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摘要:现代工业厂房建筑要求舒适、安全、节能、高效。工业厂房建筑电气的发展也随着时代的进步不断发展。作为二次能源的电能,如何降低损耗、高效利用,如何将节能技术合理运用到工程项目当中,已成为工业厂房建筑电气设计的焦点。工业厂房不同于一般民用建筑,其具有主要是以工艺生产设备及动力设备为主要用电负荷,有别于民用建筑以空调负荷为主的特点,笔者总结了这些年来工业厂房建筑电气设计工作经验,从以下几个方面对工业厂房电气节能提出一些具体的措施。
关键词:工业厂房;电气设计;节能
引言:工厂电气的节能潜力很大,应在设计中精心考虑。同时在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的。为此,在接下来的文章中,将围绕工业厂房建筑电气设计及其节能措施方面进行详细分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.工业厂房建筑电气节能设计的原则
工业厂房建筑电气节能应坚持以下三个原则:第一,应满足建筑物的使用功能,即满足照明的照度、色温、显色指数,满足空调的舒适性温度及新风量,也就是舒适卫生;满足厂区的运输道路畅通无阻;满足特殊工艺要求,如电子厂房或太阳能厂房的一些电气设备的用电,厂房的工艺照明及电力用电等。第二,节能应考虑实际经济效益,不能因为节能而过高的消耗投资,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的运行费用进行回收。第三,节能的着眼点,应是节省无为损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。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,如量大面广的照明容量,采用先进技术成果使其能量降低。因此,节能措施也应该贯彻实施。
2.工业厂房建筑电气设计中基本的节能措施
2.1提高变压器的效能
首先,选择高效节能变压器、提高资源利用率。配电用变压器是配电系统常用的主要电源设备,又是其自身消耗一定电源的设备,通电运行后长期在电网上运行,一般只有在检修时才退出电网,选择不当,其本身耗电量的累计值将很大,因此要选择空载、负载损耗相对小的节能变压器。例如:S7系列与S9相比,铁损高出11%,铜损高出28%,新型非晶合金变压器比S9还要节能,10K非晶合金变压器比S9的空载损耗低75%~80%。变压器一般使用寿命长达几十年,用高效节能型变压器替代高损耗电变压器,不但可以提高能源转换效率,而且在寿命期节电效果相当可观。同时还能带来少建电厂的良好的环保效果,少向大气排放温室气体,减少对环境的直接污染。另外,合理地计算,选择变压器的容量。变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要,但不应使变压器长期处于过负载状态下运行,理论上,变压器的经常性负载应为变压器额定容量的60%,这时运行效率最高。变压器“大马拉小车”不仅使变压器的容量没有充分利用,而且降低了变压器的运行效率(增加了损耗),这对变压器的运行和投资来说都是一种浪费。因此,变压器容量不能按照变压器的最佳负荷率来选择,而应略高于变压器的最佳负荷率,一般设75%~85%较为合理。
2.2工业工厂照明节能设计
工业厂房是根据工艺生产产品不同而定的生产重要地,由于有些厂房其结构高大、灯具悬挂高、照明空间大等诸多特点决定了其照明的基本要求。由于识别对象的特殊性,所以照明方式要合理,照明质量要高,包括显色指数和光效,照明分布要均匀合理。目前,照明设计节能评价指标采用照明功率密度(LPD)来衡量,实际计算的照明功率密度值应符合GB50034-2004《建筑照明设计标准》目标值的要求。照明节能设计应主要包括以下几个方面。第一,节能光源的选用。照明光源的选用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。各种节能光源的光效及主要技术指标见下图表。
