时间:2023-07-28 17:05:27
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇天然气节能技术范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
一、降低管道直接能耗
1.合理选择压缩机及原动机
压气站是长输天然气的能量补充站, 它的主要作用是给管道增压, 提高其输气能力。压气站的核心设备是压缩机, 压缩机既为整个输气管道供应能量, 同时也是整个管道耗能最多的设备。因此, 降低压缩机能耗是长输管道节能的一个重要方面。天然气长输管道压缩机一般选择往复式或离心式这两种类型。往复式压缩机的压比通常达3∶1 或4∶1, 有较高的热效率, 但它有往复运动部件, 易损件多, 适用于低排量高压比的情况。离心式压缩机则正好相反, 压比和热效率相对较低, 但无往复活动部件, 排量大, 容易实现自控, 便于调节流量和节能, 适用于大排量低压比的情况。由于天然气长输管道日输量大, 考虑其要求运行平稳、实现自控、维修工作量小等因素, 推荐采用离心式压缩机。压缩机的原动机主要有电动机和燃气轮机。电动机结构简单, 运行可靠, 受工况影响小; 燃气轮机是大排量压缩机的主要动力设备, 虽然热效率低,但易与压缩机匹配;在电力供应充足且电价较低的地区应首先考虑使用电动机; 如果压气站地处边远地区, 远离电网则宜选用燃气轮机。燃气轮机要选用效率高的机组, 同时采用联合热力循环系统、复合循环等余热回收利用方式提高机组效率。采用联合热力循环系统, 可以将燃气轮机组的热效率由18%~29%提高到45%~47%。
2.减少沿程压降和局部压降
在天然气管道输送过程中, 还有相当一部分能量消耗在克服管道的摩擦阻力上, 也就是输送压降,包括沿程压降和局部压降。管道内壁的粗糙程度和管道内的清洁程度对沿程压降有很大影响。测试结果表明, 经清洗和涂敷处理后的管道输送能力提高了10%, 其中6% 归功于内涂, 4% 归功于管道清洗。内涂前的管道粗糙度为45μm, 内涂后的表面粗糙度下降90% ,摩擦系数减少33%,气体输送能力最大可提高24%, 或管径可缩小8%。文献详细分析了内涂技术用于商业管道的经济效益, 指出: ① 可提高管道的输气能力。管道内涂后平均增加输气量16.56% 。而内涂后的输量提高1%~2% 时, 便可回收内涂费用。② 可扩大压气站站间距。压气站站间距平均可增大32.87% , 压气站数量至少可减少20% 。③ 输气动力平均降低18.89% 。可见, 采用内涂技术可明显提高天然气长输管道的节能效益和经济效益。
3.应用先进的输气工艺
3.1 高压输气
高压输气是当前国际天然气管道输送技术的发展趋势。高压输送使天然气密度增加, 流速下降, 可降低管道沿程摩擦损失, 提高输送效率; 同时, 天然气密度增加将有利于提高气体的可压缩性, 降低压缩能耗, 提高压缩效率, 减少增压站装机功率。
3.2富气输送
富气输送是指所输送的天然气富含乙烷、丙烷、丁烷等重组分(NGL) 。由于富气的天然气密度高于常规天然气, 可使其流速下降,从而降低管道沿途摩擦损失, 提高输送效率; 天然气密度增加, 还可提高气体的可压缩性, 降低压缩能耗, 提高压缩效率; 管道能耗下降, 有利于减少装机功率, 加大站间距。高压富气输送代表了当前天然气管道输送工艺的最高水平, 不但进一步提高了管输效率, 而且兼顾了节能环保。以Alliance 管道为例, 若将该管道输气压力由常规天然气管道的6.9 MPa 提高到12 MPa,天然气可压缩系数将由0.89 下降到0.83, 减少能耗6.74% 。再将组分C2? C5+含量由4.6% 提高到12.13% , 天然气可压缩系数将下降到0.78, 共计减少能耗12.36%。可见, 该管道靠提高压力和重组分含量即可减少压缩天然气能耗12.36%。
二、减少天然气直接损失
1.减少天然气放空
长输管道沿线须设置一定数量的截断阀, 在事故抢修和计划检修时, 可通过关断抢修段上下游的截断阀, 将天然气放空量降到最低。若条件允许, 还可以利用移动压缩机将放空管段中的天然气送至相邻管段, 保持抢修或检修时系统的密闭。清管作业也要采用密闭不停气流程, 清管过程中天然气不放空, 杜绝放空引球作业, 减少天然气放空量。
