對(duì)建筑物節(jié)能技術(shù)的探討

摘 要：從變壓器、照明燈具、光源等幾方面對(duì)電氣節(jié)能的幾種措施作出簡(jiǎn)單探討。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；照明節(jié)能；智能照明控制系統(tǒng)；天然光；非晶合金變壓器

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2008）04-0271-01

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源的需求大幅增加，能源的供需矛盾愈發(fā)突出，能源的短缺已嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其近幾年，全國(guó)的用電量增長(zhǎng)較快，據(jù)統(tǒng)計(jì)2005年有2/3省（區(qū)、市）出現(xiàn)了不同的電力缺口，以致于不得不拉閘限電。2006年國(guó)家雖然加大了電力投資力度，但仍有10多個(gè)省級(jí)電網(wǎng)仍出現(xiàn)了拉閘限電，其中重慶、四川、湖北、廣東、遼寧、云南以及西藏七省市區(qū)較為嚴(yán)重，其它省區(qū)多為高峰時(shí)段的臨時(shí)限電。2007年，雖然電力消費(fèi)快速增長(zhǎng)，但是電力供應(yīng)能力持續(xù)增強(qiáng)，以及通過(guò)更加頻繁有效的跨區(qū)跨省電能交易，全國(guó)電力供需形勢(shì)表現(xiàn)為全國(guó)總體基本平衡，缺電范圍明顯減少，缺電程度也明顯減輕。但廣東、浙江等省電力缺口仍較大，有記者從廣東省經(jīng)貿(mào)委獲悉，２００８年廣東仍將是一個(gè)缺電之年，預(yù)計(jì)全省電力缺口將達(dá)６５０萬(wàn)千瓦，全年缺電局面幾乎已成定局。電力缺口嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，因此必須大力降低能源的消耗，提高能源的有效利用程度。

1 節(jié)能變壓器的選用

節(jié)能變壓器就是空載、負(fù)載損耗相對(duì)小的變壓器。目前我國(guó)建筑市場(chǎng)常用的變壓器類(lèi)型有油浸變壓器、干式變壓器、非晶合金油浸變壓器，非晶合金干式變壓器。

（1）油浸變壓器：上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)政府強(qiáng)制性地采用S7系列低損耗配電變壓器，1998年12月31日國(guó)家淘汰S7變壓器，常用S9變壓器，目前出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的S10、S11變壓器，如S9-500KVA變壓器空載損耗為960W，負(fù)載損耗5100W，S11－500KVA變壓器空載損耗為600W，負(fù)載損耗5100W，S11變壓器空載損耗比S9平均降低30%左右。

（2）干式變壓器：干式變壓器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、防火阻燃等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用在對(duì)運(yùn)行安全有較高要求的場(chǎng)合，如高層建筑、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、工礦企業(yè)及隧道的輸配電。從早期的SCL變壓器到現(xiàn)在的SC8、SC9、SC10環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器，500KVA SC9變壓器空載損耗為1300W，負(fù)載損耗5160W，SC10變壓器空載損耗為1160W，負(fù)載損耗4880W，SC10變壓器空載損耗比SC9平均降低10%左右。

（3）非晶合金變壓器：1998年，上海置信電氣引進(jìn)GE公司的非晶合金技術(shù)生產(chǎn)了第一臺(tái)非晶合金變壓器，非晶合金變壓器以節(jié)能著稱(chēng)，但高昂的價(jià)格使之早期未能推廣，近幾年隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的成熟，生產(chǎn)成本也大幅降低。非晶合金變壓器類(lèi)型有非晶合金油浸變壓器和非晶合金干式變壓器。目前生產(chǎn)較多的非晶合金油浸變壓器是SH11-M，如SH11-M-500變壓器空載損耗為240W，負(fù)載損耗5100W，比S11油浸變壓器空載損耗降低60％。非晶合金干式變壓器為SCRBH11， 如SCRBH11-500空載損耗為450W，負(fù)載損耗4890W，SCRBH11-500空載損耗比SC10-500降低56％。

（4）SH11非晶合金油浸變壓器及SCRBH11非晶合金干式變壓器雖然非常節(jié)能，但具體使用時(shí)要綜合考慮初期投資、投資回收期等方方面面因素，目前隨著生產(chǎn)非晶合金變壓器技術(shù)的普及，生產(chǎn)成本越來(lái)越低，推廣使用非晶合金變壓器無(wú)論技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)上都切實(shí)可行(以下對(duì)SCRBH11非晶合金干式變壓器和SC10環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器進(jìn)行成本比較 )。

（5）實(shí)例：以下對(duì)SCRBH11非晶合金干式變壓器與SC10環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器進(jìn)行成本分析