从表中可以看出,按发光效率的数据比较,高强度气体放电灯最高。在工厂照明中,厂房空间多数大于5m,且对显色性有一定要求时,应优先选择金属卤化物灯;当一种光源不能满足色温或显色性要求时,可采用两种光源,混光光源能充分发挥强气体放电灯优点,达到节约能耗、提高照度、改善光色的照明效果。 现在大规模开始推广应用的LED灯具也是今后的一个节能的发展方向,LED灯具已有工矿灯,路灯,投光灯,T8灯管等各种品种。其优点有:1、节能,白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4;2、长寿命;3、可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉。LED灯具自身还是有一些不太理想的地方:1、光效仍然不高,现今之LED节能光效普遍在60-70lm/W。2、需要相对应的散热器,在LED芯片本身发热量没有大的改善情况下,需要在散热器的结构,热管技术的应用上,进一步的发展。3、价格还相对偏高,LED单体价格,铝制散热器,高效恒流电源,高透光率柔和灯罩,四者成本集体推高LED成本。4、显色指数不高,大部分LED节能灯显色指数没有过80,相比节能灯,还有差距。5、远距离光衰比较快;眩光感比较强。LED作为新兴的下一代光源,随着技术进步,应用更加广泛,还是大有发展前途的。目前在已设计的太阳能电池车间已有业主开始试用LED节能灯,节能效果还是比较明显的。第二,节能型鎮流器的选用。推广使用低损耗、性能优的光源电子附件,高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器;因气体放电光源功率因数低,应采用单灯电容补偿的方式[1],将功率因数提高到0.9以上。第三,合理的供电方式和线路选择。合理的供电方式和线路选择也是节能的一大措施。照明线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面。大多数照明电压为220伏,采用的供电方式包括单相二线制、两相二线制和三相四线制接线方式,不同的供电方式其线损也不一样。设单相二线制损耗为100%。第四,合理的节能照明设计。在厂房照明设计中,应根据使用场所的使用功能,而不能一味追求灯具的均匀布置。应根据工艺设备布置及了解工艺操作人员的工作面,采用一般照明和局部照明的混合照明方式。既要满足一般照明的最基本照度要求,又要满足有特殊要求的场所,多设置局部照明,既能够节省电能,又能够达到较高的照度要求,也避免了因亮度分布不均匀而影响视觉的弊端。另一方面,充分利用自然光,正确选择自然采光。在厂房的建筑中,应尽可能增大采光窗面积,使光从不同的角度射入厂房。与此同时,充分利用室内受光面的反射性,能有效地提高光的利用率,如白色墙面的反射系数可达到70%~80%,能起到很好的节能作用。
结论:
简而言之,节能设计是当前工业厂房建筑电气设计重要的发展方向,文章主要针对工业厂房建筑电气设计及其节能措施方面进行了分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值[2]。
参考文献:
[1]雷永昌.工业厂房电气节能设计探析[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(10).
[2]霍军军.基于环保角度探讨工业厂房的电气节能设计[J].江西建材,2018,(4):39-39,41.
关键词:工业厂房;电气设计;节能
引言:工厂电气的节能潜力很大,应在设计中精心考虑。同时在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的。为此,在接下来的文章中,将围绕工业厂房建筑电气设计及其节能措施方面进行详细分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.工业厂房建筑电气节能设计的原则
工业厂房建筑电气节能应坚持以下三个原则:第一,应满足建筑物的使用功能,即满足照明的照度、色温、显色指数,满足空调的舒适性温度及新风量,也就是舒适卫生;满足厂区的运输道路畅通无阻;满足特殊工艺要求,如电子厂房或太阳能厂房的一些电气设备的用电,厂房的工艺照明及电力用电等。第二,节能应考虑实际经济效益,不能因为节能而过高的消耗投资,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的运行费用进行回收。第三,节能的着眼点,应是节省无为损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。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,如量大面广的照明容量,采用先进技术成果使其能量降低。因此,节能措施也应该贯彻实施。
2.工业厂房建筑电气设计中基本的节能措施
2.1提高变压器的效能
