关于高层建筑电气节能技术的探究

2015-10-31陈锦川

建材与装饰 2015年17期

关键词：镇流器荧光灯照度

陈锦川

（中国江西国际经济技术合作公司　江西　南昌　330000）

关于高层建筑电气节能技术的探究

陈锦川

（中国江西国际经济技术合作公司江西南昌330000）

近年来，随着我国社会经济和城市化进程的不断发展，高层建筑也越来越多。在高层建筑设计与施工中，因为高层建筑内的电气设备众多，用电负荷大，配电质量要求较高，所以造成的能源浪费也比较多。给国家本来就很紧张的能源情况提出了新的问题。加强节能工作势在必行。本文就结合多年工作经验，针对高层建筑电气节能技术及措施进行了阐述。供同行参考。

高层建筑；照明节能；电气节能；节能措施

引言

随着我国经济的快速发展，节能成了当今的必然要求。节能是一项具有长远眼光的战略措施，也是持续发展的内在要求。据调查显示，在我国建筑物能耗是总能耗的30％以上，并呈逐年上升趋势，其中建筑电气是主要的能源消耗体。建立节约型社会，已经发展为我国的一项基本国策。如何在建筑物的电气节能设计中既满足节能效果，又满足节约能耗的要求，对于广大设计工作者来说，是一个必须解决的难题。本文从建筑照明及其控制的节能、建筑智能控制的节能、供配电系统及电器产品的节能入手，结合民用建筑设计的特点阐释“电气节能措施”的应用和选择。

1　建筑照明及其控制的节能措施

建筑物为了满足人们办公及日常生活基本需求的特征，叫做建筑物的基本功能，表现在以下几个方面：①保证人们在建筑中能够舒适安全的生活和工作，这要求建筑物的用电环境、照度、显色指数和色温的运行状态要保持稳定；②空调的工作效果可以保持室内舒适的要求；③可以满足某些特殊场所的特殊用电需求，如餐饮娱乐场所的设施用电、多功能展厅的工艺用电等；④保证电力通道畅通无阻。

1.1照度选择要合理

对建筑电气进行设计时，照度的选择是节约照明能耗的一个重要方面。根据《电气设计规范》，很多场所的照度值分为三值（如表1）。所以在进行设计时中，应根据地点的不同，恰当地选择照度，高照度值的照明设备要减少用量，尽量多使用低照度值的照明设备，达到节能的目的。

表1　公共场所照度标准值

1.2选择导线材质

据统计，电能在照明线路上的损耗能达到整个电能损耗的4％以上。导致电能在线路中损耗的最主要因素就是导线的材质选择。由于作为传导线路的材质存在电阻，所以当电流通过导线的时候，必然会发生功率损耗[3]。下面将以铝芯线和铜芯线线路为例，对功率损耗进行对比实验，实验的具体过程和参数如下：

分别在长度为10m的铜芯导线和铝芯导线上传输2kW输出功率的电能，电压都是220V，假设两组导线的温度都是60℃，对各自线路上的有功损耗进行测算。测得两组导线的电阻分别是：0.00827Ω和0.013549Ω。利用公式计算，得到如表2的结果。

表2　两组导线的计算汇表

由表2的结果可知，同样在2.5mm的导线上传导2kW功率的电能，铜芯线每10m铝芯线的损耗量要比铜芯线多37％左右。由此可见，减少西路损耗对于节能设计非常重要。通过△P=Ijs2R的计算可知，只有在线路电阻减少的基础上，才能使线路损耗减少。由公式R=ρ·L/S可以推导出相应的措施来减小电阻：设计时要选用电阻较小的导线，以铜芯线为最佳；减少导线长度；加大导线截面。

1.3电光源选择要合理

满足了照度以及显色性基本要求的前提下，还要合理地选择电光源。选择电光源时，要尽可能选择效率高、污染少的电光源。这样既可以提高照明的质量，也可以保护用户的视力。在劳动生产率提高的前提下，加强了能源的利用率，达到了减少能耗的目的。所以，选择合理的电光源至关重要。

