建筑电气设计与节能

■建筑电气福建建设科技2012.No.3建筑电气设计与节能李军(福建省闽地建筑设计院福建福州350002)[摘要]为了积极响应国家节能减排计划,电气设计人员从本职出发,提倡绿色建筑电气设计,从电气设计的各个方面中寻找节能的源头,为国家实现节能计划添砖加瓦[关键词]建筑电气设计节能Architectural Electric Design and Energy-savingAbstract: In order to respond to"energy saving and emission reduction "plan in our country actively, electric designers must advo-cate"green architecture electric design"during our daily job, and find out the source of energy saving of all the ways. In order tohelp our country to carry out the energy saving plan we make a little contribution.Key words: Architectural electric design; Energy-saving人民生活水平的在不断提高,人们在追求着安逸和舒适相上,用负荷最大的一相作为计算的单相负荷。如当U相负的生活,这就对人们的生活和工作的环境提出了更高的要求,荷为30kW,V相为27kW,W相为29kW时,三相容量应为而营造这些环境需要能源。能源消耗的总值在逐年增加,而90kW。故在设计过程中,要尽量平衡三相负荷,以降低负荷地球上的能源是有限的,特别在我国,能源相对短缺,为了地的三相总容量。同时,根据各种用电设备的实际用电情况准球的将来,为了子孙后代,节约能源刻不容缓。建筑电气设计确计算出用电负荷。负荷计算高了,浪费有色金属负荷计算是节能的源头之一,节能应从源头开始。节能的方法有很多低了,加速电气元件的绝缘老化,增大电能损耗。准确计算用本文侧重在建筑电气设计方面从三个方面来谈谈建筑电气电负荷是能源节约的基础。设计中的节能方法1.2照明的节能设计:1设计过程中的节能(1)严格执行照明功率密度(LPD)限值建筑电气设计过程中,每一步的设计计算左右着能源的这是照明节能设计的基础:LPD计算式:LPD=∑(PL消耗,精确的计算,合理的配电,就能有效地节约能源:PB)/S,其中P1为光源功率;P为镇流器或变压器功率,S为1.1用电负荷的精确计算:房间或场所面积。GB50024-2004《建筑照明设计标准》(以负荷的计算常用方法有:a需要系数法(常用):有功功率下简称国标)明确规定了各种不同场所的最大允许限值。为P=KP(kW);无功功率Q=Ptgq(kvar);视在功率CJ45-206城市道路照明设计标准》以下简称行标)规定P+Q(kVA)。计算配电干线和变电所时,有功功了各类道路的最大允许LPD限值设计时要严格遵守。在有率为P=Kp∑(KP)(kW);无功功率Q=Kx∑装饰灯具的场所,可将装饰性灯具的功率按50%计入LPD(K1P,tgg)(kvar);视在功率S=P+Q(kVA)。其中P值计算中。照明设计一定要保证LPD值不得大于国标和行为用电设备组功率kW;Kx为需要系数;tg9为功率因数角标规定的限值。相对应的正切值。K∑4、K∑分别为无功功率和有功功率的(2)合理选择照度标准值同时系数。b利用系数法(必须求出该计算范围内用电设备国标和行标中规定了各类场所的照度标准值。不同的照有效台数及最大系数,是早期的二项式系数法和“ABC”算法度标准值决定着不同的灯具耗电功率。按照不同作业场所的的归纳算法)。c单位面积功率法和单位指标法(常用于方案需要,选定不同的作业面或参考平面,合理地确定不同的照度阶段)。在供配电系统工程设计中,计算三相系统用电负荷值。时,单相负荷必须换算成三相等效负荷,计算按式Pdx=当前设计中,设计师们会注意功率密度值的把关而常常3Pex,其中Pdx为三相等效负荷,Pex为单相负荷。在三相不疏忽了设计!V凵中国煤化工这两个偏差要在对称状态下,只有单相负荷时,单相用电设备要均衡分配到三10%~+10%CNMH的应用大大降低了功率密度值很经常在设计中,设计帅只关注照明功率密度作者简介:李军,1968年8月,女福州大学电气系电机及其智能控制而照度设计值会超标,无形中浪费了能源专业,大学本科注册电气工程师,从事建筑电气设计工作(3)照明设计中自然光的利用,高反射材料的推广44福建建设科技2012.No.3■建筑电气照明设计中应充分利用自然光,主要是太阳光的充分利其次,变压器有个最佳负载系数用。