首先,选择高效节能变压器、提高资源利用率。配电用变压器是配电系统常用的主要电源设备,又是其自身消耗一定电源的设备,通电运行后长期在电网上运行,一般只有在检修时才退出电网,选择不当,其本身耗电量的累计值将很大,因此要选择空载、负载损耗相对小的节能变压器。例如:S7系列与S9相比,铁损高出11%,铜损高出28%,新型非晶合金变压器比S9还要节能,10K非晶合金变压器比S9的空载损耗低75%~80%。变压器一般使用寿命长达几十年,用高效节能型变压器替代高损耗电变压器,不但可以提高能源转换效率,而且在寿命期节电效果相当可观。同时还能带来少建电厂的良好的环保效果,少向大气排放温室气体,减少对环境的直接污染。另外,合理地计算,选择变压器的容量。变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要,但不应使变压器长期处于过负载状态下运行,理论上,变压器的经常性负载应为变压器额定容量的60%,这时运行效率最高。变压器“大马拉小车”不仅使变压器的容量没有充分利用,而且降低了变压器的运行效率(增加了损耗),这对变压器的运行和投资来说都是一种浪费。因此,变压器容量不能按照变压器的最佳负荷率来选择,而应略高于变压器的最佳负荷率,一般设75%~85%较为合理。
2.2工业工厂照明节能设计
工业厂房是根据工艺生产产品不同而定的生产重要地,由于有些厂房其结构高大、灯具悬挂高、照明空间大等诸多特点决定了其照明的基本要求。由于识别对象的特殊性,所以照明方式要合理,照明质量要高,包括显色指数和光效,照明分布要均匀合理。目前,照明设计节能评价指标采用照明功率密度(LPD)来衡量,实际计算的照明功率密度值应符合GB50034-2004《建筑照明设计标准》目标值的要求。照明节能设计应主要包括以下几个方面。第一,节能光源的选用。照明光源的选用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。各种节能光源的光效及主要技术指标见下图表。
从表中可以看出,按发光效率的数据比较,高强度气体放电灯最高。在工厂照明中,厂房空间多数大于5m,且对显色性有一定要求时,应优先选择金属卤化物灯;当一种光源不能满足色温或显色性要求时,可采用两种光源,混光光源能充分发挥强气体放电灯优点,达到节约能耗、提高照度、改善光色的照明效果。 现在大规模开始推广应用的LED灯具也是今后的一个节能的发展方向,LED灯具已有工矿灯,路灯,投光灯,T8灯管等各种品种。其优点有:1、节能,白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4;2、长寿命;3、可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉。LED灯具自身还是有一些不太理想的地方:1、光效仍然不高,现今之LED节能光效普遍在60-70lm/W。2、需要相对应的散热器,在LED芯片本身发热量没有大的改善情况下,需要在散热器的结构,热管技术的应用上,进一步的发展。3、价格还相对偏高,LED单体价格,铝制散热器,高效恒流电源,高透光率柔和灯罩,四者成本集体推高LED成本。4、显色指数不高,大部分LED节能灯显色指数没有过80,相比节能灯,还有差距。5、远距离光衰比较快;眩光感比较强。LED作为新兴的下一代光源,随着技术进步,应用更加广泛,还是大有发展前途的。目前在已设计的太阳能电池车间已有业主开始试用LED节能灯,节能效果还是比较明显的。第二,节能型鎮流器的选用。推广使用低损耗、性能优的光源电子附件,高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器;因气体放电光源功率因数低,应采用单灯电容补偿的方式[1],将功率因数提高到0.9以上。第三,合理的供电方式和线路选择。合理的供电方式和线路选择也是节能的一大措施。照明线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面。大多数照明电压为220伏,采用的供电方式包括单相二线制、两相二线制和三相四线制接线方式,不同的供电方式其线损也不一样。设单相二线制损耗为100%。第四,合理的节能照明设计。在厂房照明设计中,应根据使用场所的使用功能,而不能一味追求灯具的均匀布置。应根据工艺设备布置及了解工艺操作人员的工作面,采用一般照明和局部照明的混合照明方式。既要满足一般照明的最基本照度要求,又要满足有特殊要求的场所,多设置局部照明,既能够节省电能,又能够达到较高的照度要求,也避免了因亮度分布不均匀而影响视觉的弊端。另一方面,充分利用自然光,正确选择自然采光。在厂房的建筑中,应尽可能增大采光窗面积,使光从不同的角度射入厂房。与此同时,充分利用室内受光面的反射性,能有效地提高光的利用率,如白色墙面的反射系数可达到70%~80%,能起到很好的节能作用。
结论:
简而言之,节能设计是当前工业厂房建筑电气设计重要的发展方向,文章主要针对工业厂房建筑电气设计及其节能措施方面进行了分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值[2]。
参考文献:
[1]雷永昌.工业厂房电气节能设计探析[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(10).
[2]霍军军.基于环保角度探讨工业厂房的电气节能设计[J].江西建材,2018,(4):39-39,41.