在确定了平面照度以后，要根据实际用户从照明中的显色性、色温、频闪、起动情况等方面的具体要求出发，选择最合适的电光源，达到节能的目的。比如：体育场馆比较适合选用显色性比较高的高压纳灯和汞灯集合的混合光源；车站、码头和机场的候客厅选择使用三基色荧光灯比较合适，因为这种电光源具有发光效率高、显色性强、色温广的特点，比较适合这种面积较大的开放式的场所。按照《建筑电气》的有关原则规定，在办公楼、教室和住宅等民用建筑中，设计时应该使用荧光灯，并且应该优先考虑荧光灯和细管荧光灯。在表3中不难看出，荧光灯在发光效率上可以达到普通白炽灯的四倍，即10W荧光灯的发光效率和40W的白炽灯一样，忽略镇流器损耗，与白炽灯相比，荧光灯的节能效率在60％以上，其节能效果十分明显。

表3　荧光灯、白炽灯和节能荧光灯相关参数

1.4选择合理的灯具

选择灯具，对于提高光源的利用效率、降低能耗有着非常大的作用。在进行建筑设计时，灯具的选择不能仅仅只考虑装饰性和美感，也要考虑到节能的要求。尽量选择广通比例较高、控光性能较好的灯具[5]；同时，也要注重灯具附件的选择，尽量选择光源匹配性能比较高的节能附件。下面以荧光灯镇流器的对比为例，见表4。

表4　三种荧光灯镇流器的性能对比

在功率因素方面，电子式镇流器（0.93～0.99）超出电感式镇流器（0.42～0.66）近一倍；在功率损耗方面，电子式4.5W，电感式9.8W，也小了一倍之多。此外，电子式的镇流器还具有起动快、无频闪、起动电压低、噪音小、有电压保护功能等优点。电子式相比于节能型镇流器，可靠性较高，而且价格适中。从以上分析可知，为了减少能耗，节约能源，应该选择电子式和节能型两种镇流器，不要选择传统型镇流器。

2　供配电系统及电器产品的节能措施

2.1合理设计供配电系统

（1）根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于三级。

（2）变电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损失，企业内部变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，切除部分变压器，从而降低损耗，这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。

（3）根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，其接线应能适应负荷变化时，按经济运行原则灵活投切变压器。对分期投产企业，宜采用多台变压器方案，避免轻载运行增大损耗。

（4）按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定经济电流密度。

2.2提高功率因数.减少电能损失

（1）提高功率因数的意义：①可减少线路损失；②可减少变压器的铜损；③可减少线路及变压器的电压损失；④可以增加发配电设备的供电能力。

（2）提高功率因数的措施：①减少供电设备的无功消耗，提高企业的自然功率因数；②用静电电容器进行无功补偿。

2.3电力电缆的选择

（1）电力电缆材质的选择：电缆线路的有功电能损耗为Wt= Pt·τ其中，Pt为三相线路中有功功率损耗，τ为最大负荷年损耗小时数。而参数Pt主要取决于线路的电阻和感抗，即导体材质、截面积及绝缘形式。相对于铝导体，铜导体的导电率高且能耗低，因此，铜芯电力电缆在工程设计中被广泛使用。

（2）按经济电流密度选择：选择导线既要考虑经济性，又要考虑安全性。导线截面大，线损就小，但会增加投资；导线截面小，线损就大，满足不了今后发展的需要，而且安全系数降低。在实际工作中，最好的办法就是按经济电流密度来选择导线的截面面积。电缆截面的选择另一个方面是技术条件。按经济电流密度条件及技术条件选择结果的比较：通常按经济条件选择的截面大于按技术条件选择的截面1～2级，但也有按热稳定等技术条件选择的截面大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济电流条件，取二者截面较大者。简化设计程序时。按允许载流量所选的截面放大1～2级，基本上能接近按经济电流条件所选择的结果。从发展的角度看，按经济条件选择电缆有利于电缆的节能降耗。

2.4配电变压器的节能措施

变压器节能的实质就是降低损耗、提高运行效率。作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域。由于容量和数量很大、运行时间长，总损耗也相当大，因而，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力。不应使变压器长期处于过负载状态下运行，其经常性负载应以在变压器额定容量的60％为宜，考虑用户发展等因素，可预留15～25％的余量；另一方面，某一型号或系列的变压器，新型号的自身功耗应比前一个型号低10％，选择高效节能产品，是改善高层建筑的经济效益的重要途径。

2.5节电装置的应用

自动稳压型交流电源集中控制节电装置。采用“电磁平衡原理”节电技术，通过装在内部的LC无源滤波器抑制高次谐波造成的系统发热和损耗.吸收系统内部的失真电能并转化成为有用电能。通过装置本身的感抗和负荷系统的感抗形成互感，可提高负荷系统电能的利用率。即提高功率因数。