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1电气节能设计应遵循的原则
电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价,也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此,电气节能设计应遵循以下原则:
(1)适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源,为建筑设备运行提供必需的动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。
(2)实际性。要充分考虑实际经济效益,合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
(3)节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗,比如电气设备自身的电能消耗,传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。
2电气节能设计技术的合理利用
2.1照明部分的节能
因建筑照明量大而面广,故照明节能的潜力很大。在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的前提下,照明节能设计应从下列几方面着手:
(1)采用符合要求的照度标准。各类建筑按照《建筑照明设计标准》要求选择合理的照度标准。同时对要求照度较高的场所尽量采用混合照明方式,突出重点部分。
(2)使用高效光源。采用T5、T8直管荧光灯,小功率陶瓷金属卤化物灯等。
(3)选用合理的照明灯具。选用效率高,易清扫和换灯的照明灯具。
(4)充分利用太阳光。通过外窗利用天然光;适部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术。
(5)考虑照明环境。照明环境装修多考虑浅色、光泽的表面,可增加光反射,无论天然光还是人工照明光,均可提高照度。2.2合理设计供配电系统及线路
根据负荷容量,供电距离及分布,用电设备特点等因素合理设计供配电系统,做到系统尽量简单可靠,操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
配电系统节电有多种途径,一种为采用高科技的瞬流抑制专用快速开关元件的组合,有效过滤电网电路中的瞬流浪涌,保护末端设备不受其影响或损坏;减少由此引起的用电设备能耗的增加,提高设备的运行效率,降低运行成本和设备维护费用,延长设备的使用寿命,具有节电和保护设备的双重功效,另一种为分相智能无功补偿。
2.3提高系统的功率因数
(1)正确设计和选用变流装置,对直流设备的供电和励磁,应采用硅整流或晶闸管整流装置,取代变流机组、汞弧整流器等直流电源设备。
(2)限制电动机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于50%的电动机和电焊机,可安装空载断电装置;对大、中型连续运行的胶带运输系统,可采用空载自停控制装置;对大型非连续运转的异步笼型风机、泵类电动机,宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式,以节省电能。
(3)条件允许时,采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机,在经济合算的前提下,也可采用异步电机同步化运行。
2.4建筑电气新技术的应用
为解决传统节能技术能源浪费大的问题,新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。
另外,通过中控电脑则可监视和控制整个建筑的灯光、遮阳及空调设备,同时可以看到各区域、各房间的实际温度,并可设定各房间可调节温度的上下限;通过定时则可对定时上下班场所的灯光!空调、窗帘等进行定时控制。所有这些措施都可以达到节能的目的,有效地降低建筑电气的能耗。
民用建筑的节能潜力很大,建筑电气设计应充分考虑选择高效率的节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准进行设计,为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。
参考文献
关键词:民用建筑;电气;节能设计
民用建筑在各种建筑的数量中占据了很大一部分比重,同时也是消耗能源的大户。为了对民用建筑进行改进,节省各种能源的消耗,采取电气节能设计是一种非常有效的手段。在进行民用建筑的电气节能设计时,要确保民用建筑的功能和质量不受到影响,这不仅是对环保理念的落实,也是对建筑业发展的一种促进,符合我国建设社会主义和谐社会的理念。作为电气设计人员,要充分意识到节约能源的重要性,提高对技能技术的认识和了解,推动节能设计的进行。