如:办公场所与建筑设计配合,充分利用现代高科技材料,实现办公楼等场所透光隔热效果;道路的照明设计中,在Kfz. zjb△Pob+kg△Pqteb+kq△Pqeb)需要灯光的时候才开启路灯。同时建议建筑设计师尽量运用△Pob一变压器的空载有功功率损失(kW)高反射比的材料,减少吸光材料的运用。△Pqob-变压器的空载无功功率损失(kvar)(4)充分考虑照明的管理,强力推行节能开关△Pqob≈△D%Pseb照明设计中应合理分配照明的回路,选择经济合理的控△Pteb-变压器额定负载下的铜损(kW)制方式。让照明分区控制,分时控制,或按照度设定值自动调△Pqeb-变压器在额定负载下无功功率损失的增量控,并按平行于外窗来合理布置灯具和分配灯具控制回路同时分单位计量,落实到单位,把节能意识灌输到人,就可以△Pqeb=△u%Pseb从管理上把握照明的节能。在设计中大力推行节能开关,如Kq-无功功率经济当量,建筑电气一般经过三级变压,感应开关、照度开关红外开关特别是可调照度红外感应开经验取值在0.08~0.1之间关的应用,可在很大程度上实现能源的充分节能和利用△L%和△u%分别为变压器的空载电流百分数和短路在照明的设计中节约能源,不管在工作面的何种表面,照电压百分数。度总是由其直射分量和反射分量叠加而成,直射分量取决于以上数据均可以从变压器的产品说明书中查得。灯具的光强分布及其对所需计算表面的相对位置。反射分量即变压器的容量要尽量接近计算容量除以最佳负载系取决于灯具投射于反射表面的光通量比例。故在照明设计过数,这时损耗最小。程中,尽量让光源接近工作面,同时充分利用环境反射及自然1.4无功补偿:在配电系统中,由于多数感性负荷的存在光源,从照明的设计中节约能源无功功率不可避免,提高功率因素又是节能的一项重要手段。1.3供配电系统的节能设计:无功功率Q值小了,其视在功率S值就小了。设计中,可以在供配电系统的功率损耗中,变压器的功率损耗占了很在避开谐振危害状态下多用自动调节无功补偿设备,利用电大的比例。变压器的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率压自动调节的启动元件,在低电压时分级投入,在电压升高时损耗:分级断开,结合时间调整实时自动在调整中提高功率因素减有功功率损耗:△Pb=△Pob+△Pteb(Psis/Pseb)2少配电系统的无功功率从而节约能源。目前科技的发达,已无功功率损耗:△Pqb=△Pqob+△Pqeb(Psjs/Pseb)2有很成熟的模块化智能切换电容装置,为电容的实时补偿提式中△Pb一变压器的有功功率损失(kW)供了很多有利条件。△Pob一变压器的空载有功功率损失(kW)1.5减少线损:严格把控变电所与末端用户的供电距离,△Pteb-变压器额定负载下的铜损(kW)要尽可能把变配电所选择在用电负荷的中心,尽可能减少输Psjs-计算负荷的视在容量(kvA)变电线路尤其是低压输电线路的长度,从而减少线损。在电Pseb-变压器的额定容量(kVA)压等级的选择上,让线路损耗值与设备初投资值进行比较,△Pqb-变压器的无功功率损失kvar)般在五年回收期内都可以选择分散10kV中压进入负荷中心△Pqb-变压器的空载无功功率损失(kvar)的做法来替代低压的输电线路输电电压升高了,输电电流降△Pqeb-变压器在额定负载下无功功率损失的增低了,从而达到节能目标。目前10KV箱式变电站技术已非量(kvar)常成熟,为分散型变配电站的设置提供了有利条件。这种方可见,变压器的功率损耗不可避免,在建筑用电过程中都案一般由于初投资比例比较重很多被投资方忽略,但设计中存在着负荷的高峰期和低谷期,故季节性负荷偏差很大的情要多设计10kV中压进入负荷中心的做法,多方面比较经济况下,合理设计选用变压器,尽可能以多台小容量的变压器来的投资方案做到尽量少投入,又节省线路损耗。替代大容量的变压器,在负荷小的状态下切除部分变压器无2设备、材料选型上的节能疑会带来较大的能源节约。如:南方某酒店,酒店配电用两台在电气工程设计中,设备、材料的选型直接关系到能源的500kVA的变压器(一台主用空调动力用电,一台其他用电包消耗问题。设计过程中应尽可能的选择合格的符合国家规范括照明用电等)。6-10月时,负荷最大峰值为800kW,其余的节能中国煤化工时间内由于气温不会太高而没用空调的制冷主机和循环冷冻(1)CNMHG泵、冷却泵等,其用电负荷最大峰值不会超过400kW。于是,在供配电示玩屮,能时坝土安集中在线路的损耗上,除了6-10月份外其余时间只用一台变压器,切除另一台变故传输线路的选型至关重要,要尽可能地选择中压供电方式,压器,就省掉了另一台的功率损耗。