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摘要:本文从合理地进行用电负荷计算、变压器的经济运行、合理设置计量装置等方面,对工业与民用建筑电气设计进行了探讨。并提出其节能设计的方法。
关键词:建筑电气;节能设计;计量装置
Abstract: this article from the rational to electricity load calculation, transformer, reasonable economic operation set up metrological equipment, etc., and the industrial and civil building electrical design are also discussed. And then presents the energy saving design method.
Keywords: electrical building; Energy saving design; Measurement device
中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：
在建筑设计方面, 应把能源消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。同时,节约电能,又不能片面降低标准和忽视安全,而应在保证使用的前提下,以提高能源利用率和综合效益为主要途径。
1、合理地进行用电负荷计算
用电负荷计算方法选择得当,会达到节材、节能的目的,若选择不当,会给用户带来不必要的投资和能源浪费。关于用电负荷计算方法宜按下列原则选取: 在方案设计阶段可采用单位指标法,在初步设计阶段及施工图设计阶段,宜采用需要系数法,对于住宅建设, 在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。
（1） 单位面积法单位面积法计算有功功率的公式为：
式中 ———单位面积功率(WPm2)；
S———建筑面积(m2)。
关于单位面积功率 P'e的取值, 目前, 我国内地民用建筑为10～35W/m2,香港地区为 10～60W/m2,内地一些主要旅游饭店或宾馆大约为 60～120W/m2,其中有空调的为 70～120W/m2,无空调的为 30～60W/m2。
（2）单位指标法
单位指标法计算有功功率的公式为：
式中:—单位用电指标.如W/户.W/人.W/床
N———单位数量,如户数,人数,床位数。
（3）需要系数法
①有功功率 、无功功率
式中:Kx———需要系数；
Pe———用电设备额定功率。
②配电干线或变电所的计算负荷：
式中:Ktp———有功功率同时系数,取 0.8～0.9;
Ktq———无功功率同时系数,取 0.93～0.97。
2 变压器的经济运行
通过变压器的经济运行, 能使电力系统有功损耗为最小,对于已投入运行的变压器,由实际负荷系数与经济负荷系数 Kjib差值情况即可认定运行是否经济,等于或相近时为经济,相关较大时肯定不经济。
要解变压器的经济负荷系数, 应先计算出设备无功损耗的电力系统引起有功率损耗的增加变量,为此,引入换算系数,无功功率经济当量(Kq)这一概念,表示电力系统每多输 1kW无功功率时,在电力系统中增加的有功功率损耗(kW)。Kq值与电力系统结构和计算点有关,
将变压器本身的有功损耗和无功损耗在电力系统中引起的有功损耗,称为变压器有功损耗的换算值。一台变压器在负荷为 S时的有功损耗换算值为：
、
式中：ΔPb———变压器的有功损耗;
ΔQb———变压器的无功损耗;
ΔP0———变压器的空载损耗;
ΔPd———变压器的短路损耗;
ΔQ0———变压器空载时的无功损耗增量;
ΔQe———变压器空载时的无功损耗增量;
Se———变压器的额定容量;
I0%———变压器空载电流与额定电流的百分值;
Ud%———变压器短路电压占额定电压的百分值。
要使变压器运行在经济负荷 Sjib下,就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值 ΔP/S为最小的条件,因此,设 可得变压器的经济负荷为：
（3）
变压器经济负荷为额定容量的比值, 称为变压器的经济负荷系数或最佳负荷系数,用 Kjib表示,由上式得变压器的经济负荷系数为：
（4）
一般变压器的经济负荷系数为 0.5～0.7, 对于负荷系数长期偏低的变压器,应该考虑换用较小容量的变压器,如果运行条件许可,两台(或两台以上)并列运行的变压器,可考虑在负荷低时切除一台,或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置,对双电源供电系统,宜用两路电源同时工作的方案,以减少线路损耗。
3 合理设置计量装置
民用建筑电器设计中的计量装置宜按下列原则设置:
（1）单元总配电箱设于首层,内设总计量表,层配电箱内设分户表,由总配电箱至层配电箱宜采用树干式配电,层配电箱至各户分户箱采用放射式配电。
（2）单位不设总计量表,只在分层配电箱内设分户表,其配电干线、支线的配电方式同上项。
（3）分户计量表全部集中于首层(或中间某层)电表间内,配电支线以放射式配电至户内。多层住宅照明计量应一户一表,其公用走道,楼梯间照明计量可采取:当供电部门收费到户时,可设公用电度表,如收费到楼总表时,一般不另设表。
