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浅论建筑工程中建筑电气节能措施
浅论建筑工程中建筑电气节能措施 能源资源紧缺是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题。我国单位 GDP能耗是美国的3倍多,日本的6倍多,合理节约能源和有效提高能源利用效率将 是我国经济能否持续发展的重要因素。在我国,由于建筑能耗约占全国总能耗的 26.7%,位居能耗首位,因此建筑节能刻不容缓。而电气能耗是建筑能耗的主要组成 部分,建筑节能的关键在于电气节能,因此,在建筑电气工程设计、施工、运行阶段 采取相应的技术方法和预防和控制技术措施,保证建筑电气在充分满足、完善建 筑物功能要求的前提下,减少能源消耗,提高能源利用率。一、我国建筑节能现状分析 目前,我国拥有世界第三大能源系统,一次能源总产量仅次于美国和俄罗斯。
建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分,也是我国经济工作中的战 略重点之一。但我国的人口众多,人均拥有量很低,建筑节能工作起步较晚,能源效 率低下,未来建筑能源需求量很大,建筑节能工作任重而道远。很多学者将我国节 能工作与发达国家的节能工作进行比较后认为,虽然我国能耗总量呈下降趋势,但 是建筑能耗将持续上升,占社会总能耗的比例也将增长,而且消费的主要是不可再 生资源。节约能源、降低能源消耗、提高能源效率关乎中国经济的前途,也关乎 全球的经济发展。
二、建筑电气节能 建筑电气节能工作应该遵循以下原则: 1.适用性。应满足建筑物的使用功能,即满足照明的照度、色温、显色指数;
满足舒适卫生;满足上下左右的运输通道通畅无阻;满足特殊工艺要求,如游乐场 所的一些游乐设施的设备用电,展厅的艺术照明及动力用电等。为建筑物内创造 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。节能应按国情充分考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消 耗投资,增加运行费用。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。节能的着眼点,应是节省无谓损耗的能量。首先找出哪些地方的 能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。如变压器 的功率损耗,传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗;又如量大面广的照明 容量,可采用先进技术成果使其能耗降低。
三、建筑电气能耗 在建筑电气系统中,涉及的电气设备主要有铜母线、测量仪表、电气元件(断 路器、电流互感器、电压互感器等)、电力变压器、电力电缆、配电箱柜(照明配 电箱、动力配电箱柜、控制箱等)、用电设备(风机、水泵、灯具等)、应急电源(发 电机、蓄电池组等)等。在上述电气设备的功率损耗是来自于导体的电阻和磁性 材料中的损耗,并且主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷 设的电力电缆之中,因此我们主要分析电力变压器、电力电缆、电动机、灯具(气 体放电灯等)的能耗情况。
1.电力变压器能效分析。电力变压器的损耗主要分为三个方面:空载损耗 (铁损nl)、负载损耗(铜损ll)和杂散损耗。一种评价变压器能源效率比较全面的方 法是总拥有费用法。所谓总拥有费用(toc),就是变压器的初始投资和其在使用期 内的损耗费用之和。总拥有费用法是通过比较具有不同效率水平和不同价格的变 压器的总拥有费用,按照总拥有费用最低来选择变压器的效率水平的。无论对于 电力企业还是非电力企业用户,都能通过此方法比较变压器的总拥有费用,从而达 到节约资金的目的。
2.电力电缆能效分析。传统的设计方法按载流量选择导线截面时只计算初 始投资,导线的截面选择过小,将增加电能的损耗;选择的过大,则增加初始投资。从 理论上讲,增加电缆截面可将损耗减小到很小,但电缆所增加的费用几乎抵消了为 追求好的配电效率而产生的节约。因 3.电动机能效分析。在建筑领域的电气设计中,大量的中小型电动机被广泛 应用。电动机在总用电量中占的比重也很大,其产生的能耗也是相当可观的。因 此,在建筑电气设计中,设计师必须充分考虑影响电动机效率的因素,包括与负荷 无关的损耗(常量),随负荷增加的损耗(变量)及设计环节所增加的损耗的情况,分 析高效电动机的节能效果以及不同的电动机系统对能耗的影响情况,才能够选择 高效电机从而搭建合理的电机系统。
4.灯具能效分析。国内外有现行的建筑照明节能标准作为设计依据,在设计建筑电气中设计师必须执行合理、适当的建筑照明节能标准,分析气体放电类光 源的各类镇流器的能耗情况,同时分析比较实际工程实例中各类镇流器的能耗,尽 量选用新型的智能照明节电器。
四、建筑电气节能措施 电力生产具有同时性和集中性两大特点,决定了能耗将在该建筑物电气系 统从变电、传输到用电设备的各个环节发生。其中同时性即电力生产的输送、分 配、转换是同时进行的,无法进行大量的储存;集中性即电力生产是高度集中的部 门,调度和检修必须是统一的。
建筑供配电系统作为电力系统的最终用户端,通常由电源系统、变配电设 备、传输线路、配电设备、用电设备等组成。建筑电气节能水平可通过采取有效 的措施加以提高,节能措施还应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
1.优化 设计。设计人员针对每项电气分项工程,都有较详细的电气负荷计算书和采取相 应的节能措施。在确定设计方案时,按照“以人为本”的设计思路,深入现场,通过与 业主进行有效沟通,了解工程的具体情况;根据负荷特点、建筑使用功能要求、建 筑物的结构特征和周围环境特点等多方面因素的综合考虑,进行全面的技术分析 比较,力求最佳的设计方案。还要掌握各种节能新技术,并在设计中适当采用可获 得巨大的经济效益和社会效益。政府有关职能部门也应加强对建筑电气设计项目 的审核管理,可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查。
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。在设 计中还应尽量减少三相不平衡度。在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变 压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性,会产生滞后的无功电流, 它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端,无形中又增加了线路的功率 损耗。因此,合理设计供配电系统在电气节能中起着非常重要的作用。
2.对建筑电气系统运行加以强化管理。加强对建筑电气系统运行的管理, 同样可达到节能的效果。主要管理措施有:(1)设备管理:电气节能在很大程度上取 决于设备的运行状况。如果使各种设备安全、有效、稳定地运行,出现故障能快 速排除,则可以节约能量。(2)控制管理:开发并利用功能强大、界面友好的控制软 件也是保证电气系统节能运行的有效措施。(3)人员技术培训管理:加强对电工的 培训,提高管理人员素质,以保证电气设备的正常运行和设备的使用效率,才能在 电气节能中有所作为。(4)选用先进的节能设备、器具。首先,选用节能型变压器、节能型电动机。其次,照明用电为建筑物用电量的20%~40%,降低照明用电尤为重 要,其主要途径包括:发展高效光源、采用高效灯具、改进照明控制。目前荧光类 高效节能灯已广泛普及,国外普遍看好的发展方向是led光源,比目前的节能灯效 率更高,发光光谱可在大范围选择,使用寿命可大大延长。尽管目前led的成本、效 率都无法与荧光类节能灯相比,但在最近10~20年内预计将有重大突破。
五、结束语 能源问题是当今世界各国普遍重视的问题,被公认为人类面临四大生存问 题之一。随着各国工业化进程的发展,地球上可供人