2.防止天然气泄漏
天然气泄漏不仅会造成管道公司的直接经济损失, 而且会污染环境, 严重时甚至会危及人的生命安全。因此, 防止天然气泄漏不仅是节能的要求,也是输气安全的需要。天然气泄漏包括输气设备泄漏和输气管道泄漏。输气设备泄漏主要是由于压缩机和阀门等设备无法做到绝对密封, 或者法兰密封垫老化破损造成的。据计算, 在5 MPa 的压力下, 当存在1 mm 的当量不密封度时, 一昼夜即可泄漏850~900 kg天然气。因此, 选择新的压缩机密封技术和密封性能好的阀门产品, 可有效地减少泄漏损失。天然气长输管道在运行过程中由于受各种自然和人为因素的影响, 导致出现泄漏。究其原因主要有: ① 防腐绝缘层裂化或者阴极保护度低( 或失效) 造成的管道腐蚀穿孔。② 管道自身缺陷, 包括环形焊缝存在未焊透、熔蚀、错边等缺陷。受到输气压力或其他外力在断面上所产生的应力作用, 这些原始缺陷扩展到临界值时就会造成裂纹的失稳扩展进而使焊缝开裂, 管道连接部位密封不良等。③人为因素的破坏, 一方面是不法分子对输气管道的有意破坏, 另一方面是由于操作不当或者工程机械的使用不当损坏输气管道。为了防止泄漏事故的发生, 针对引发泄漏的主要原因, 可以采取以下措施: ① 对管道的整体安全性进行评估, 对存在缺陷的管段进行整改或更换。② 按设计要求做好防腐涂层和阴极保护, 并定期进行检测。③ 提高员工的技术水平, 防止出现人为误操作。④ 设立管道线路的标志, 加大对管道的维护管理力度, 建立完善的巡线制度, 杜绝出现人为破坏事故。⑤ 加强管道检测, 使用高灵敏度的在线检测系统, 以快速准确地检测泄漏点位置。
三、结论与建议
天然气长输管道的节能降耗是我们所面临的一个长期而重要的任务, 节能降耗的技术也在不断地发展与进步。因此, 管道企业一方面要积极采用国内外先进的输气工艺和节能降耗的技术、设备, 如使用管道内涂技术; 引进先进的管理检测系统, 防止天然气泄漏, 调整工艺设备使其在合理的工况下运行; 选用新的增压效率高、节能性能好的压缩机组和密封性能好的阀件。另一方面则要提高员工的节能意识, 增强其工作责任心, 提高其技术素质,防止出现人为误操作。
随着公众节能意识的提高和节能技术的改进,各国在节能领域都取得了相应的成就。我国作为能源消耗大国,其中建筑能耗占总能耗的30%以上,不得不考虑建筑节能措施。建筑电气节能作为建筑节能的重要组成部分,理应受到特别关注。
1. 我国建筑电气节能现状
我国经济的快速发展,加之人口数量的剧增,对电能的需求量越来越庞大,往往供不应求,用电高峰期甚至会出现电荒现象。特别是近些年来兴建了大批规模庞大的大型甚至特大型共建以及住宅小区,极大的增加了总用电量。然而,这些建筑在设计与施工的过程中,大多没有重视建筑电气节能,没有采取建筑电气节能措施,长此以往,必将造成新的、巨大的能源浪费。
例如:08年初冬,覆盖全国26省的国家电网半壁江山陷困顿,加之无法协调的煤电之争,多数省级电网拉闸限电,造成了“煤荒”与“电荒”的一次集中爆发。而全国范围内的天然气提价、空调与供暖能耗上升导致的电力、天然气供应不足早已成了不争的事实。 能源紧张已成为中国经济的命脉所在,威胁到国家的稳定与安全。能源已经成为制约我国经济进一步发展的瓶颈。我国建筑节能势在必行。
从建筑耗能来看,据相关资料统计,目前我国建筑耗能占总耗能的27.8%,是世界上同纬度国家的3倍左右。其中建筑电气耗能占用了主要份额,包括空调、水泵、照明等设备的用电耗能。从目前的形式来看,虽然国家以及相关部门已经开始意识到节能问题的重要性与迫切性,建筑电气节能工作不断开展与深化、节能技术与设计标准不断完善、公众节能意识也不断增强,但建筑电气耗能现象仍然比较严重,建筑电气节能迫在眉梢。
2 建筑电气节能的意义
国际能源危机明显加剧,全球能源储备量日益减少。而作为人类生存的基础,能源更是掌握着国家甚至全球的经济命脉。中国更是一个能源紧缺的国家,据相关数据表明,我国人均能源占有量仅为世界平均水平的40%。面对如此能源现状,我们更应冷静、客观的面对能源问题。
