节能方式在建筑电气设计技术上的应用

莫新强 陈木兰

摘 要:建筑电气设计在不影响使用要求的前提下,应遵行厉行节约的原则。随着国家综合国力的增强和人民物质文化生后水平的不断提高,建筑电气设计得到了更多人的关注,同时也得到了飞跃的发展。因此,建筑电气的节能成为重要的热门话题。本文将围绕“节能”的话题进行分析和研究。

关键词:节能设计供电系统照明设计

中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)05(a)-0068-01

1 供配电系统节能设计

1.1 变压器节能设计

变压器作为供电系统的主设备,它的节能设计至关重要。

首先,变压器应选择节能型的变压器,若S11和S10系列变压器,这类变压器专门是为节能而设计的,节能的效果显著。另外在设计时,要选择合理的变压器接线方式,并想尽办法平衡三相负载,使用时降低变压器的环境温度。其次,变压器应尽可能选在负荷的中心,这样可以节约大量的电力电缆,而且由于供配电距离短,电压降也会相对小很多,提高了有功功率和电能质量,这样不仅节省了大量电力资源,而且也降低了电力线路的投资成本。最后,变压器应选择合适的数量和容量。一般变压器的容量选择,都是根据用电总功率来确定的,变压器的容量不要超过用电总功率太多,一般工厂要求有20%的冗余,而建筑电气有10%的冗余就可以了,但是也要充分考虑到以后扩容的需要。否则,由于容量不够在进行投资,就不经济了。对于中型建筑场所,一般应选择两台以上的变压器,变压器可以通过联络柜进行切换,可以根据负载的情况选择经济的运行方式,不让变压器在轻载的条件下运行。

1.2 提高系统的功率因数

功率因数与节能是直接挂钩的,控制好功率因数,系统的能量损耗就小,系统保持优质经济的运行。提高功率因数有以下几种方法:一是可以提高用电负载率,由于照明负载比较稳定,而且不受人为控制,不在重点考虑范围内。这里主要谈电机的负载,在电机的选型上,在保证转速和设备稳定运行的前提下,可以选择极数较少的电机,在控制方式上可以选择变频控制,这样会使电机在负载很小时的功率因数提高。一般来说,负载率大于0.7的时候,变压器一次侧的功率因数会最高。二是采用无功补偿,一般在低压配电室室的末端放置电容柜(并联电容器),电容柜的无功功率一般按主变压器容量的20%～30%来计算,无功功率选择适当了,功率因数才能保持0.9以上,并且维系稳定。

2 照明节能设计

2.1 选择合理的配电箱和开关

照明的电源一般引自照明配电箱,而配电箱的规格很多,配电箱一般是按照照明回路的个数来选择的,所以照明回路的系统设计,必须要考虑到节约,不要留有太多的预留,开关尽可能选择节能型的。

2.2 合理选择光源

在选择光源上要选取高效能的光源,因为这种光源的发光效率比一般的照明灯要高出很多,节约大量的电能。

1)居住建筑光源的选择,对于卫生间、楼梯间适合选取节能效果较好的吸顶灯。对于家庭起居的场所,照明设计宜选用紧凑型的荧光灯。

2)商业建筑光源的选择,在教室、办公室以及化验室等需要较强、较集中照明的场所,宜选用细管径的直管形状的荧光灯;象银行、证劵交易所等商业场合,也特别适合选用这种荧光灯。

3)室外光源的选择,一般的商业和住宅小区及厂区的路灯,按照节能要求应首选高压钠灯。

2.3 灯具选择方面

办公类首先金属隔栅灯具;楼梯间和过道推荐选取透光率较高的吸顶灯;对于荧光灯所使用的镇流器一般选择节能好的电子型镇流器。

2.4 采用有利节能的控灯方式

一般说公共场合宜选集中控制,宾馆、旅店的电源应推荐选用节能控制型总开关。公司的会议室和员工的多功能活动室,应选择灯具和讲台距离比较远的分组控制。

3 电动机节能设计

电动机的节能设计主要是针对电动机的功率因数和工作效率。在选型上可以选择机械效率高的电机。在用电负荷上,尽量避免电机在空载和轻载方式下运行,有的地方选用变频器,依靠变频器的自动调速来提高电动的轻载,但是变频器也不要选择太多,它对电源电压的波形产生很大失真,而且还干扰一些弱电装置。电动机的节能需要工艺人员在运行中和操作中得到控制,所以,这对工艺操作人员提出了较高的技术要求。

4 建筑电气(电动机)节能实例

中央空调是现代高层建筑中耗能高(功率大)的电气设备,每年支付的电费也是非常“可观”的。随着各种环境的变化(季节、人流量),都将导致空调对室内热源控制的变化,另外,在空调系统中,冰冻水泵电机和冷却水泵的容量的设计都有很大的空间,是节能项目的一个很好的途径。

因为,冷却水泵和冷冻水泵的电机功率都是根据系统的最大的热负荷来制定的,所以应有较大的设计的余量和空间。

在空调系统设计时,冷冻水泵、冷却水泵的电机容量是根据建筑物的最大设计热负荷选定的,都留有一定的设计余量。一般来说,制冷实际需要的冷却水和冰冻水都要小于设计的流量,这样中央空调工作在小负荷、大流量和温差极低的场合。在进行设计之前,水泵通常会全速运行。这样,管道中的实际供水容量必须通过仪表阀门来进行调节,这样势必引起大量的损失,同时也给电极的运行带来很大的挑战,而且还做了许多无用功,浪费了电能。中央空调中的水泵电机的实际耗电量要站整个系统耗电量的30%～40%,这样电气的设计及改造就会产生很大的节电效果。

4.1 电气控制设计方案

中央空调系统的冷冻水泵和冷却水泵改造设计结构:它是基于下面的方案和思路考虑:首先分别在主机的蒸发器回水处、冷凝器出水和回水处共安装3支温度传感器,然后通过温度传感器的实时检测,测出管网内的实际温度,并以模拟信号(4～20mA标准信号)输出,反馈给系统的变频器内置PID、或空调控制器,输出对应的频率信号,最后由变频器驱动、自动调节水泵的转速,即调节各循环水的热交换的速度,最终实现对室内的恒温控制。

4.2 电气控制原理

对于冷冻水的循环系统,冷冻水的出水温度在正常情况下是由主机的制冷的效果来决定,一般来说都会比较稳定,这样冰冻回水的温度反映的是热负荷的情况。对于冷冻水泵的控制节能改造,可以取回水的温度来作为控制的目标,通过设计的变频器对冷冻水泵的流量来自动调节,实现对室内的温度控制。

建筑电气的节能设计意义深远,它是电气设计人员的神圣职责,既要考虑到用户需求又要考虑到经济、节能运行,如何处理好这个矛盾,具体问题具体分析,是一个深入探讨。令人深思的话题。如果在节能设计领域得到更深一步的提高,对于国家、企业甚至普通百姓和员工来说都是一件双赢的大好事。