1电气节能设计的原则
我国的资源储备的主要特点是:储量大,但是人均占有量小[1]。为了建立资源节约型社会,促进我国经济的可持续发展,必须从各种角度、各个行业上进行节能措施。从民用建筑的角度来讲,电气节能设计,必须要保证建筑的实用性和经济性,同时遵循一定的原则。首先,民用建筑的主要用途在于提高居民的生活质量。民用建筑的实用性,是民用建筑发挥作用的基础。如果在进行电气的节能设计过程中,影响了民用建筑的实用性,那无疑是本末倒置、舍本逐末的行为。其次,民用建筑由于用处不同,结构和内部布置也都有所差别。电气节能设计要充分考虑到这一点,制定不同的设计方案,保证民用建筑符合用途。民用建筑的前期设计,是建筑物内部的各种设备能够正常运行的基础,是影响民用建筑质量的重要因素。电气节能设计不仅要制定高质量的设计方案,更要根据严格的数据标准来选择电气设备,提高电能的使用率。最后,电气节能设计要充分考虑到经济性。在进行电气节能设计当中,要时时考虑到所花费的成本。电气节能设计要根据建筑物的运营状况、企业的经济状况来制定措施,确保投入的资金能够迅速收回,避免造成严重的经济负担,拖累企业的正常运行和民用建筑的正常使用。
2电气节能设计的具体措施
2.1照明系统
现代民用建筑的照明系统,除了要实现基本的照明要求,满足居民对亮度的要求之外,还能够对居住环境进行美化,让用户感觉更加舒适。为了达到这一目标,设计人员要根据环境美化的要求和房间功能的不同来进行设计,可以从以下两方面入手:一是对自然光线的充分利用。自然光线是一种无污染、纯天然的绿色能源,设计人员要善于利用。利用天然光的主要方法有:导光管法、光热电转换法、棱镜多次反射法、平面反向镜反射法和光电效应法[2]。民用建筑的设计要注意增加临近室外的建筑面积,适当增加门窗的尺寸,加大对自然光线的利用率。二是对光源、灯具和附件的选择。要根据悬挂高度的不同来选择合适的灯具。如果悬挂在比较高的地方,可以选用高压钠灯、金属卤化物灯;如果悬挂高度比较低,则可以采用荧光灯。对于光源的选择,要多食用高效光源,少使用白炽灯。附件要尽量选择能耗较低的,比如电子镇流器等,达到节约电能的目的。
2.2空调系统
空调系统是民用建筑中消耗能源最多的部分,往往能够占据民用建筑的总体耗电量当中的一半[3]。所以,从空调系统入手,能够大大优化建筑物的电气节能设计。科学家的研究调查表明:减少房屋墙壁的凹凸程度,可以让房屋变得更加宽敞,提高房屋的保温性能,降低房屋的能源消耗。如果在设计房间时采用圆形或者方形,就能够减轻热量的损耗,减少空调的工作时间。因为圆形和方形的表面积比较小。窗户的数量多少、面积大小和材料质量也能够影响空调系统的能量消耗。还有,居民在使用空调时要注意温度的调节,不要过高也不要过低,这也是对空调工作负担的一种减轻。
2.3供电系统
从供电系统考虑电气节能的设计,主要是选用什么样的电压器和如何确定电压参数。在进行这一工作之前,要充分考虑到民用建筑的供电要求,计算供电设备的数量多少和功率大小。如果供电电压越大,电器的耗电量就会越少。对于民用建筑来讲,供电电压最大为10千伏,最小为220伏。所以,在确保电压适宜的同时,要尽可能地提高电压的等级,找到一个合适的点。为了节能考虑,电压器最好采用非晶合金材料。这种电压器在工作时不会发出太大的噪音,对于能量的消耗也比较低。电压器在常年的工作过程中,负荷能力产生下降,在不同季节的承受能力也会发生变化,这都是电气设计人员在进行节能设计时需要考虑的问题。
2.4动力设备
民用建筑当中的动力设备,主要是建筑当中的电动机。动力设备的节能设计,主要考虑两方面的内容:一是缩短电动机的使用时间;二是提高电动机的工作效率。民用建筑的电动机,主要有电梯、水泵、风机三种,大约占据了整个民用建筑耗电量的三分之一。如果在进行电气设计的时候,选用节能型的电动机,就能够为国家节省大量的电能。节能型的电动机在同样性能的条件下,比普通的电动机可以节约大概百分之三的电能。电动机在启动和关闭的时候,对于能量的消耗是最大的。所以,民用建筑要尽量减少电动机的重启次数,减少不必要的电量消耗。3结论民用建筑对于能源的消耗占据了社会能源小号的很大比例。对民用建筑进行电气优化设计,能够缓解我国的能源消耗压力,有利于我国经济和社会的可持续发展。民用建筑的电气节能设计,必须以相关的法律法规为依据,综合考虑民用建筑的实用性、适用性和经济性,收集开发商、用户、设计单位和建筑主管部门等多方的意见,从照明系统、空调系统、供电系统和动力设备四个角度入手。
作者:王丽堃 单位:张家口市第二建筑工程有限责任公司
参考文献:
[1]钟有明.民用建筑电气设计中的节能措施探讨[J].中国新技术新产品,2016(03):157-158.