从实测结果来看,建筑电气耗能占据了建筑耗能的较大部分。由此,引发的建筑电气节能受到广泛关注,建筑电气节能有着重大意义。
首先意味着资源的节约与排放的减少。能量不会凭空产生,也不会无端消失。对一次性的煤、天然气来说,能量的释放意味着环境的污染及资源的减少。提高建筑物电气节能标准,就是减少建筑用能,达到节约资源保护环境的目的。
其次,对节能技术有着促进作用。建筑电气节能技术是广泛的技术,从热源的产生、输送、利用等各环节,均存在较大的提升空间与需方市场空间。这不仅能够促进电气节能技术的发展,对整个建筑节能产业也有着推动作用。
另外,电气节能在一定程度上也推动着经济的发展。建筑电气节能所带动的产业可涉及节能型材料、节能相关设备、节能改造等等,这些在目前我国的发展较为落后,存在着极大的潜力市场,必将形成一个带动面广泛的产业,促进国民经济的发展。据资料显示,电气节能设施在初期建设资金投入与后期节能经济效果的对比后发现,电气节能不仅能带来可观的经济效益,更能带来良好的深灰效益。由此可见,建筑电气节能在建筑领域的运用有着必要性与紧迫性。
3 建筑电气节能未来发展趋势
目前,我国建筑电气节能的效果并不理想,除了建筑节能设计标准与规范中没有将电气节能系统的纳入之外,节能技术更是主要的原因。要想实现电气节能,就必须先满足技术层面的节能,同时要选用性能优良的产品。以下是建筑电气节能在为发展与实施过程中应当注意的一些问题。
3.1 供配电系统节能
尽管我国加快了电力建设的速度,提高了电力设备的运行效率,也增加了装机容量,但仍然会有很多地方在用电高峰期时出现电力缺口。其中一个重要的原因是,电能在变压器以及线路中传输的过程中会因发热而损耗大量能量。因此,要实现电源节能,就必须从降低变压器损耗以及电路损耗两个方面进行。就前者来说,主要措施是改变变压器位置,减少供电距离,同时选用能耗较低的变压器,并合理分配各变压器的负荷,达到减少无功线路损耗,提高功率因素地目的。而对于后者,则主要是优化电网结构以及选用电阻率较小的材质做导线等。
3.2 照明节能。
近些年来,天然光源的绿色照明受到广泛推崇。在保证照明适量的前提下,应大力推广节约照明用电。其主要方法有在设计中充分考虑利用天然采光、选用高效光源、合理选择照明方式等等。另外,适当保养灯具,进行高效的日常的维护管理,能够延长灯具的使用寿命,间接减少能量损失。
3.3 建筑设备电气节能。
随着自动控制技术、计算机网络和通信技术的发展,出现了一种新的建筑电气节能途径,即建筑设备监控系统。规模较大的及重要建筑物可采取自动化监测系统,从而对建筑物内采暖、通风和空气调节系统、给排水及热水供应系统、照明和其他各类用电设备系统的运行实施能效管理,确保各类设备系统运行稳定、安全、可靠,从而达到提高能效、降低能耗的目的。
3.4 利用可再生资源。
在条件允许的场所,合理利用太阳能、风能等可再生资源,有利于节能减排、改善能源结构、保护环境。
4 小结
建筑电气节能作为建筑节能的有机组成部分,有着极大的潜力,更是亿万群众的切身事业。因此,要正确认识其工作的重要性与紧迫性,调动各方的积极性,引导市场,优化资源配置,促进节能事业的发展。在建筑设计的过程中,电气设计人员应当肩负重任,精心考虑,多方案进行比较,选择合理的供配电方案,实施电网的经济运行技术。在节能设备的选择上,应多方面综合考虑,选择低能耗设备等,减少中间过程损耗,已达到真正节能的目的。总之,建筑电气节能是一项需要长期坚持的工作,我国正处于城镇化加速发展时期,在这个特殊的阶段推动电气节能,对扩大内需,推动经济增长具有积极意义。
参考文献:
作为能源消费大国,我国的能源相对短缺,石油和天然气每年都要依靠进口,其次由于其能源利用率低,所以在每平方米建筑中的能源消耗约为发达国家的2至3倍。因此我国建筑电气节能技术的发展空间巨大。近年来,电气能源供需矛盾激化,建筑用电是能源消耗的主要部分,所以我国建筑电气节能技术的发展迫在眉睫。如大量使用节能产品,不仅每年可节约用电数十亿度,同时可以延缓温室效应,这样同时造福了经济与社会环境。
1、传统建筑电气技术在应用中的问题
