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2004年12月1日开始实施的《建筑照明设计标准>>(GB50034—2004),对照明节能提出了严格的要求,其中第6,1,2~6,1,7条均为强制性条文,需按照功率密度值严格执行。由于按照功率密度值进行计算时,没有考虑到现在灯具产品均为节能产品,灯具的光通量较高,因此,在设计中是先按照规范规定的照度值设计房间或场所安装灯具的数量之后,再按照对应场所的功率密度值进行验算,以不超过标准规定的功率密度限值为合格,低于功率密度值则更为节能。
2,电气设备的选择
2,1照明光源的选择
根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和价格选择高效节能型光源。现在通常使用的T5、T8荧光灯管比以往的普通荧光灯管在单位功率上的光通量要大很多,这能够有效的节能。
在室外环境设计中,水底灯、埋地灯、台阶灯等均使用LED光源。对于气体放电灯等功率因数较低的光源,进行就地补偿,补偿后的功率因数不小于0.8。
2,2灯具镇流器的选择
自镇流荧光灯配电子镇流器,直管型荧光灯配电子镇流器或节能型电感镇流器,高压钠灯、金属卤化物灯配节能型电感镇流器;在大电压偏差的场所,宜配恒功率镇流器;功率小者可配电子镇流器。
2,3负荷计算及变压器的选择
2,3,1负荷计算
a,选择变压器容量时,一般应使变压器的经常性负载以在变压器额定容量的60%为宜。选取容量和电力负荷相适应的变压器,使变压器设计的负荷率在80%左右。
b,根据负荷的性质和工作的情况合理分配变压器所带负荷的回路。如:中央空调的负荷应和照明、动力负荷分开设置在不同的变压器。因为,空调负荷在秋冬季节会停止使用,这样空调变压器便可以停止使用,有利于保证变压器的运行负荷率。
c,负荷回路需要系数的选取:本工程宿舍部分用电均为单相人户,由于学校的宿舍和住宅性质的单身公寓不同,学生晚间在教学楼上自习的比较多,因此需要系数可以比单身公寓取的小一些,单身公寓一般需要系数取0.6~0.7,本工程学生宿舍的需要系数取值为0.5。投入使用至今没有出现过不良状况。
需要系数的选取对于经济比较发达和比较热的地区一般按照设计手册规定的值进行选取,其他地区可以按略低于规定的值进行选取。
d,变压器同期系数的选取:本工程在设计过程中将教学楼和宿舍楼的用电负荷尽量均匀的设置在同一变压器内,由于一个学生不会同时出现在宿舍和教学楼内,这样计算变压器时的同期系数可以选择的小一些,本工程的同期系数取值一般为0.75~0.8。
合理的选择需要系数及同期系数能够有效的减小变压器的设计容量,从根本上达到节能的目的。
2,3,2变压器的选择
在整个供电系统中,配电变压器所占比重最大,因此选择低损耗的变压器对电力系统节能具有非常重要的意义。被中国节能协会作为“新型节能产品”予以重点推广的SGBll一R系列卷铁芯干式变压器比SC(B)9系列产品年耗电量平均降低10.85%。由于SGB11系列变压器的卷铁心结构改变了传统的叠片式铁芯结构,使空载损耗降低20%~35%,空载电流减少60~80%。因此,SGB11系列变压器在减少损耗方面起到非常重要的作用。这种产品性能价格比是目前变压器产品中最佳的,从节能的角度考虑本工程优先选择了这种节能型变压器。
2,4电缆的选择
这里所指的能源并不应该单纯指电能,而是自然界中存在的各种可再生和不可再生的能源的总称,因此金属的使用也纳入了本文的讨论范围内。在建筑电气材料中用量最大的应该是电缆和电线了。如何能够节省电缆和电线的使用量,也是节省能源的主要方面。
