民用建筑电气节能设计方法探讨

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  摘要:我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,这两者之间的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。《中华人民共和国节约能源法》指出“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略”。而电力是民用建筑中的主要能源,本文笔者在满足建筑原有功能的前提下,从电负荷变压器的经济运行到照明用电的节能设计以及智能建筑控制系统的应用等方面介绍了民用建筑电气节能设计的主要方法。
  关键词:经济结构;节约资源
  : the rapid economic growth in our country, the construction made great achievements, but also paid a huge price resources and the environment is destroyed, the increasingly sharp contradiction between the two, the masses reacted strongly to environmental pollution problem. This kind of situation and unreasonable economic structure, extensive growth mode, is directly related. Don't speed up the adjustment of economic structure and transformation of the mode of growth, resources can not support, the environment can hold, society, cannot afford to sustain economic development. Only insist on the economical development, clean development and safe development, to achieve sound and rapid economic development. To further strengthen energy conservation and emissions reduction work and deal with the urgent needs of the global climate change. The energy conservation law of the People's Republic of China pointed out that "resource conservation is a basic national policy of our country. National implementation of conservation and development simultaneously, give top priority to conservation of energy development strategy". And electricity is the main energy in the civil buildings, this article the author on the premise of satisfying building the original function, from the electric load of transformer economic operation to lighting energy saving design, and the application of intelligent building control system of the civil construction electrical energy-saving design were introduced from the aspects such as main method.
  Key words: economic structure; To save resources
  中圖分类号:TU201.5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
  
  前言
  节能减排是当今飞速发展的社会大力提倡的社会活动,据调查,随着经济的发展,在我国民用建筑中,由于建筑数量的大量增加,建筑能耗在社会总能源中所占比重逐年增大,所以在民用建筑电气工程的节能上存在巨大的潜力,这不仅可以缓解电力供应不足确保经济的健康有序发展,又能保护环境,而且经济效益显著,做到以实际行动节能减排。《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源(简称节能),是指加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,从能源生产到消费的各个环节,降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费,有效、合理地利用能源。我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出:希望到2010年,单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。这两个指标结合在一起,就是我们所说的“节能减排”。随着我国国民经济的快速发展,其与能源短缺之间的矛盾越来越突出,能源问题已成为制约国民经济可持续发展的关键问题。民用建筑在施工中,节能设计最为基本的设计任务是必须满足整体设计的美观性,可以在不影响建筑使用功能和安全性能的前提下实现建筑电气能耗的降低,使人居环境符合相应的标准,从而保证人居环境具有较强的安全性。
  一、民用建筑电气节能分析
  (1)在我国,建筑能耗占总能耗的27%以上,而且还在以每年1个百分点的速度增加。建设部统计数字显示,我国每年城乡建设新建房屋建筑面积近20亿平方米,其中80%以上为高能耗建筑;既有建筑近400亿平方米,95%以上是高能耗建筑。建筑能耗占全国总能耗的比例将从现在的27.6%快速上升到33%以上。我国新建建筑已经基本实现按节能标准设计,比例高达95.7%,而施工阶段执行节能设计标准的比例仅为53.8%。在民用建筑中,电气用电是个耗能大户,许多文章都显示过,其每年要消耗总发电量的10%以上,如果大量使用节能的照明产品和有效的节能措施,节电5%,每年可节约照明用电60亿KWh,为国家节省约30亿人民币,并减少对生态环境的破坏,经济效益和社会效益非常可观。
  (2)民用建筑电气工程设计节能的原则
  民用建筑电气设计节能应根据民用建筑物自身的用途出发,民用建筑节能应立足于减少能量无谓的消耗(比如线路、电能的可以避免的损耗)。所以,在设计时可以先查找出与民用建筑工程功能没有相关的能量消耗,再充分考虑采取相应的行之有效的节能措施。必须时刻注意不能为了节能而忽略实际经济状况,在满足民用建筑物的实际功能的基础上,来做出切实可行、符合实际的民用建筑电气节能的设计,也为民用建筑设备的正常运行提供必需的动力;同时按照民用建筑用电设备对于负荷的容量、电能的质量以及供电可靠性等方面的实际要求,不断优化供配电的设汁,从而促进电能的合理利用。
  