传统的建筑电气技术在当前的建筑体系中应用较为广泛,而且产品的种类也很丰富,从某一个产品而言,技术发展成熟,总体上讲传统的建筑电气技术在应用中相对独立,特别是末端电器产品,缺乏相互联结,随着产品本身功能发展的复杂化,人们对于办公和生活环境的要求也逐渐提高,所以传统的电气技术存在诸多不足,主要方面包括:使用的繁琐性,建筑电气技术非节能性,管理效率地下,安全性低。
2、主要的建筑电气节能技术
2.1风力发电技术。风力发电机的运行方式包括独立运行方式,风力发电与其他发电形式结合,或是在一处风力较强的地点,安装数十个风力发电机,其发电并入常规电网使用。在传统建筑电气节能技术的应用过程中,我国主要开发研制小型的风力发电机,并将其作为农村独门独户使用。由于电网不能实现为偏远地区供电,所以近六十万居民正在使用风力发电机进行发电。但目前的发展趋势表明,我国的风力发电机制造由小功率向大功率发展,为满足彩电冰箱等家用电器的用电需求。其次不再实行独门独户的风力发电形式,而是采取联网供电,由村庄集体供电等形式。从长远角度看,风力发电技术的应用范围进一步扩大,不仅单纯用用与家庭,更扩大到众多公共设施及政府部门。
2.2太阳光伏发电技术。在北欧的部分国家正推广一种“零能”住宅的理念,这种住宅是由“太阳能屋顶”提供该建筑的全部能量的。而这就应用到了太阳光伏发电技术,在屋顶安装太阳光伏电池,当阳光充足时太阳光伏电池可以适应某一家庭的全部用电需求,并将剩余电量反存于电网,供用电不足时使用。目前由于太阳光伏电池的价格过高,我国仍没有大范围的推广计划。据专家预测,这种光伏发电技术通过技术革新与大规模生产,可于2030年后在市场上大规模出现,并对传统的建筑电气节能技术产生冲击力和竞争力。
3、建筑电气节能技术发展中应该遵循的原则
建筑电气节能技术在建筑工程中不能盲目使用,不能以节能为目标损害了建筑的原本功能,更不能为了节能而忽略其成本的规划。所以在建筑电气的节能技术发展过程中必须要遵循以下原则。
首先,适用性。满足建筑物照明的亮度、色温,满足空间的舒适性或满足某些建筑的特殊要求。这是对于满足建筑物内的人工环境完整而提出的条件。建筑电气的技术应用必须要满足建筑物创造的环境要求,为建筑设计中的设备提供能源供应。
其次,实际性。节能问题本身应从国情和经济条件角度考虑,不能盲目为追求节能效果忽视其经济效益的考虑,要对合适的节能设备与节能材料进行性价比比较,使节能所增加的时间效益和经济效益在未来的建筑物使用过程中得到回报。
最后,节能性。作为建筑电气节能技术的必要条件就是其节能性的考量。必须要采用必要的措施,来减少甚至消除建筑物中不必须的消耗,在未来的发展过程中,应着眼于建筑电气设备自身电能消耗,传输线路上的电能消耗等问题。
4、建筑电气节能技术发展方向
4.1利用天然光源。作为节能工作中最为主要的一项内容就是对照明工程的节能应用。而照明节能工程最为主要的内容就是对天然光源的利用。随着人们对能源的重视,建筑物中充分利用天然光源来节约照明用电已经广泛应用在各建筑电气技术中。天然光源作为一种无限再生资源,在照明节能的实施过程中必须要扩大应用。制定一系列建筑物的采光标准和采光方式,并推广于日常生活中。
4.2太阳能照明技术。太阳能和天然光源一样,属于取之不尽用之不竭的无限能源。太阳能照明技术可以减少温室气体的排放,同时节省资源,保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明节能技术,可以将建筑电气节能技术的发展推向更高的台阶,这可以将其最为本质的原则和内涵得以展现。
4.3能源综合利用。控制能源问题的主要方式并不单纯依靠电力使用上的细节,此外还包括对风能等自然的,可再生的能源的综合运用。这就需要技术的革新发展,也是我国建筑电气节能技术发展的主要方向。
5、建筑电气节能技术的发展前景
我国的节能体系目前仍处于初级阶段,相比一些发达国家已经建立起的各具特色的建筑节能体系稍有不足。如英国、美国、加拿大、日本等国家先后建立起了节能评估体系,在各国的建筑节能技术实施过程中都依靠该体系的规范和准则,采用定性定量的方法,对电气节能的效果和电气节能技术进行评估。