关键词:高层建筑,节能技术,节能设计,电气系统
现阶段,全球范围内均面临着能源危机的问题,我国的能源紧缺问题也显得尤为突出。而电能属于二次能源,怎样确保电能更加高效的得以利用,减少使用过程中的损耗,把先进的节能技术应用至建设工程之中,是目前高层电气节能设计的重要内容。在高层建筑电气节能设计的过程中,应当遵循三个重要的原则,即要达到建筑工程相关功能的要求、要确保其经济合理性、要最大限度的对无用耗能有效的节约。
1高层建筑电气节能技术
1.1供配电节能技术
如果想要确保高层建筑中供配电系统可以具有更好的经济效益,应当针对高层建筑的用电情况以及电气装置的相关参数进行全面的分析,从而更加科学与合理的对供配电系统加以设计,确保整个系统可以处于最优的运行条件之下。在对高层建筑进行电气节能的设计过程中,应当全面的分析供配电的电压大小,若是其他条件均保持不变,则供配电的电压值不断的增加,会更加的有利于机电系统损耗的减少。在高层建筑之中,要尽量将配电室设置在整个机电系统的中心,而低压配电室则应当尽量的设置在建筑物电气竖井的周围。通过进一步的优化建筑工程自身的供电网络结构,可以有效的降低整个供电线路中的损耗,并且也可以有效的改善高层建筑之中供电的质量,确保供电网络在运行过程中具有更好的经济效益以及技术水平。
1.2变压装置节能技术
在高层建筑的电气系统之中设置变压装置,可以有效的减少整个电气系统的能量损耗,改善高层建筑之中机电设备运行的效率。但是,变压装置运行时同样会产生一定的损耗,而其所出现的损耗将会根据电气系统中负载的波动情况呈现指数变化趋势,因此,我们在进行电气节能设计的过程中,要尤为重视对于变压装置的节能设计工作。重视对于变压器数量以及相关参数的选用情况。要根据高层建筑工程中机电装置电能的消耗实际情况,同时参考投资的资金多少以及机电装置在运营过程中的成本,应科学的配置变压装置。我们所选用的变压装置只有和高层建筑工程之中的机电装置较为适合,这样才可以确保所进行的节能设计工作可以真正的发挥出应有的效用。对于变压装置进行科学的管理也可以在很大程度上提升变压装置的节能效果,确保电气系统在运行过程中更加的经济。还应当在电力用户和变压装置中间另外加设合适的变压装置联络控制系统,若是高层建筑之中的机电系统耗能发生波动时,联络控制系统便可以实时的对不同变压装置加以合理的调度,确保变压装置的损耗可以降至最小。
1.3照明系统节能技术
若是将相关的节能技术应用在高层建筑的照明系统之中,那么将会拥有非常巨大的节能潜力。但是,在对照明系统应用节能技术的过程中,应当确保照明系统可以达到照度、色温以及显色指数等有关标准以及设计的要求。在对照明系统进行节能设计的过程中,应当充分的利用自然光源,因此,也要求在进行电气节能的设计过程中,相关设计人员应当和工程建设施工技术人员密切的配合,这样才可以确保自然光与整个照明系统更加科学与合理的结合,才可以更好的达到高层建筑照明系统节能的目标。同时,对高层建筑之中的照明系统进行高效的管理以及控制,同样可以达到相应的节能目标。
2高层建筑电气节能技术应用实例
2.1上海中心大厦供电系统概况
此项高层建筑工程所应用的变压装置数量为三台,其负载率为69%,65%以及62%。若是三个变压装置中的其中一个变压装置不能正常的使用,剩余的两台变压装置均可以将发生故障的变压装置承担的负荷加以分担。该高层建筑的供配电系统所引入的电源电压为35kV,共包含有三路专线,若是其中某一线路出现问题,那么要确保另外的两路电源不能够同时受到损坏。
2.2公共空间的室内照明节能技术的应用
在此照明工程之中,应用型号为T-5的节能灯,此节能灯属于高频荧光灯,同时对此节能灯配备了相应的节能镇流装置,这样不仅可以确保室内公共区域的照明质量,并且也可以满足照明的各种要求。在公共区域之中对照明系统进行智能化的控制,对于大堂区域、走廊区域以及餐厅等所有的公共区域中,均采用智能化的照明系统控制方式。所采用的智能控制方法主要包含有定时的照明控制、现场智能开关控制以及感应控制等等,依照各种公共区域的功能性以及特点,而采用适宜的智能控制方式。
2.3空调系统节能设计
2.3.1冰蓄冷空调系统的节能设计
在此高层建筑之中,电气系统通过设置冰蓄冷空调系统来减少在用电峰值期间对于电力能源的需求数量。当处于夜间,此时用电量也处于谷值,低区能源系统之中的冰蓄冷空调系统会把所形成的冰储存在相应的冰槽里面。而在白天达到用电的峰值时间段内,冰块将融化,从而承担一定的冷负荷,所承担的冷负荷大约占整个高层建筑所需冷负荷总量的30%。采用这样的节能技术,会明显的降低在用电峰值期间的电力消耗数量,同时还可以有效的提升机械制冷的效率。在此高层建筑之中,一共设置了两个能源供应站,冰蓄冷空调系统属于低区服务系统,其是通过水冷式的离心制冷设备,利用夜间用电的低谷期间进行制冰,采用乙二醇作为冷剂。而在白天用电的高峰期间,融冰以及吸收式的制冷设备则同时为高层建筑提供冷源需求。
