節能方式在建筑電氣設計技術上的應用

莫新強 陳木蘭

摘 要:建筑電氣設計在不影響使用要求的前提下,應遵行厲行節約的原則。隨著國家綜合國力的增強和人民物質文化生后水平的不斷提高,建筑電氣設計得到了更多人的關注,同時也得到了飛躍的發展。因此,建筑電氣的節能成為重要的熱門話題。本文將圍繞“節能”的話題進行分析和研究。

關鍵詞:節能設計供電系統照明設計

中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號1672-3791(2012)05(a)-0068-01

1 供配電系統節能設計

1.1 變壓器節能設計

變壓器作為供電系統的主設備,它的節能設計至關重要。

首先,變壓器應選擇節能型的變壓器,若S11和S10系列變壓器,這類變壓器專門是為節能而設計的,節能的效果顯著。另外在設計時,要選擇合理的變壓器接線方式,并想盡辦法平衡三相負載,使用時降低變壓器的環境溫度。其次,變壓器應盡可能選在負荷的中心,這樣可以節約大量的電力電纜,而且由于供配電距離短,電壓降也會相對小很多,提高了有功功率和電能質量,這樣不僅節省了大量電力資源,而且也降低了電力線路的投資成本。最后,變壓器應選擇合適的數量和容量。一般變壓器的容量選擇,都是根據用電總功率來確定的,變壓器的容量不要超過用電總功率太多,一般工廠要求有20%的冗余,而建筑電氣有10%的冗余就可以了,但是也要充分考慮到以后擴容的需要。否則,由于容量不夠在進行投資,就不經濟了。對于中型建筑場所,一般應選擇兩臺以上的變壓器,變壓器可以通過聯絡柜進行切換,可以根據負載的情況選擇經濟的運行方式,不讓變壓器在輕載的條件下運行。

1.2 提高系統的功率因數

功率因數與節能是直接掛鉤的,控制好功率因數,系統的能量損耗就小,系統保持優質經濟的運行。提高功率因數有以下幾種方法:一是可以提高用電負載率,由于照明負載比較穩定,而且不受人為控制,不在重點考慮范圍內。這里主要談電機的負載,在電機的選型上,在保證轉速和設備穩定運行的前提下,可以選擇極數較少的電機,在控制方式上可以選擇變頻控制,這樣會使電機在負載很小時的功率因數提高。一般來說,負載率大于0.7的時候,變壓器一次側的功率因數會最高。二是采用無功補償,一般在低壓配電室室的末端放置電容柜(并聯電容器),電容柜的無功功率一般按主變壓器容量的20%～30%來計算,無功功率選擇適當了,功率因數才能保持0.9以上,并且維系穩定。

2 照明節能設計

2.1 選擇合理的配電箱和開關

照明的電源一般引自照明配電箱,而配電箱的規格很多,配電箱一般是按照照明回路的個數來選擇的,所以照明回路的系統設計,必須要考慮到節約,不要留有太多的預留,開關盡可能選擇節能型的。

2.2 合理選擇光源

在選擇光源上要選取高效能的光源,因為這種光源的發光效率比一般的照明燈要高出很多,節約大量的電能。

1)居住建筑光源的選擇,對于衛生間、樓梯間適合選取節能效果較好的吸頂燈。對于家庭起居的場所,照明設計宜選用緊湊型的熒光燈。

2)商業建筑光源的選擇,在教室、辦公室以及化驗室等需要較強、較集中照明的場所,宜選用細管徑的直管形狀的熒光燈;象銀行、證劵交易所等商業場合,也特別適合選用這種熒光燈。

3)室外光源的選擇,一般的商業和住宅小區及廠區的路燈,按照節能要求應首選高壓鈉燈。

2.3 燈具選擇方面

辦公類首先金屬隔柵燈具;樓梯間和過道推薦選取透光率較高的吸頂燈;對于熒光燈所使用的鎮流器一般選擇節能好的電子型鎮流器。

2.4 采用有利節能的控燈方式

一般說公共場合宜選集中控制,賓館、旅店的電源應推薦選用節能控制型總開關。公司的會議室和員工的多功能活動室,應選擇燈具和講臺距離比較遠的分組控制。

3 電動機節能設計

電動機的節能設計主要是針對電動機的功率因數和工作效率。在選型上可以選擇機械效率高的電機。在用電負荷上,盡量避免電機在空載和輕載方式下運行,有的地方選用變頻器,依靠變頻器的自動調速來提高電動的輕載,但是變頻器也不要選擇太多,它對電源電壓的波形產生很大失真,而且還干擾一些弱電裝置。電動機的節能需要工藝人員在運行中和操作中得到控制,所以,這對工藝操作人員提出了較高的技術要求。

4 建筑電氣(電動機)節能實例

中央空調是現代高層建筑中耗能高(功率大)的電氣設備,每年支付的電費也是非常“可觀”的。隨著各種環境的變化(季節、人流量),都將導致空調對室內熱源控制的變化,另外,在空調系統中,冰凍水泵電機和冷卻水泵的容量的設計都有很大的空間,是節能項目的一個很好的途徑。

因為,冷卻水泵和冷凍水泵的電機功率都是根據系統的最大的熱負荷來制定的,所以應有較大的設計的余量和空間。

在空調系統設計時,冷凍水泵、冷卻水泵的電機容量是根據建筑物的最大設計熱負荷選定的,都留有一定的設計余量。一般來說,制冷實際需要的冷卻水和冰凍水都要小于設計的流量,這樣中央空調工作在小負荷、大流量和溫差極低的場合。在進行設計之前,水泵通常會全速運行。這樣,管道中的實際供水容量必須通過儀表閥門來進行調節,這樣勢必引起大量的損失,同時也給電極的運行帶來很大的挑戰,而且還做了許多無用功,浪費了電能。中央空調中的水泵電機的實際耗電量要站整個系統耗電量的30%～40%,這樣電氣的設計及改造就會產生很大的節電效果。

4.1 電氣控制設計方案

中央空調系統的冷凍水泵和冷卻水泵改造設計結構:它是基于下面的方案和思路考慮:首先分別在主機的蒸發器回水處、冷凝器出水和回水處共安裝3支溫度傳感器,然后通過溫度傳感器的實時檢測,測出管網內的實際溫度,并以模擬信號(4～20mA標準信號)輸出,反饋給系統的變頻器內置PID、或空調控制器,輸出對應的頻率信號,最后由變頻器驅動、自動調節水泵的轉速,即調節各循環水的熱交換的速度,最終實現對室內的恒溫控制。

4.2 電氣控制原理

對于冷凍水的循環系統,冷凍水的出水溫度在正常情況下是由主機的制冷的效果來決定,一般來說都會比較穩定,這樣冰凍回水的溫度反映的是熱負荷的情況。對于冷凍水泵的控制節能改造,可以取回水的溫度來作為控制的目標,通過設計的變頻器對冷凍水泵的流量來自動調節,實現對室內的溫度控制。

建筑電氣的節能設計意義深遠,它是電氣設計人員的神圣職責,既要考慮到用戶需求又要考慮到經濟、節能運行,如何處理好這個矛盾,具體問題具體分析,是一個深入探討。令人深思的話題。如果在節能設計領域得到更深一步的提高,對于國家、企業甚至普通百姓和員工來說都是一件雙贏的大好事。