电缆截面选择的方法主要有两种;按照持续允许电流选择和按经济电流密度选择。当年最大负荷使用小时数相同的情况下,按后者选择的电缆通常比按前者选择的电缆截面大,这样不利于节约金属的使用量。
下面举例说明。在线路较长的情况下,照明配电箱计算电流为42A,选择配电箱上一级断路器额定电流为63A,此时按持续允许电流选择电缆并验算了电缆电压降的情况下,确定的电缆规格为YJV—1kV—5x16,而按照经济电流密度选择电缆规格为YJV—1kV~4x35+1x16,很明显后者选择的电缆截面要大很多。
因此参照样本上电缆载流量的值。按照经济电流选择电缆截面的大小更能节约金属使用量。
3,照明控制方式的设计
3,1充分利用天然光,并根据天然光的照度变化,决定电气照明点亮的范围。根据照明使用的特点,采取分区控制或适当增加照明开关点。如:一般办公室和教室的灯具布置是按照平行于窗户方向布置和控制灯具的,而书库则是按照与书柜的水平方向布置并控制灯具的。
3,2公共走道灯具及应急照明灯均可采用声光控开关。
本工程的综合楼为二类高层建筑,走道照明均采用节能自熄开关,并对电梯厅和楼梯间的灯具采取了应急时能强制点亮的控制措施。图1、图2为应急时强制点亮控制原理图。
3,3校区的室外环境电气设计,根据不同的时间和不同的气氛,设置了多种灯光场景,如:平时、节假日、重大节日等,开启灯具的数量是不同的。平时则按后半夜和前半夜两个时段开灯,每天进入后半夜时可关掉景观照明,仅维持主要功能照明即可。
3,4对于大型的停车场、办公楼、会议室和观众厅等场所还可以通过设置楼宇自动控制系统对灯具进行控制,从而达到节能的目的。
建筑电气的节能措施还有很多方面,本文仅对此校园工程涉及到的方面进行了阐述。
4,结束语
电气节能的设计无论是在供配电系统还是在用电设备和材料的选择上,都有着很大的节能潜力。为实现节能的目的,对于我们电气设计人员来说就需要更加深刻的了解供、配电系统的设计原理,使整个系统能够工作在经济运行状态。同时,还要及时熟悉各种新型节能电气产品及控制系统,在设计中尽量采用节能产品。这样才能从根本上达到建筑电气节能的目的。
1)统筹兼顾。在钢铁企业电气节能设计上应该充分考虑该企业各方面的需求,例如设备、照明、工艺、冷却、通风等,既要注重钢铁企业整体的电气节能,又要兼顾各个部门的能源需求是否得到满足。
2)科学合理。节能设计中并不能盲目地追求能源需求的减少,而增加企业的投资。在考虑科学合理地引进节能设备的同时也要考虑企业的效益,以保证企业经济能够稳定地发展。
3)技术优先。在企业选择电气节能设计时,应该重点考察设计的技术含量,充分利用先进的技术,发挥技术的带动作用,实现企业全面的资源节能。
2钢铁企业电气节能设计一般措施
2.1电变压器配置
配备合适的节能变压器能够有效地为钢铁企业降低电气能源的耗损,选择配电变压器应该以空载耗损和负载耗损的耗损参数为主要依据。以我国目前主要配备的配电变压器型号为例,S9型号的配电变压器相比以往的S7系列,不论在空载或负载耗损上都要降低约10%,而S11系列比S9又要降低近30%,这也就是说钢铁企业如果选用优质的配电变压器,其带来的节能效果是较为显著的。例如,企业将原本的S9型更换为S11型,在降低企业电气能耗的同时,增加的设备成本为约15%,那么企业的设备成本在3年内便可以通过节约的能源收回,以一个普通的变压器使用年限计算,一台S11型号的配电变压器在使用期内可以为企业节约能源近130000kWh,也就是说企业将减少约80000人民币的支出。