A 變壓器運(yùn)行一年的電費(fèi)按下式計(jì)算

Cy={8600x［P0+(0.05xL0xSn)/100］+2200x［Pk+(0.05xUkxSn)/100］}x0.65

式中：Cy-變壓器運(yùn)行一年費(fèi)用（元） P0-空載損耗（Kw）

Pk-負(fù)載損耗（Kw） Sn-額定容量（KVA） Uk-短路阻抗百分比（%） L0-空載電流百分比（%） 8600、2200分別為變壓器全年空載、等效滿載（負(fù)荷系數(shù)相當(dāng)于0.5）小時(shí)數(shù)（h） 0.65-電價(jià)（元/Kw.h）

不僅要計(jì)算非晶合金變壓器運(yùn)行成本，還要計(jì)算SC變壓器運(yùn)行成本，求出二者差值

從表可見(jiàn)：變壓器容量越大，回收多投資金年限越短，因而采用節(jié)能型非晶合金變壓器大有作為。

2 照明節(jié)能

照明節(jié)能的基本原則是：保證不降低工作場(chǎng)所的視覺(jué)和功能要求，甚至要有所提高，在保證照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中的電能損失，最大限度的利用光能。

光效、光通維持率、平均壽命是三個(gè)重要參數(shù)。在相同功率下，光源的光效越高，光通維持率越高，壽命越長(zhǎng)，則越節(jié)能。

平均照度公式：Eav（平均照度）=F（燈具光通量）*n（燈具數(shù)量）*u（利用系數(shù)）*η（燈具效率）/A（面積）*k0 （照度補(bǔ)償系數(shù)）

（1）選用高效節(jié)能光源：以下以飛利浦燈具為例1) 室內(nèi)照明中盡量采用熒光燈，避免采用白熾燈，40w白熾燈光通量約283lx，壽命約1000h，36w熒光燈光通量約3300lx，壽命約15000h，36w熒光燈光通量是40w白熾燈的12倍，壽命是15倍，從公式1可以看出在同樣照度， u、η、A、k0相同情況下，采用熒光燈比白熾燈數(shù)量少12倍，燈壽命長(zhǎng)15倍，采用熒光燈更經(jīng)濟(jì) 2）在室外照明中，逐步減少高壓汞燈，在適合的場(chǎng)所推廣使用光效高、壽命長(zhǎng)、光通量大的高壓鈉燈和金鹵燈。如250w高壓汞燈光通量5500lx，壽命10000h，顯色指數(shù)為>40；250w高壓鈉燈光通量27000lx，壽命28000h，顯色指數(shù)為25；250w金鹵燈光通量19000lx，壽命10000h，顯色指數(shù)可達(dá)65；顯而易見(jiàn)，在對(duì)顯色性有要求的場(chǎng)所，采用金鹵燈比采用高壓汞燈更合理經(jīng)濟(jì)（同樣照度， u、η、A、k0相同情況下，采用金鹵燈比高壓汞燈數(shù)量少3.45倍，燈壽命長(zhǎng)相當(dāng)），采用金鹵燈更經(jīng)濟(jì)，在對(duì)顯色性無(wú)要求的場(chǎng)所，采用高壓鈉燈比采用高壓汞燈更合理經(jīng)濟(jì)（同樣照度要求下， u、η、A、k0相同情況下，采用高壓鈉燈比高壓汞燈數(shù)量少4.9倍，燈壽命長(zhǎng)2.8倍）。

（2）選用節(jié)能鎮(zhèn)流器：氣體放電燈光效高，但必須配備鎮(zhèn)流器才能正常工作，傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器是電感鎮(zhèn)流器，自身功耗大，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，生產(chǎn)的節(jié)能鎮(zhèn)流器有2類(lèi)，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、高頻（或低頻）電子鎮(zhèn)流器。如36瓦電子鎮(zhèn)流器和傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器相比，從功耗上分別節(jié)約5瓦，假如一天點(diǎn)亮7h，一年節(jié)電128千瓦時(shí)。

（3）選用高效燈具：燈具性能對(duì)節(jié)能至關(guān)重要，主要是燈具的效率和配光的選用，如果效率低、配光選用不合理，從公式1可以看出：u、A、k0、Eav相同情況下，η越大，n（燈具數(shù)量）越少，也就越節(jié)約電能，如燈具效率70%與50%相比，相同u、A、k0、Eav下，燈具效率50%時(shí)燈具數(shù)量要比燈具效率70%時(shí)燈具數(shù)量多40%，不僅增加投資，還增加了電能損耗。