2.3.2冷热电三联供热系统的节能设计
想要确保电能得到更加全面的利用,改善电能的利用效率,更好的促进我国能源节约型社会的建设,在该高层建筑之中一共加设了两组燃气发电设备,每一组燃气发电设备的功率为1.2MW,所发的电能供给该高层建筑内部使用。该发电机组所形成的一些高温气体,可以让高层建筑中所设置的制冷设备以及锅炉设备再次的利用,这样便能够实现整个电气系统的冷、热、电三者联合使用的作用。
2.4高层建筑电气新能源的节能设计
该高层建筑工程在塔冠结构处加设有风力发电装置,该发电装置所提供的电能能够为该高层建筑使用,能够节约电能消耗量为119万kW•h,这些能源足够该高层建筑中的屋顶观光设备全年使用,并且整个过程中电能的生产非常清洁,几乎不会造成环境污染,同时还可以有效的降低对于市政电网的供电需求。由于该高层建筑的总高度为632m,此高度下的日均风速值约为7m/s。而通过设置垂直轴式的风力发电装置,可以确保该发电装置的年发电数量达到119万kW•h。所安装的风力发电装置能够从不同的风角对风能加以收集,在长期的实践应用过程中,也证明此设备具有较高的稳定性以及安全性。
3结语
目前,建筑节能已经成为了人们日益关注的问题,而且高层建筑也正朝着更为节能、更为绿色、更为环保的方向发展,这也必将成为今后建筑行业发展的趋势。而我国建筑现阶段在节能技术的应用以及节能方案的设计工作中,依旧存在相对多的问题与不足,要求我们应当脚踏实地,切不可盲目跟风,要依据我国的实际经济情况以及不同高层建筑的具体情况,采用更为适宜的节能技术与节能方案。在高层建筑节能设计的过程中,应当首要考虑到建筑能耗最大的部分,即机电系统的节能工作,然后再全面的开展整个建筑的节能设计工作。
作者:牛凯 单位:山西兰花煤层气有限公司
参考文献:
[1]陈朝煜.建筑电气设计中的节能技术及其应用研究[J].福建建筑,2017(4):93-95.
现如今,节能减排已经成为了二十一世纪关注的焦点。在建筑行业逐渐兴起的节能建筑工程,是发展时期的新目标也是努力的方向。正是因为节能建筑工程所带来的不菲的经济效益,深深地吸引了广大的消费者。在建筑中,电能是占有相当比重的一部分,在用电过程中必然会有能量的消耗,因此,节能也具有比较现实的意义。使用新型的电气技术,可以从多方面改善建筑使用情况,比如能耗过高问题,供电传输中的损耗问题等等。电气技术的使用,可以极大地提高能源的使用效率,尽可能实现资源的最大化利用。
二、电气技术在节能建筑工程中的具体应用
电气技术在节能建筑工程中的应用涉及到了多个方面,只有在最开始的时候设计出合理的方案,确定好具体施工计划,才能更好地将电气技术应用于建筑中,充分发挥出电气技术的最大优势。
1)制定合理的规划一份合理的规划对于建筑施工而言是必不可少的,这也是施工中的重要环节。在制定规划的时候,需要综合多个方面进行考虑,尽可能考虑周全。设计图纸确定之后,后续的各个工序都要以此为标准,这也是保证工程能够达到质量要求的主要措施。节能最主要的是节约电能,因此供电系统的设计至关重要。对于一整栋建筑而言,供电系统的设计必须考虑网络线路的排列方式、原材料的使用能耗等等问题,在满足供电要求的具体情况下尽可能选择更加合理的方案。供电系统会涉及到很多的能耗,因此设计的时候尽可能按照规定的标准来,这样能耗也会有一定的减小。现如今,由于建筑环境的多样性,在设计供电系统的时候还需要考虑区域负荷、外界安全、路途距离等具体因素。
2)节能材料和设备的选择设计方案确定之后,下一步就是选择具体的节能材料和相应的设备。每一个不同的环节使用的材料都会有所差异,因此在选择材料的时候需要慎重考虑。材料选择不合适,会对后期的建筑使用产生比较严重的影响。单从短期来看,材料的选择不同,会影响工程的成本,以致对工程产生的整体经济效益也会有较大的影响。以建筑中使用的照明灯为例,现在很多的建筑中都是使用节能灯,以往的白炽灯逐渐退出了照明的舞台。就算都是使用节能灯,但是节能灯自身的质量有好有坏,不同质量的节能灯的节能效果也是会有差异的。从长远的角度来看,还是尽可能选择质量较好的节能灯,这样节约的能源更多。