同时配电线路的材质要选线阻小的产品,以减少线路的电压■建筑电气福建建设科技2012.No.345损失和损耗,从而达到节电目的首先是对大楼空调的节能控制,空调是民用建筑民用电在配电系统中,尽量选择谐波小的设备,以减少谐波电流气的耗电大户,如何有效地控制空调用电是节能的重要环节引起的损耗。电气工程设计中,配变电所的变压器的选型要通过可编程控制器等产品合理编程控制空调的运行、控制冷选择磁密度高密闭性好,铁芯涡损小的变压器产品。发电机冻泵、冷却泵的运行状态和空调主机的运行状态,可以在很大的配备应选择能源转换效率高的产品。末端用电产品尽量选程度上节约能源。同时对分散的空调末端设备的集中管理,择低耗节能产品编程控制,也可以很大程度上提高大楼的节能效率(2)照明中的设备材料选型其次是对各电梯生活水泵,污水泵等日常应用动力设备照明工程设计中,除了最大限度地利用自然光以外,灯具的合理编程控制,从这方面也能节约能源尽量选择节能型灯具,如白炽灯尽量改用节能灯,尽量采用高再次是对照明的集中节能控制。对公共照明,广告照明效荧光灯,荧光灯的镇流器尽量不用电感镇流器而选用功率路灯照明等各种照明的编程控制因素高电子镇流器。在满足照度要求的情况下,尽可能地选实际上,在民用建筑电气设计中与各专业在设计图纸中用节能灯可局部选用一些石英灯产品以满足某些特殊气氛的的有效配合,也可以减少施工中不必要返工或重复施工给能要求,高大车间、厂房、体育馆等和一些户外的一般照明要用源造成的浪费。在当今社会的建筑设计中,一次建筑设计与高光效的高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。二次装饰设计或多或少都存在浪费。很多一次建筑设计的电LED灯技术和太阳能灯具的日益成熟将引来一场新型的节气配电管在二次装饰设计中都用不上,每年都在这方面造成能风暴。特别是景观照明和道路照明,由于其照明的特殊性,了巨大的浪费,如若能一次到位则能源和经济都是不可忽视要尽量选择LED或太阳能LED灯,当然,产品的质量非常关的节约。键特别是高杆灯系列和高天棚灯具的选型,一定要选择质量技术的不断发展,运用新的科学技术来计划能源,节约能稳定,光衰小的灯具,否则维保的费用太高而得不偿失源已是我们电气设计人员迫在眉睫的任务。设计人员要不(3)相关专业的设备选型断地充实自己,跟上时代,在符合各项指标的状态下,从各个水、暖通、消防、建筑专业等相关专业中,有用到一些压缩方面来节约能源,为能源的未来贡献一份力所能及的力量。机、电动机、风机等动力设备,这些设备的选型尽量选用高效参考文献率的产品,或选择同步电动机、或通过现代的变频节能技术[1]中国建筑科学研宄院.GB50034-2004建筑照明设计标准[S]适时控制设备运行能耗与负荷的关系,把这方面的能源损耗北京:中国建筑工业出版社,2004降低到最低点。[2]中国建筑科学研究院,CJ45-2006城市道路照明设计标准[S]3楼宇智能化控制技术带来的节能北京:中国建筑工业出版社,2006智能化技术给建筑电气设计领域带来新的课题,同时带[3]苏文成,工厂供电——高等学校试用教材[M].北京:机械工业来新的节能技术的新革命:出版社,1988上接第29页)应力集中现象明显。总体来看,窗下墙的应力5结论不小于窗间墙,危险程度不低于窗间墙。过以上对多层砌体结构窗下墙的分析探讨,可以得到4窗下墙破坏模式以下结论:由前面的分析可知砌体结构的窗下墙破坏模式对于墙体(1)震害表明多层砌体窗下墙的破坏存在普遍现象,并且的破坏有重要意义:对于结构的破坏是偏于有利的。(1)窗下墙与窗间墙破坏,取决于各自的尺寸及水平地震)现行规范的设计主要针对窗间墙,对于窗下墙的设计作用下这两者内力的传递与分配路径,高宽比是重要的影响是不完整的,有限元分析结果显示窗下墙危险程度不低于窗因素。相比于砌体结构主要的承重构件窗间墙,窗下墙的优间墙但窗下墙并没有明确的验算方法,需要进一步研究。先破坏并不会导致结构的整体破坏或者坍塌,若将窗下墙作(3)墙体窗下墙的破坏对于多层墙体结构是一种延性破坏为地震作用下的第一道防线,可以实现墙体的延性破坏窗下模式,对于抗震设防有重要意义,在探讨窗下墙延性设计方法墙可以耗散更多的地震能量而不会引起结构的整体破坏,实时应尽可能考虑以往忽略的墙体端部转角、弯曲承载力等因现结构抗震设防的多道防线素(2)多层砌体结构窗下墙的力学性能研究尚少,控制窗下参考文献墙体优先破坏的重点在于找出窗下墙、窗间墙、核心区的内力[1]清华大学、H中国煤化工工程结构专家组;汶大小影响因素及各自的破坏准则。目前多层砌体结构在地震川地震建筑震作用下的水平剪力分配方法是按考虑墙体高宽比的侧移刚度2]中国建筑CNMHG抗震设计规范[S]来分配,往往忽略墙体的端部转角、弯曲承载力等,这些因素北京:中国建筑工业出版社,2008对砌体墙体的破坏有较大影响[3]张璇,多层砌体结构延性破坏模式的调查与研究[D].西安建筑科技大学,2010