（4）選用節(jié)能控制器。選用節(jié)能控制器的節(jié)能潛力基于2個(gè)方面：a.通常晚間電網(wǎng)電壓高于標(biāo)準(zhǔn)電壓，至使燈具超功率運(yùn)行，不僅亮度超標(biāo)，而且縮短了燈具壽命。b. 由于深夜的照明需求急劇減小，可以適當(dāng)降低亮度水平（符合照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和要求的亮度），通過(guò)對(duì)燈電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓調(diào)壓控制，可以節(jié)約更多的能源，同時(shí)延長(zhǎng)燈具壽命。節(jié)能器采用平衡電壓、降低亮度、諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償、從而達(dá)到改善電能質(zhì)量、綜合節(jié)電的效果，這種方式節(jié)電率達(dá)15～30％。婁底公路局于2003年對(duì)新星北路照明進(jìn)行改造（采用智能照明節(jié)能控制器）表明，可節(jié)電25%～40%

（5）智能照明控制系統(tǒng)：1）可以使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)將按先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作，這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。例如，當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)，自動(dòng)并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光，同時(shí)系統(tǒng)的移動(dòng)探測(cè)功能也將自動(dòng)生效，將無(wú)人區(qū)域的燈自動(dòng)關(guān)閉，并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。此外，還可以通過(guò)編程隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求。智能照明可將照度自動(dòng)調(diào)整到工作最合適的水平。例如，在靠近窗戶等自然采光較好的場(chǎng)所，系統(tǒng)會(huì)很好地利用自然光照明，調(diào)節(jié)到最合適的水平。當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)仍能自動(dòng)將照度調(diào)節(jié)到最合適的水平。總之，無(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內(nèi)照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平。2） 智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高頻率（40~70kHz）不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時(shí)的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí)，也提高了工作效率。3）傳統(tǒng)照明控制采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)，只有開(kāi)和關(guān)，而且只能一路一路地開(kāi)和關(guān)。而智能照明控制采用調(diào)光模塊，通過(guò)燈光的調(diào)光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同的燈光效果，在節(jié)能方面可比傳統(tǒng)照明控制節(jié)電20%以上。4）在智能照明控制系統(tǒng)中，通過(guò)系統(tǒng)人為地設(shè)置電壓限制，可避免或降低電網(wǎng)電壓以及浪涌電壓對(duì)燈具的沖擊，從而起到保護(hù)燈具，延長(zhǎng)燈具使用壽命的作用。

（6）充分利用天然光節(jié)約電能：利用各種集光裝置進(jìn)行采光，將天然光引入室內(nèi)進(jìn)行照明，如反射鏡方式、光導(dǎo)纖維方式、光導(dǎo)管方式，利用天然光措施同時(shí)結(jié)合人工照明，當(dāng)天然光對(duì)室內(nèi)照明照度可以達(dá)到要求時(shí)，關(guān)閉人工照明，只有當(dāng)天然光對(duì)室內(nèi)照明照度達(dá)不到要求時(shí)，開(kāi)啟人工照明，直到滿足照度要求。

3 其他方面節(jié)能措施

（1）選用節(jié)能電動(dòng)機(jī)：高效電動(dòng)機(jī)對(duì)節(jié)能效果相當(dāng)明顯，尤其大功率電動(dòng)機(jī)，如選用變頻變壓調(diào)速電動(dòng)機(jī)可節(jié)電30%。

（2）空調(diào)節(jié)能：一般來(lái)說(shuō)，空調(diào)耗能占到建筑能耗的50-60%，因此空調(diào)節(jié)能意義重大，目前流行的做法有以下幾個(gè)方案，優(yōu)化冷源設(shè)備的組合，提高部分負(fù)荷下制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率；充分利用天然冷源的新風(fēng)空調(diào)；減少循環(huán)水泵電機(jī)的能耗；減少風(fēng)機(jī)電耗；水系統(tǒng)采用變流量模糊控制變頻節(jié)能技術(shù)；使用智能控制系統(tǒng)；通過(guò)上述方案，使空調(diào)達(dá)最佳節(jié)能效果。

（3）提高功率因數(shù)，減少無(wú)功補(bǔ)償

（4）諧波治理：①諧波使變壓器的銅耗增大，包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大，這主要表現(xiàn)在鐵心中 的磁滯損耗增加，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。②諧波使導(dǎo)體的交流電阻增大，增加有功損耗；③增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率；因此治理了諧波，也就減少了各種損耗，達(dá)到節(jié)能效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能意義重大，節(jié)能有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有利于環(huán)境保護(hù)，可以節(jié)約社會(huì)資源，提高生活水平；節(jié)能工程是一個(gè)綜合性工程，需要從各方面考慮節(jié)能，從提高功率因數(shù)到選用節(jié)能變壓器到選用高光通量光源到選用高效燈具等等；在考慮選用各種節(jié)能設(shè)備同時(shí)，還要考慮初期投資、投資回收期，既不能因投資大而不考慮節(jié)能，也不能因?yàn)楣?jié)能而不考慮前期投資，而是需經(jīng)過(guò)綜合比較，設(shè)計(jì)出最佳方案，從而實(shí)現(xiàn)有實(shí)際意義的節(jié)能。