相比之下,我国的建筑电气节能技术评估体系并没有建立,显示出了相对的不足性。因此需要我国尽快学习先进国家的经验并分析自身的不足之处,扬长避短,这将有利于我国在短时期内取得建筑电气节能技术发展的巨大进步。我国现在实行的建筑节能标准和规定对电气节能内容没有做出具体的规定,加大了操作的难度。所以,国家建筑行业的相关部门有必要对电气节能和建筑节能测评体系的建立采取硬性措施和实施内容的规定。
近几年我国开展的基础数据统计的工作,对各地区不同气候特点评估,已着手对当前用电情况和建筑电气运行的数据统计,在进行比较分析后,就将进行定量分析,针对不同的问题和不同地域的实际情况采取不同的节能技术改造,针对各项新产品和新技术的出现,国家出台对应的鼓励措施,这都有助于科研效果和科研动力的加大,使科研成果快速传换为大范围应用的产品,从而形成科研进步和生活节能的良性循环。在此基础上,国家可指定出操作性强、实施审核简便的科学测评体系,明确划分一些建筑电气节能技术强制性措施,在实施过程中加强管理,使建筑电气节能技术发挥实效,以取得长足的发展。我国建筑电气节能技术的发展前景直接关系到建立节约型社会的发展大计,将创造我国经济效益和社会效益双丰收。
6、结语
随着能源问题的日益突出,我国在建筑电气节能设计正面临着新的严峻挑战。从发电厂开始到线路末端的用户都应高效使用电能,减少能耗。对于设计者而言,要合理选用设备,合理确定供电电压等级以及采用新技术及新材料等。建筑电气节能设计潜力很大,应选择高效节能设备,精心考虑设计方案,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计。在提供舒适、健康、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能有效地节约能源。在建筑的电气节能设计中既可以进行节能效益评估,又可以确保节能效果和经济效益。
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
引言
目前全世界都存在能源短缺,而我国又是一个能源消耗大国,每年要从国外进口大量石油和天然气等,我国人均资源和能源相对贫乏,不到世界人均水平的一半,而我国能源利用率又低,大约为30%(日本的能源利用率可达到57%)。我国单位建筑面积能耗相当于发达国家的2~ 3倍,由此可见节能工作潜力很大,同时可降低工程造价。节能工作又关系到技术进步和缓解能需矛盾,是支持国民经济迅速发展的重要一环。
建筑电气节能应遵循的一般原则
建筑电气节能应遵循的一般原则有三个:一是满足建筑物的基本功能的实用性原则;二是充分考虑经济效益的经济合理原则;三是尽量减少能量的消耗的技术先进原则。
照明设计中的节能措施
照明节能设计就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,力求减少照明系统中光能的损失,从而最大限度地利用光能,通常的相应节能措施有以下几种。
(1)高效节能光源的选用。应合理选择灯具的配光,以提高利用系统。设计时办公室主张采用T8或T5稀士三基色荧光灯管。这是由于T8或T5灯管具有更高的显色指数和光效,光衰小、寿命长、用汞量少,更符合节能、环保要求。门厅、走廊等场所采用紧凑型荧光灯替代以往的白炽灯,达到节约能源的目的。
(2)高效节能照明灯具的选用。灯具按光通量在上下空间分布比例分为五类:直接型、半直接型、全漫射型、半间接型和间接型。①灯具的结构应便于安装、维护和更换光源。一般办公区优先选用直接式灯具,在有吊顶的办公场所优先选用高光效格栅灯具。②合理选择灯具的配光。
(3)选择高效节能电器附件的方法。节能型电感镇流器和电子镇流器的选用。一是我们尽量选用性能优能耗低的光源用电附件,如节能型电感镇流器、电子镇流器、电子变压器及电子触发器等;二是一般而言,电感式镇流器能耗比较低,自身能耗仅为光源的10%~15%。能耗更低的是电子镇流器,它的输出的特点是具有恒功率性;三是对于单端小功率荧光灯(功率不大于25W)和一体化节能灯,由于对它们的预热要求、异常保护功能和谐波要求等均比较低,在选用节能电器附件时,应选用电子镇流器;四是节能型电感镇流器一般比较适合25W~65W 的直管荧光灯。单灯电容补偿的实行。灯具单灯补偿指的是:在把一个电容器与每套灯具并联来达到补偿的目的。气体放射灯、荧光灯功率因数都可以提高到0.9 以上,这样既能使电路无功功率大大降低,又能使线损和电压损耗降到最低,同时由于降低了线路电流,还使导线的截面面积减少,能够有效地节约能源损耗和经济开支10%以上。