3)引入智能控制系统在一般的建筑中,除了有正常的照明之外,如电梯、门窗、电脑、饮水等基础设施也已经成为了现代建筑中的必不可少的一部分。合理地引入智能控制系统,在某一种程度上可以节约一定的人力、物力、财力。智能控制系统主要利用温度、声音等感应,通常这些智能控制系统是设置在无人使用的区间,这样设置也是为了节约能源,减少不必要资源的浪费。一旦有人进入设置有智能控制系统的区域,控制系统会根据具体的情况作出及时地判断,从而满足人们的实际需求。现如今的智能控制系统都是借助了计算机技术,逐渐实现了智能化,不仅可以有效地节约更多的资源,同时也方便了管理,安全也更有保障。如果出现电能超出负荷的情况,系统则会自动报警,及时采取相应的保护措施,这样的智能化设施大大降低了危险事故的发生。
三、电气技术在使用过程中需要注意的事项
电气技术在建筑中使用之后,产生的效果是比较明显的。但是只有严格按照相应的标准进行实施,才能进一步保障建筑完工后的质量。就电气技术而言,在节能建筑工程中应用不仅需要技术的开发与创新,更需要政府对它的支持。不断地开发与创新电气技术,会不断改善它的使用功能,从而更加迎合消费者的需求,对建筑而言也是百益而无一害。至于政府的支持,也是其中比较关键的一部分。在“十二五”规划以后,政府力求在各个方面都做到节能,这与节能建筑工程有着共同的出发点,因此政府支持电气技术的发展也是毋庸置疑的。比如政府对从事节能建筑工程设计与开发的企业可以进行适当的税收优惠,对于从事新型节能电气技术的企业给予适当的奖励,这样做的好处可以逐步推动电气技术的发展,从而逐步扩大电气技术的使用范围。从另一个角度来说,节能建筑工程除了自主开发之外,政府的引导和监督也是十分关键的。将节能落到实处,绝对不只是单纯的提倡就够了,这时就需要发挥政府的监管作用。政府颁布相关的法令法规,对于一些不符合要求的规定,必须严格按照规定来,否则给予一定的惩罚。节能技术的发展,推动了节能建筑工程的发展。
四、结语
太阳能属于绿色可再生的能源,在使用过程中不会产生有害气体或者有害物质,是非常环保的能源之一。太阳能的发电系统也是将多种学科知识糅合在一起,进而形成一种高科技的新产品。在太阳能的转化过程中,一般是选择太阳能光伏电池来讲太阳能直接转换成为电能。在建筑电气设计中结合太阳能的运用,能很好的体现节能环保这一特点。其中最明星的就是可以根据建筑来设置相应的太阳电池的场所和设备的投资金额,从而确定太阳能发电系统的形式及其系统容量。太阳能发电系统主要是将光能和热能转化为电能,但是与火力发电厂不同的是,在其转化过程中不会产生对大气污染物,同时也不会产生振动、噪声等污染。因此,对比于化石燃料发电,太阳能发电是将环境保护考虑在内,有效的利用绿色能源。在建筑电气设计中加入太阳能发电系统,既能节约发电厂的化石燃料消耗,又能节约化石资源作为原材料行业的消耗。
2风力发电系统的应用
目前,风力发电这一技术的发展速度非常快,已经引起了世界各国的高度重视,在未来的发展中,风能的发展前景非常广,将会成为一个新兴的高新技术产业。风力发电的运行方式主要有一些三种:第一,独立运行;其运行方式主要是通过使用一台小型的风力发电机向一幢或者几幢高层建筑的用户提供电力,同时,它还能利用蓄电池蓄积能量,在无风请看下也能正常用电。第二,风力发电与其他方式(例如柴油机发电等)发电;多种方式结合发电,可以向一个高层建筑区、社区、单位或者一个村庄、海岛等地供电、第三,将风力发电并入常规电网运行,给与大电网供电;该方式通常是在一处风电场安装几十台至几百台的风力发电机,这也是风力发电发展的主要方向。
3加强建筑电气系统管理
加大力度管理建筑电气系统也能达到环保节能的效果,其主要的管理措施有:设备管理:设备的运行状况直接决定了电气的节能效果。安全、高效、稳定的运行设备能够迅速排除故障,节约能源。控制管理:控制管理主要是要开发并利用控制软件来确保电气系统能够环保节能运行。人员技术培训管理:在对人员进行配需的时候要着重加强对电工的培训,提高管理人员的素质,从而保证相关管理人员在运作电气设备时能有效的提高使用率,从人员管理方面加强环保节能。规章制度管理:建筑电气系统的规章制度是为了约束不规范操作,使电气系统能够安全、经济、快速的运行,因此,在建筑电气系统中配备一套专业性、约束力都很强的规章制度非常重要,并且在实施过程中由专人管理,严格遵守,从而实现环保节能作用。
4照明的环保节能设计
(1)全面合理的借助自然光在照明环节借助自然光,并结合室内照明,才是照明的节能环保。(2)高效、节能光源的选用选用照明管相对较细,口径较直,较为紧凑的荧光,灯管时能够确保照明质量良好。若是对光源的悬挂位置有特殊要求,应该选择金属卤化物的灯,或者是高压钠、镇流高压荧光汞的等等等,这些品种的灯费用不高但是其视觉质量非常好,能起到节约能源的作用。(3)改进灯具控制方法针对不同区域,对照明的要求不尽相同。在结合照明特点的情况下,应该根据实际环境选择照明的开关点。如在病房、卧室等地的床头要有可以调节光源的开关;若是高级一点的客房,则要采取节能钥匙进行灯控开关;除此之外,在室外等地的公共照明可以结合声控、温控、或者光控等地程序控制,在必要时节约能源消耗。
