试论建筑电气设计中的节能方式

试论建筑电气设计中的节能方式
2005-5-24

摘要：文章阐述了建筑电气设计中的节能原则、节能方法，从变压器容量选择、功率因数补偿、照明调光设备、电动机起动设备选择等方面，论述电气设计中的几种节能方法。
关键词：电气节能　变压器损耗　功率因数　照明节能　变频调速　软起动器

由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源--电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：

1. 满足建筑物的功能　　即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。　

2.考虑实际经济效益　　节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。　　

3.节省无谓消耗的能量　　节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。

因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。　　

建筑电气节能的途径
1.减少变压器的有功功率损耗　　
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Ｐｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋβ２其中：　　△Ｐｂ--变压器有功损耗（ＫＷ）；　　Ｐｏ--变压器的空载损耗（ＫＷ）；　　Ｐｋ--变压器的有载损耗（ＫＷ）；　　β--变压器的负载率。　　Ｐｏ部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如Ｓ９、ＳＬ９及ＳＣ８等型油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于"取向"处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；４５°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。　　Ｐｋ是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从Ｐｋβ２用微分求它的极值，在β＝５０％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。因此，在８０年代中期设计的民用建筑，变压器的负载率绝大部分在５０％左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法有的设计人员一直沿袭至今。但是，这仅是为了节能，而没有考虑经济价值。举下例可看出其不可取的程度。

ＳＣ３－２０００ＫＶＡ的变压器，当β＝５０％时相对于β＝８５％时可节能为Ｐ＝１６．０１×（０．８５２－０．５２）＝７．５６ＫＷ，按商场最高用电小时计：每天１２小时，３６５天全营业，则总节约电能：Ｗ＝７．５６×１２×３６５＝３３１１３ＫＷ•ｈ。按营业性电价每度０．７８元计，则每年节约：３３１１３×０．７８＝２５８２８元。　　 按每千瓦的初装费投资：２０００ＫＶＡ变压器应是大型民用建筑，必然双电源进线，则初装费每ＫＶＡ为２２４０元，每年节能省下的电费只能提供（２５８２８／２２４０＝１１．５３）１１．５３ＫＶＡ的初装费。还有９８８．５ＫＶＡ的初装费，加上由于加大变压器容量而多付的变压器价格，由于变压器增加而使出线开关柜、母联柜增加引起的设备购置费，安装上述设备使土建面积增加而引起的土建费用，这是笔相当可观的投资，还没有计及折旧维护等费用。由此可见，取变压器负载率为５０％是得不偿失的。




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