电气节能的方法
(1)千方百计利用天然光源。一是照明节能中的一个非常重要的方法,就是如何千方百计把天然光源合理进行利用。在能越日渐紧缺和环保意识日渐增强的今天,在建筑物中如何尽可能地利用天然光源,以达到节约照明用电的目的,已经引起了人们的普遍关注;二是天然光源具有取之不尽、用之不竭的优点。在照明节能技术应用工程中,应当充分利用天然光源的优势,按照建筑物的采光标准和建筑的实际情况,确定适合建筑物实际个性的采光方式,做到采光与照明充分结合;三是白天时,应尽量地利用天然光源,让建筑物内具备充足的光照条件。同时,室内经过阳光的照射,既能大大节约能源,又能提高室内温度,具有使建筑能耗降低的重要作用。
(2)目前应用的方法主要有。1)导光管法。2)采光搁板。3)反射高窗。4)棱镜窗。高效的照明控制系统设计:照明控制是照明设计中一个重要的内容,是照明设计基础理论的一部分,与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面:①能营造良好的光环境。通过控制光环境来划分空间,同一空间中可创造出不同的环境氛围,体现了照明环境的舒适性。②可节能。使用者需要时才开启照明,尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,以有利于照明的节能。虽然我国现有的照明设计标准中有很多关于照明控制的具体内容,但对照明控制也没有给予应有的重视,工程设计人员应当充分认识到它的重要性。
(3)高效节能的照明控制设计。电气节能应用的主要方法有:导光管法、反射高窗、采光搁板和棱镜窗。高效照明控制设计与灯具、光源等一样,属于照明设计中非常重要的内容,是照明节能实施中不可或缺的组成部分,主要表现现在以下点:一是能营造不同效果的光环境。通过对光环境控制来划分空间,在同一空间中,可以根据需要创造出不同效果的环境氛围,能够增强照明环境多元化的适应性和舒适性;二是可以有效地节约能源。按照满足需要的原则,在这一基础上,使用者应该根据需要来开启照明灯具,尽量地减少不必要的照明时间,控制照明数量和过高的光照度,切实做好照明的节能。作为建筑电气节能设计人员,应充分认识到照明控制的重要性,并在设计中积极实施,尽量做好建筑电气的节能工作。
(4)科学合理地利用太阳能照明技术与产品。其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能照明技术的开发利用,可节省资源,减少废气排放,减少对地球资源的使用和破坏,保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明在节能、环保方面具有重大的意义。其二、太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统,将入射的太阳辐射能直接转换为电能,提供给照明负荷。
(5)建筑电气设备的节能。空调系统。其主要内容包括:一是冷冻水与冷却水系统的优化控制;二是冰蓄冷系统的优化控制,现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究,尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究;三是热交换系统温差与流量的优化控制;四是变风量系统等控制技术。给排水系统的优化控制。一是电动机。包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制;二是电梯。包括电梯的合理选型、停层计划及群控策略;三是电动门窗。包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等。