4 合理选择电线及电缆截面
合理选择电线、电缆截面,在用电负荷计算时要尽可能算得准确,电线、电缆截面与保护开关的配合原则一般是:对于 25A以下的保护开关,电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值得 0.85 倍。对于 25A以上的保护开关,电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值的 1 倍。
5 照明节能
节约照明用电不能单靠减少灯具数量或降低功率, 要充分利用自然光,改善环境的反射条件,推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式。
5.1 应用高效电光源
在灯具悬挂较高的场所的一般照明,宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯,除特殊情况外,不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。灯具悬挂较低的场所照明采用荧光灯。除特殊功能建筑物(如博展馆、影剧院、高级饭店等场所)外,不宜采用白炽灯。
5.2 改善照明器的控制方式
照明器的控制, 要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待,尽可能做到使用方便,又为节电创造条件。
（1）面积较小的居住,办公用房或类似的房间,宜采用一灯一控或二灯一控的方式,在经济条件允许时可采用变光开关。
（2）面積较大的房间宜采用多灯一控的方式,当整个房间有均匀照度要求时,可采用隔一控一的方式,无均匀照度要求时可分区控制,此时,应考虑适当数量的单控灯。
（3）居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,照明器宜采用定时开关控制。
（4）在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电器照明,宜采用光电控制的自动调光装置, 以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱,保证室内照明的稳定。
（5）室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制,按预定的照度和预定的时间自动接通或断开电源。
6 结束语
关于民用建筑电气设计中的节能措施还有很多, 如提高电网功率因数,采用节能机电产品,智能化系统以及各工种之间的密切配合等。从民用建筑电气设计方面,只要掌握以上措施,便能达到节约能源的理想效果。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:建筑电气;节能设计;计量装置
Abstract: this article from the rational to electricity load calculation, transformer, reasonable economic operation set up metrological equipment, etc., and the industrial and civil building electrical design are also discussed. And then presents the energy saving design method.
Keywords: electrical building; Energy saving design; Measurement device
中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：
在建筑设计方面, 应把能源消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。同时,节约电能,又不能片面降低标准和忽视安全,而应在保证使用的前提下,以提高能源利用率和综合效益为主要途径。
1、合理地进行用电负荷计算
用电负荷计算方法选择得当,会达到节材、节能的目的,若选择不当,会给用户带来不必要的投资和能源浪费。关于用电负荷计算方法宜按下列原则选取: 在方案设计阶段可采用单位指标法,在初步设计阶段及施工图设计阶段,宜采用需要系数法,对于住宅建设, 在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。
（1） 单位面积法单位面积法计算有功功率的公式为：
式中 ———单位面积功率(WPm2)；
S———建筑面积(m2)。
关于单位面积功率 P'e的取值, 目前, 我国内地民用建筑为10～35W/m2,香港地区为 10～60W/m2,内地一些主要旅游饭店或宾馆大约为 60～120W/m2,其中有空调的为 70～120W/m2,无空调的为 30～60W/m2。
（2）单位指标法
单位指标法计算有功功率的公式为：
式中:—单位用电指标.如W/户.W/人.W/床
N———单位数量,如户数,人数,床位数。
（3）需要系数法
①有功功率 、无功功率
式中:Kx———需要系数；
Pe———用电设备额定功率。
②配电干线或变电所的计算负荷：
式中:Ktp———有功功率同时系数,取 0.8～0.9;