对于普遍需要配备大量变压器的钢铁企业来说,其为企业带来的经济效益相当可观。除了更换适合的配电变压器,企业也需要为配电变压器创造良好的工作环境,使其发挥出应有的效益。企业对变压器的合理使用、使用温度等影响了变压器的使用寿命,例如,普通变压器的使用寿命会随使用温度的升高而减少,因此S11型号的变压器使用温度不应该超过85°C,这就要求企业充分考虑变压器的运行环境,拥有良好的通风条件,避免光照直射,及时采用移动风机进行散热或者安装空调设备进行降温。选用先进的变压器对企业节能是有效的,但这并不意味着需要一味追求先进的变压器,而是需要根据企业实际情况进行合理选用,才能为企业带来最大的经济效益。
2.2供电线路设计
供电线路是直接造成电气能源耗损的主要因素,线路耗损主要分为路径耗损、用材耗损和导线截面耗损,钢铁企业主要通过这三大方面降低供电线路的电力耗损,达到节约电气能源的目的。在改善路径方面,选择合理的输送电路,改善企业电网的布置,将电源靠近负荷中心,以减少线路迂回,缩短输电路径是主要的方法。提高电路的绝缘性,减少电力的流失同样是关键,不仅能够有效地改善节能状况,并且保证了企业用电的安全。在用材上,尽量在温差较大的线路连接点使用节能的金具,数据显示,一个连接点金具能够造成约15W的能源损耗,因此节约电气能源在连接点金具使用材质上还拥有巨大的潜力。在改善导线截面上,企业需要选用合理的型号,充分考虑导线截面对能源损耗以及投资成本的影响,使用经济适用的导线截面。
2.3电力系统设计
电力系统对电气能源的损耗主要表现为系统的总体与个体部分负荷不平衡,配电系统的电流过小或者找出额定都会造成电力损耗的大量增加,尤其是变压器的三相负荷不平衡。这就要求企业在设计配电的系统时,能够有效运用无功补偿技术和滤波节能技术,例如SVC(无功动态补偿装置)和SVG(高压无功发生器)等,合理运用这类技术进行配电系统设计,不仅节省了企业电气资源,也保障了供电的质量。
2.4用电设备设计
选用节能较好的电机设备也是节约电力的一大方法,取缔已经被淘汰的老型号电机,使用YX、HJN等新型电机,在降低原有的能源损耗的同时,也能使效率得到提升。价格虽然相比老型号略高,但是所节约的能耗很快就能与成本持平,并在以后的发展中有所收益。因此,不但不会给企业经济造成负担,相反节约下来的能源费用能够给企业带来明显的经济效益。
2.5高压变频设计
对于钢铁企业来说,在生产过程中温度较好,并且产生大量污染环境的气体,企业必须对这些废弃物进行处理,这就需要运用引风机将其从工厂排放以便回收利用,但是引风机也是钢铁企业电气能源消耗的主要源头之一。由于引风机本身并不时常需要满负荷运转,只要保证其在不需要运作时保持低速运行,就能够为企业节约很大一笔能源开支。所以为引风机设计合理的高压变频电力系统,既能够保证钢铁企业生产的顺利进行,又能够降低生产用电消耗。只要对高压变频器进行合理的安装,对企业的电机也能够起到很好的保护作用。
2.6照明设计
在钢铁企业的照明设备中,节能也是比较可行的。一般来说,在生产上,建议企业以金属卤化物灯代替高压汞灯,不仅能够保证照明效果,还能节约相当大部分的电力能源。在生活工作用电上,建议企业使用自镇流式紧凑型荧光灯,它不仅适合不同的配电环境,还为企业节约了相当大一部分的电费。太阳能光伏照明工具在钢铁企业生产道路上的使用也是为企业节能的较好设备,但由于投资成本较高,企业可以根据自身经济情况考虑使用。因此,将企业的照明设备按照不同的生产用途进行相应的划分也是节能设计的必要方法。
3结束语