5总结
照明节能应采用一般照明的照明功率密度值(LPD)作为评价指标,LPD是指建筑的房间或场所,单位面积的照明安装功率(含镇流器,变压器的功耗)。从式(4)可知:LPD和照度值Eav成正比,和U成反比。要降低实际LPD值,设计中应取合适的照度,应尽量选用光源、镇流器和灯具效率高的产品,并优化设计方案。LPD限值是国家依据节能方针从宏观上作出的规定,不同种类的建筑及场所有不同的照明功率密度对应值,在《建筑照明设计标准》(GB50034-2013)中规定了建筑的常用房间或场所的LPD最大限值(即最大允许值),我国现行照明设计标准规定了两种功率密度值———现行值和目标值。目标值比现行值低约10%~20%。LPD指标是对照明系统节能的整体评价,即对最终照明效果进行评价。
2建筑电气照明节能的主要措施
2.1采用高效电光源,提高光源效率。常见的光源节能技术参数见表1。光源的效率与电力消耗最为密切,在室内照明中尽量采用荧光灯和卤钨灯取代普通的白炽灯。比如,目前推广的紧凑型节能荧光灯与普通白炽灯比较,如果用一只13W节能灯取代60W的白炽灯,每天按4h工作时间算,年节电68.62kW•h,而寿命是白炽灯的6倍,经济效益可观。在光色要求较高的场所,可采用三基色荧光灯(T8,T5),以节约电能,获得更好的照明效果。在室外照明中,应逐步以光效高、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯取代高压汞灯。在需要避免维护的场合,可采用LED光源和QL灯。
2.2采用高能节能灯具。灯具的效率对节能的影响很大,光源要配备合适的灯具才能体现其使用价值,灯具选择不当,将使能量损失高达30%~40%。反之,灯具效率高,可达到最大限度节能。因此建筑电气照明系统中,应在满足眩光限制和配光要求的条件下,选择控光效果好,效率高的灯具,一般不应选用效率低于70%的灯具。现以荧光灯和高强度气体放电灯的灯具效率为例,荧光灯灯具的最低效率值应符合表2的规定。在实际照明工程中还应根据实际情况考虑到室空比(RCR),根据室空比选择照明灯具(见表4),以达到节能效果。
2.3选用高功率因数的启动设备。镇流器的合理使用对照明节能降耗具有明显的影响。由于普通镇流器功耗大,光闪烁严重,因此它已逐渐被电子镇流器和节能型电感镇流器所取代,以T8荧光灯(36W)为例,若用电子镇流器和普通的电感镇流器相比,照明安装功率可降低20%,实际LPD可下降20%;若用超低损耗电感镇流器和普通电感镇流器相比,照明安装功率可降低89%,即:实际LPD可下降89%,节电效果显著。《建筑照明设计标准》GBSOO34-2004规定:“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。电子镇流器与电感镇流器相比较,具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点,但在使用电子镇流器时要注意高次谐波对电网的影响,而且电子镇流器的可靠性和稳定性不甚理想,其使用寿命也相对较短,难以控制。因此在实际工程中应综合考虑环境因素,择优选取高效能的启动设备。比如在医院,图书馆等要求安静的场所以及对视觉条件要求较高的场所就应选用电子镇流器。
2.4选用合理的节电照明系统。首先选择合理的照度值,根据照度要求选择合理的照明方式,比如在较大面积的照明场所、照度要求较高的场所、均匀照度要求不高的场所可以选用一般照明和局部照明组成的混合照明系统,实践证明,这样既可提高照明质量又可节电。第二,应采用科学的管理系统对照明进行科学合理地管理,以减少电能损耗,比如,在照明系统中采用日光控制、时间控制、照度控制等。
2.5选择先进合理的照明控制方式。建筑内照明系统的电能消耗大,仅靠控制各场所照明功率密度值、采用高性能光源等措施,还达不到充分节能。因此,在“绿色照明工程”的推动下,现在已经开发了多种形式的照明节能控制器,比如适用于控制光源功率的光控调光控制器,当自然光增强时光源功率和光输出自动调小,而工作面上的照度保持不变,从而在保证照明质量的前提下,达到了良好的节能效果。另一种为红外线开关和声波控制开关组合的节能装置,该装置利用红外线和声波传感器感应工作场所是否有人,而发出开关自动开、关灯的信号。目前这些节能装置已经逐步应用于建筑照明系统中,并取得了很好的节能效果。
2.6充分利用天然光。在建筑电气照明系统的设计中,电气设计人员应与土建设计人员配合,从建筑设计上优化照明条件,充分利用建筑结构获取天然光,以缩短电气的照明时间,达到节能目的。比如开大面积的顶部天窗,利用屋顶采光,有条件的还可以采用棱镜组反射、光导纤维照明等新技术进行采光。
