能效益。为验证蓄统的高效节能运行发挥了很好的作用，不仅投资低冷系统的节电效果，对改造前后的空调系统进行了实廉，而且能切实解决实际存在的问题。采用蓄冷方式际耗电测试，测试方法为:使空调系统按改造前方式运行后,制冷机组不再频繁起停,且房间温度稳定了运行1周并逐日记录耗电量，再按改造后方式运行1许多,几乎再没有出现因房间忽冷忽热而遭到客人投周并逐日记录耗电量。测试期内空调系统均为24 h运诉的问题,另外也带来了可观的经济效益。行，在蓄冷系统模式时,主机基本上在高效区工作。测值得注意的是,虽然比不上冰蓄冷空调控制系统试周期内室外气候条件变化不大，测试记录如图2.3复杂，但水蓄冷系统也必须配备较为完善的实时控制所示。图中横坐标为测试日,纵坐标为耗电量。原状态系统,使得蓄冷放冷过程能够在空调系统高效情况下运行时总耗电量为51 350 kW.h,蓄冷状态运行时总耗运行,真正起到节能降耗的作用。8000参考文献:7 000[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M.北京:中国建筑工业出版社,600050002008.4000[2]王红朝,李百公，郑文国小型水蓄冷系统在酒店空调系统中的应用|||||[C]/苏州铁路暖通空调学术年会.2008.1000作者简介:郑文国(1965),男,辽宁省本溪人,高级工程师 ,深圳大学图2 原状态运行测试耗电量图示建筑设计研究院副总工程师，从事暖通空调系统设计方面的研究Fig.2 Eletrie power consumption of original running state075666@163.com)。(上接第12页)照规范规定的照度标准和照明功率密度值来设计照(5)采用智能照明控制系统，运用红外线运动检测明系统,要有效地控制单位面积灯具安装功率。技术、恒亮(照)度照明技术，在照明环境有人出现需要3结语照明时，就通过照明控制系统接通照明光源,反之如除以上列举的节能措施外，建筑电气设计中还有果照明环境没有人,不需要照明时,就关断照明光源。很多方面可以做节能考虑,电气设计人员在设计中应再如,如果室外自然光较强时，可以适当降低室内照根据不同建筑类型,不同负荷情况,采取可行的节能明电光源的发光强度，而当室外自然光源较弱时,可措施，达到节约电能的目的。以适当提高室内照明电光源的发光强度,从而实现照中国煤化工明环境的恒亮(照)度照明,达到照明节能的效果;作者简ifYHCN MHG高级工程师,就职于中国(6)严格控制照明用电指标。照明设计规范规定了建筑上海设计研究阮(zhy669U@103.com)。各种场所的照度标准、照明功率密度值等。应严格按[37