①在设计时,要高度重视照明质量,遵循节能的要求,不可因提倡节能而降低建筑照明质量。要严格遵守GB50034—2004《建筑照明电气设计标准》中的规定,保证电气设计的安全性和节能性,进而实现电气照明绿色化设计。要通过绿色化电气设计提高建筑使用者的生活质量,并在此基础上减少能源的消耗量。例如,在设计照明水平时,应将视觉工作的需要作为参考指标,在使用高光效建筑光源时,应考虑光源的显色性要求,尽量避免使用可能会产生眩光效应的节能灯具。另外,在电气设计中,要将人工照明与自然采光等有效结合起来。
②要保证照明电气设计的经济性。建筑照明节能设计方案具有经济适用、节约成本的特点,它能够合理控制电气照明系统的耗能情况,避免浪费。此外,在设计照明电气系统时,应坚持“节约能源、保护环境、以人为本”的原则,不可因节能而过度追加投资,要保证在短时间内通过照明节能回收电气设计中增加的投资。
2建筑照明电气节能设计分析
2.1照明配电系统的节能设计
在设计建筑照明的配电系统时,可以从变压器的节能设计和线路导体选择2方面入手。
2.1.1变压器的参数设计
①选择节能式变压器,减少空载损耗和负载损耗。
②根据照明要求,适当加大变压器的实际容量,减小负载率(Sj/S)。要将负载率控制在0.60~0.75之间,避免因为负载率太小而增加变压器成本,或因负载率过大而增大电能损耗。此外,还应适当提高变压器的功率因数,避免计算负荷变大和运行时间增加。一般情况下,应保证功率因数>0.9.
2.1.2选择照明电气线路导体
电气线路导体材料和截面是影响电能损耗的重要因素。为了实现照明节能,对于室内照明的电气线路,可以选择电阻率较低的铜导体。在导体截面方面,可以根据建筑电气安全设计的要求,适当增大导体的截面。在此过程中,应保证电缆和导线载流量比照明线路计算电流大,各段线路的电压损失总和应比允许值小,同时,要确保照明灯具端的电压符合建筑照明规定值。此外,应适量提升线路功率因数,以便降低能耗,实现节能。
2.2合理选择镇流器
在建筑照明系统中,镇流器会影响到照明能效和照明质量,因此,合理选择照明镇流器也是照明电气设计中的重要内容。在选择镇流器时,尽量避免选用大功耗普通电感型镇流器。对于金卤灯和高压钠灯,可以采用节能电感型镇流器实现照明控制,而对于直管型荧光灯,则应采用电子型镇流器。对于建筑照明中常用的荧光灯,在选择照明镇流器时,应控制好能效值。电子型镇流器在向灯管供给高频电流时,高频电流一般为几十千赫,灯管光效比工频高10%左右。同时,因为电子型镇流器的自身功率较小,所以,在进行电气节能设计的过程中,可以优先考虑选用电子型镇流器。在选择照明镇流器时,还要考虑功率因数、谐波和性能因素。电子型镇流器所产生的电流谐波一般高于电感型镇流器,对于谐波限值,在设计时,应严格遵守GBN17625.1—2003中的规定。例如,对于建筑工程中的C类照明设备,其允许谐波限值如下:当谐波次数为2时,基波频率允许的最大谐波电流源与输入电流的百分比应为2%;如果谐波次数为5,则其相对应的百分比为10%;如果基波次数为9,则其相对应的百分比为5%;当谐波次数为11~39时,其相对应的百分比为3%.在功率因数方面,如果灯具的功率在25W以上,则电子型镇流器的功率因数>0.95;如果灯具功率<25W,则电子型镇流器功率因数一般仅为0.55~0.60.在设计时,如果需采用电子型镇流器,则应保证灯具功率>25W。此外,在经济性能和使用性能方面,电感型镇流器价格相对较低,并且使用寿命长,但是,它无法调光,并且在高频状态下频闪效应较大;而电子型镇流器能够调光,并且在高频状态下的频闪效应较小。综上所述,在进行电气设计时,可以根据实际情况选择照明镇流器。
2.3照明光源的节能设计