2.7选用合理的节电照明方案。合理的照明方案是照明节能的关键,在做照明节能的方案选择时,必须对其做技术经济分析比较。从节能的角度来说,仅考虑初始投资的费用,而不是以最低能耗费用为基础的照明设计方案是不合理的,在选择方案时,应充分考虑整个照明系统在长期运行中的运行能耗费用,在保证照明质量的前提下,优先选用照明用电指标较低的设计方案。
3结语
建筑物在运行过程中,能源、资源的消耗量比较大,而电气设备对能源、资源的消耗占据最为主要的部分。随着人们生活质量提高,对周围环境要求也越来越高,在建筑电气设计中,综合采取有效措施,实现资源、能源节约是十分必要的,具有重要现实意义。
1.1促进建筑物更好运行和工作
电气设备是建筑得以有效运行和工作的重要设备,如果忽视采取相应措施做好电气设计,容易导致资源、能源出现大量浪费现象,对整个建筑物的运行带来不利影响。而采取有效措施,在电气设计中采用节能技术,能有效转变这种情况,推动设计水平提高,促进电气设备能耗降低,使整个建筑物更好运行和工作,为人们生活创造良好条件。
1.2提高生活质量和环境质量
如果建筑物电气设备的资源、能源消耗过大,不仅影响周围环境,还会对人们生活质量的提高带来不利影响。而采取相应措施,重视节能技术应用能彻底改变这种情况,对建筑电气作用的发挥产生积极影响。例如,通过太阳能、风能利用,能促进建筑电气节约能源、资源,更好满足人们对各种能源的需要,为人们生活营造良好氛围,也有利于提高周围环境质量。
2建筑电气设计节能技术的原则
在建筑电气设计中采用节能技术,应该以相关原则为指导,将这些原则有效落实到电气设计的每个环节。总的来说,这些原则包括以下几个方面。
2.1安全原则
建筑电气设计的目的是满足人们日常使用的需要,为人们日常生活营造良好环境氛围。节能技术的采用是为了节约能源、资源,降低消耗,取得更好的效果。但不能忽视的是,采用节能技术的同时必须坚持安全原则,实现对各类事故有效预防,保证电气设备绝缘性能良好,合理设计防雷技术、防静电技术,在降低能耗的前提下,实现对各类事故的有效预防。
2.2适用原则
节能技术的采用必须与建筑物相适用,不能为满足节能而进行设计,而是在适应建筑物的前提下,采取有效的节能技术,促进节能水平提高。另外在采用节能技术时,还要确保电气设备正常运行,满足人们日常生活的使用要求,保证质量合格,满足负荷容量要求,进而促进电气设备综合性能有效发挥,更好发挥其节能效果。
2.3经济原则
在确保电气设备节能降低的基础上,促进电气工程经济效益最大发挥。要在保证电气设备使用功能及安全的基础上,尽量采用投资低,效果佳的节能技术,提高设计的经济性,节约成本。合理选用节能设备,提高设备性能,降低设备运行和维修成本,在发挥节能效果的前提下,促进电气设备更好运行和工作,降低整个建筑物电气设备运行成本。
3建筑电气设计的节能技术应用存在的不足
尽管很多设计单位认识到建筑电气设计节能技术的应用意义,能根据具体情况,综合采取有效对策。但由于设计人员综合水平偏低,相关管理制度不完善,导致电气设计中仍然存在一些问题与不足。例如,供配电系统选择不合理,变压器选型不恰当,照明设计未能得到有效落实,导致大量电能的浪费,对太阳能、风能等清洁能源的利用存在不足的情况。这些问题影响电气设计水平提高,也不利于整个建筑节能工作,今后应该采取措施改进和完善。
4建筑电气设计的节能技术及其应用对策
为应对电气设计节能工作存在的不足,根据存在的问题,结合实际工作需要,笔者认为今后应该采取以下有效对策。
4.1合理选择供配电系统及变压器
在供配电系统选择时,要综合考虑建筑电气的负荷性质与容量、电气设备类型、供电距离等多种因素,选择合适的供电电压,科学设计供配电系统,保证系统连接到位,能有效运行和发挥作用。另外,为促进电气设备更好运行和工作,必须合理选择变压器,降低其运行能耗,提高运行效率,实现节能的目的。
4.2做好照明系统节能设计
整个建筑工程建设中,照明电器所消耗的能源较多,是节能设计的重点和关键环节,要结合实际情况,充分挖掘节能潜力,促进设计水平提高。高处灯具选择金属卤化物或高压钠灯,或采用大功率荧光灯,以实现节能的目的,通常不采用白炽灯。面积较小房间采用两灯一控或一灯一控方式,面积较大房间采用一控多灯方式,适当设计单控灯,楼梯、走廊、过道采用定时开关控制方式,室外照明采用光电定时控制方式。
4.3提高电气系统功率因素
提高电气设备自然功率因素,降低无功功率要求,应用功率较高的电动机。利用电容器进行无功功率补偿,当自然功率因素达不到要求时,要进行无功功率补偿,减少路上无功传输损耗,实现节能的目的,降低能耗。