  一、以合理的负荷计算达到节能
  只有合理计算负荷,才能为选择配电变压器、导体及电器提供可靠的依据,才能准确地计算电压损失和功率损耗。目前,我国的设计部门负荷计算方法主要有以下三种:单位面积法、需要系数法、单位指标法。为了尽量准确地计算出与实际相符的变压器用电负荷,需要选择合理的负荷计算方法,一般来说,在方案阶段一般采用单位指标法;需要系数法则用于初步设计及施工图设计阶段;有时候为了计算简便和准确,还可以几种方法相结合。
  二、 供配电系统的节能方法
  (1)配电系统电压等级的确定:选用较高的配电电压深入负荷中心。用电设备的设备容量在100KW及以下或变压器容量在50KV·A及以下者,可采用380/220V供电;特殊情况也可采用10KV供电;对于大容量用电设备(如制冷机组)宜采用10KV供电。
  (2)合理选定供电中心:将变压器(变电所)设置在负荷中心,可以减少低压侧线路长度,降低线路损耗。
  (3)合理选择变压器:选用高效低耗变压器。力求使变压器的实际负荷接近设计的最佳负荷,提高变压器的技术经济效益,减少变压器能耗。
  (4)优化变压器的经济运行方式:即最小损耗的运行方式。尤其是季节性负荷(如空调机组)或专用设备(如体肯建筑的场地照明负荷),可考虑设专用变压器,以降低变压器损耗。
  (5)合理选择线路路径:负荷线路尽量短,以降低线路损耗。
  三、功率因数补偿方法节能
  1.无功补偿装置的投切方式,具有下列情况之一时,宜采用手动投切的无功补偿装置:
  (1)补偿低压基本无功功率的电容器组。
  (2)常年稳定的无功功率,
  (3)经常投入运行的变压器或配(变)电所内投切次数较少的高压电动机及高压电容器组。
  2.无功补偿装置的投切方式,只有下列情况之一时,宜装设自动投切装置:
  (1)为避免过补偿,装设无功自动补偿自动投切装置在经济上合理时。
  (2)为避免在轻载时电压过高而造成某些用电设备损坏,装设无功自动补偿装置在经济上合理时。
  (3)只有装设无功自动补偿装置,才能满足在各种运行负荷的情况下的电压偏差允许值。
  3.无功自动补偿的调节方式,宜根据下列原则确定:
  (1)以节能为主进行补偿时,采用无功功率参数调节;当三相负荷平衡时,亦可采用功率因数参数调节。
  (2)无功功率随时间稳定变化时,按时间参数自动调节。
  四、谐波治理节能方法
  4.1谐波的预防和治理。
  (1)谐波预防。
  当建筑物中所用的主要电气和电子设备不符合规定时,应对此类设备或其所在线路进行谐波治理,且应符合下列要求:大型民用建筑中,宜在动力配电系统主干线上靠近骚扰源处设有源或无源滤波装置;当采用无源滤波装置时,应注息避免发生电网局部谐振。中、小型民用建筑中,宜在动力配电系统主干线上靠近骚扰源处设无源滤波装置并应注意避免发生电网局部谐振。设计中,应尽可能将非线性负荷放置于配电系统的上游,谐波较严重且功率较大的设备应从变压器出线侧起采用专线供电。
  (2)谐波治理方法。
  在确定电抗器容量时,应使实际调谐频率小于理论调谐频率(即希望抑制的谐波频率),以避免发生系统的局部谐振。此外还应考虑一定裕度,因为当电容器经长期运行后,其介质材料绝缘性能将逐年有所退化,从而导致电容值下降,易引起谐振频率的升高。
  五、电气照明的节能
  按照国家提出的“中国绿色照明工程”的要求,建筑工程的照明成为节能不可忽视的重要方面。 节电是在确保照度满足需求的前提下, 高效节能照明器具,提高电能利用率,达到节省用电。
  5.1照明节能设计
  (1)照明节能设计应是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求最大限度地减少照明系统中的光能损失,最大限度地采取措施利用好电能、太阳能。
  (2)照明节能应通过选择合理的照度标准,选用合适的光源及高效节能灯具,采用合理的灯具安装方式及照明配电系统,并根据建筑的使用条件和天然采光状况采用合理有效的照明控制装置来实施。
  5.2照明节能指标的确定。
  (1)房间或场所应采用一股照明的照明功率密度值(LPD)作为照明节能的评价指标。
  (2)不同种类的民用建筑及场所有不同的照明功率密度对应值,计算房间或场所一般照明的照明功率密度值时,应计算其灯具光源及附属装置的全部用电量。
  (3)居住建筑:每户照明功率密度值不宜大于当时政策的规定。当房间或场所的照度值高于或低于本表规定的对应照度值时,其照明功率密度值应按比例提高或折减。
  5.3节能光源、附件及其选择。
  照明光源的选择应符合国家现行相关标准的规定。应根据不同的使用场合,选用合适的照明光源,所选用的照明光源应具有尽可能高的光效,以达到照明节能的效果。照明设计时,应尽量减少白炽灯的使用量。一般情况下,室内外照明不应采用普通白炽灯,在特殊情况下需采用时,其额定功率不应超过100W。
  5.4 室内照明的节能设计
  (1)室内照明节能设计的原则。
  在照度标准值的选取时,应根据不同场所的不同功能要求和不同的标准要求选取合适的照度标准值。公共建筑照明标准值应符合《建筑照明没计标准》GB 50034--2004第5章节的相关规定。
  (2)照明控制方式。
  可根据天然光的照度变化,决定照明点亮的范围,靠外墙窗户一侧的照明灯具宜能单独控制。也可根据照明使用的特点和时段采取分区分时拉制方式,并适当增加照明开关点。走廊,电梯前室、楼梯间及公共部位的灯光控制可采取定时控制,集中控制及凋光和声光控制等方式。有BA系统的,可纳入BA系统进行集中管理,条件允许的还可以采用智能灯光控制系统进行更全面,更灵活的节能控制。
  (3)室外照明的节能设计。
  在光源的选择上,居住区道路及庭院照明、景观照明一般首选小功率金属卤化物灯,次选紧凑型荧光灯和细管径荧光灯,一般情况下不选用白炽灯。建筑物立面照明的外照明一般选用金属卤化物灯或高压钠灯;建筑物立面照明的内光外透照明可选用细管荧光灯。建筑物轮廓照明可选用5—9W紧凑型荧光灯或高效的发光二极管,LED灯带等。
  结束语
  节能减排是当前建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需求。建筑电气设计行业中应把节约电能作为重点工作来抓。民用建筑电气的节能设计潜力很大,它的设计包涵的技术种类十分繁杂,上述主要从有限的几个方面分析探讨了住宅建筑工程中,电气节能几个方面控制方法和措施。 目前在民用建筑电气设计中,很多節能措施和节能产品已被应用,当然节能是一个永久的话题,还需不断努力和创新,只有这样才能真正实现“资源节约型、环境友好型”的社会目标。
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