Ktq———无功功率同时系数,取 0.93～0.97。
2 变压器的经济运行
通过变压器的经济运行, 能使电力系统有功损耗为最小,对于已投入运行的变压器,由实际负荷系数与经济负荷系数 Kjib差值情况即可认定运行是否经济,等于或相近时为经济,相关较大时肯定不经济。
要解变压器的经济负荷系数, 应先计算出设备无功损耗的电力系统引起有功率损耗的增加变量,为此,引入换算系数,无功功率经济当量(Kq)这一概念,表示电力系统每多输 1kW无功功率时,在电力系统中增加的有功功率损耗(kW)。Kq值与电力系统结构和计算点有关,
将变压器本身的有功损耗和无功损耗在电力系统中引起的有功损耗,称为变压器有功损耗的换算值。一台变压器在负荷为 S时的有功损耗换算值为：
、
式中：ΔPb———变压器的有功损耗;
ΔQb———变压器的无功损耗;
ΔP0———变压器的空载损耗;
ΔPd———变压器的短路损耗;
ΔQ0———变压器空载时的无功损耗增量;
ΔQe———变压器空载时的无功损耗增量;
Se———变压器的额定容量;
I0%———变压器空载电流与额定电流的百分值;
Ud%———变压器短路电压占额定电压的百分值。
要使变压器运行在经济负荷 Sjib下,就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值 ΔP/S为最小的条件,因此,设 可得变压器的经济负荷为：
（3）
变压器经济负荷为额定容量的比值, 称为变压器的经济负荷系数或最佳负荷系数,用 Kjib表示,由上式得变压器的经济负荷系数为：
（4）
一般变压器的经济负荷系数为 0.5～0.7, 对于负荷系数长期偏低的变压器,应该考虑换用较小容量的变压器,如果运行条件许可,两台(或两台以上)并列运行的变压器,可考虑在负荷低时切除一台,或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置,对双电源供电系统,宜用两路电源同时工作的方案,以减少线路损耗。
3 合理设置计量装置
民用建筑电器设计中的计量装置宜按下列原则设置:
（1）单元总配电箱设于首层,内设总计量表,层配电箱内设分户表,由总配电箱至层配电箱宜采用树干式配电,层配电箱至各户分户箱采用放射式配电。
（2）单位不设总计量表,只在分层配电箱内设分户表,其配电干线、支线的配电方式同上项。
（3）分户计量表全部集中于首层(或中间某层)电表间内,配电支线以放射式配电至户内。多层住宅照明计量应一户一表,其公用走道,楼梯间照明计量可采取:当供电部门收费到户时,可设公用电度表,如收费到楼总表时,一般不另设表。
4 合理选择电线及电缆截面
合理选择电线、电缆截面,在用电负荷计算时要尽可能算得准确,电线、电缆截面与保护开关的配合原则一般是:对于 25A以下的保护开关,电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值得 0.85 倍。对于 25A以上的保护开关,电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值的 1 倍。
5 照明节能
节约照明用电不能单靠减少灯具数量或降低功率, 要充分利用自然光,改善环境的反射条件,推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式。
5.1 应用高效电光源
在灯具悬挂较高的场所的一般照明,宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯,除特殊情况外,不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。灯具悬挂较低的场所照明采用荧光灯。除特殊功能建筑物(如博展馆、影剧院、高级饭店等场所)外,不宜采用白炽灯。
5.2 改善照明器的控制方式
照明器的控制, 要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待,尽可能做到使用方便,又为节电创造条件。
（1）面积较小的居住,办公用房或类似的房间,宜采用一灯一控或二灯一控的方式,在经济条件允许时可采用变光开关。
（2）面積较大的房间宜采用多灯一控的方式,当整个房间有均匀照度要求时,可采用隔一控一的方式,无均匀照度要求时可分区控制,此时,应考虑适当数量的单控灯。
（3）居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,照明器宜采用定时开关控制。
（4）在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电器照明,宜采用光电控制的自动调光装置, 以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱,保证室内照明的稳定。
（5）室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制,按预定的照度和预定的时间自动接通或断开电源。
6 结束语
关于民用建筑电气设计中的节能措施还有很多, 如提高电网功率因数,采用节能机电产品,智能化系统以及各工种之间的密切配合等。从民用建筑电气设计方面,只要掌握以上措施,便能达到节约能源的理想效果。
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