4.4重视无功补偿设计
设计中要加强配电变压器的无功补偿,提高变压器功率因素,实现节能的目的。在传统无功补偿工作中,采用的是三相共补方式,其应用相对比较广泛,取得良好的施工效果。随着社会生产力提升,建筑电气中的大功率电气应用越来越多,使三相平衡难度不断加大,对电气设计也提出更高要求。为应对这种情况,有必要对变压器进行单相无功补偿,但该技术应用会增加投资,设计中要对其综合、全面考虑。
4.5有效利用清洁能源
随着技术发展和进步,越来越多的清洁能源被应用到建筑电气设计中,这也为电气设计中更好应用节能技术指明方向。其中最为常见的是太阳能、风能、地热能等,设计中要重视对这些清洁能源的利用,使其更好发挥节能作用。例如,在建筑电气设计中,应用太阳能光伏供电系统能促进建筑物节能效果提升,该技术通过光伏效应,将太阳能转化为电能,为建筑物提供电能,其重要组成内容包括蓄电池、太阳能电池板、充电控制模块、放电控制模块等。建筑电气设计采用太阳能,主要将其应用到照明、热水系统、锅炉系统当中,并且其应用具有良好效果,设计中应该重视清洁能源利用。
5结束语
照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下,尽量减少照明电路中能量的损失,从而达到能量利用的最大化。照明节能设计的措施通常一般有以下几种:①照明方式选择:应当充分利用自然光,这是节省照明能耗的重要方式之一,即在设计中电气设计人员应当尽量考虑到自然光与人工照明的充分结合,从而从很大程度上节省了照明电能;②选择合理的光源:其最基本的原则就是应根据不同的场所选择不同的光源。例如一般的房间应当选用荧光灯。但是在显色性要求较高的场所应当采用稀土节能荧光灯,三基色荧光灯,小功率高显色型钠灯等光源。室外场所的照明则应当选用高压钠灯等使用时间较长的气体光源;3)选择恰当的照明方式或装置也是一种可行的节电能的方法。根据照明使用的要求分别采用各种节能型开关,如病房、卧房可采用调光开关;室外场所和公共场所得照明则可采用光电、声控开关;走道、走廊等场所可采用节能声控开关;
2降低线路损耗
当电能传输时,在电路网络中就产生功率损耗,一般来说,其与线路的长度和负载的大小相关联。因此,应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻,从而降低其损耗。其措施主要有以下几种:①线路路径的选择要合理。为减小导线长度,线路尽可能不走弯路,尽量走直线;②合理选择导线截面积:导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经济条件来确定。对于线路较长的电路,在满足电流以及电压降要求的情况下,可使导线的截面积加大1~2级;③合理确定电气用房所在的位置。其遵守的基本原理就是尽量减小供电路径。
3空调系统的节能
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上,系统节能潜力巨大。具体应遵循一下原则:机电设备启停优化控制;变风量、变流量系统最优控制;冬夏季部分负荷时水泵分设控制;与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;参数设定节能控制,包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
4合理选择变压器
变压器作为配电系统的基本设备,其损耗大约占总耗量的6%,主要分为铁耗和铜耗,铁耗又称为空载损耗,与负荷大小无关,仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关,故一般来说,最好选择节能型变压器。铜耗与负荷的大小有关,故在选择变压器的容量和台数时,应根据负荷运行的时间性变化,相应的选择变压器的运行参数与台数,尽量减少不必要的损耗。
5结语
总之,节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题,而建筑电气节能设计的空间还很大,因此,在这过程中扮演重要角色的电气设计人员,应在设计中精心考虑,反复衡量,除了在安全性、可靠性、经济性等各种技术指标满足功能要求的前提下,同时,电气设计人员还要综合考虑各种因素,将节能技术用到建筑电气照明设计中,精心思考,反复斟酌,从而真正达到提高照明效率,节约能源,为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
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