(6)合理选择节能光源节能光源的选择是最直接也最明显也最方便的建筑节能措施,资料统计显示,荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍,寿命是白炽灯的7-8倍,而且具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长、无频闪和无电磁辐射等优良性能,在现代建筑中得到广泛的应用,对提高建筑的节能效率起到重要的作用。同时高压汞灯、高压钠灯、高显钠灯、金属卤化物灯等高强气体灯近年来也在建筑中得到了广泛的应用和普及,对减低建筑物能耗,提高电能利用效率起到了重要的作用。
(7)能源的综合利用。1)太阳能光伏电源系统。GB 16895.3-2004《建筑物电气装置》第7-712部分:特殊装置或场所的要求《太阳能光伏(PV)电源供电系统》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则。2)冰蓄冷系统。提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置。另外,一些其他节能方法还可以利用:①减少变压器的功率损耗,合理选择变压器的负载率。②减少线路能量损耗。所以在线路上消耗的有功功率相当大,必须减少线路能耗。
工程造价应对电气节能的改革
电气工程离不开工程造价控制,电气节能型建筑更需要对节能投资及工程造价成本、使用成本进行全过程的管理和控制。电气节能需要全面的工程造价管理,应对建筑节能,工程造价管理主要应从以下几方面实施改革:
(1)要树立:“全过程成本”的电气节能造价管理思想。从“全过程成本”的角度来看,电气节能的成本有建造成本和使用成本两部分,从其主体来看涉及建设方、施工方和使用方,从其全寿命来看分建造期和使用期两个阶段,从专业来看涉及到复杂的新技术、新材料、新设备、新工艺、电气工程涉及的投资资金更大。单纯的工程量清单计价或预结算编制、审查式的、仅偏重工程造价成本的造价管理已经不能适应电气节能的要求,必须开拓思路,树立“全过程成本”管理意识,紧跟电气新技术、及时反馈行业变化,为建设提供工程造价全面透明、完整、高效、准确的信息服务,是进行工程造价管理工作改革的当务之急。
(2)提高电气节能工程造价管理水平。在造价管理工作中要提高服务意识,改变工作方法,充分发挥桥梁和纽带作用,为电气节能各主体如设计、施工、造价、节能材料供应商等建立节能电气全面工程造价信息监管和互动平台,变事后监管为事前控制;充分发挥政府机构的信息优势,变静态管理为动态控制;根据电气节能的要求完善适合使用的电气节能工程技术经济体系,变被动管理为主动服务,为电气节能的建设提供全面工程造价服务。
结束语:
我国在建筑电气节能领域中面临着新的挑战,因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能,如果我们在设计过程中不重视节能,就有可能被淘汰出局。而节电节能工作牵涉的面又十分广泛,从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失。对于设计者而言,就是要合理的选用设备(变压器,电动机,电缆,照明光源等),合理确定供电电压等级以及采用新材料,新技术等。建筑电气节能设计潜力很大,应精心考虑设计方案,选择高效节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能行之有效地节约能源,降低工程造价。
一、充分认识节电节气工作的重要性
电力和燃气供需矛盾日益突出,随着经济社会快速发展。将成为制约我区经济社会发展的重要因素之一。近年来,全区节电节气工作取得了一定成绩,但消费结构、消费方式不合理等状况未得到根本转变,仍需运用经济、技术以及必要的行政措施来加强节电节气工作,优化配置紧缺的能源,引导社会各界科学、合理、有序使用电力和天然气。全区各级各部门要充分认识当前电力和燃气供需的严峻形势,高度重视节电节气工作,采取强有力的措施,推进本区域本系统的节电节气工作。
二、节电节气主要措施
一)以进一步优化工业结构和布局为契机,加快淘汰落后产能和设备工作。严格执行工业发展规划。逐步淘汰汽摩、医药化工、有色金属、矸砖建材企业高耗能设备及生产线。同时,区发改委、区经信委要从源头上遏制高耗能企业、设备和生产线入驻我区。
二)制定用电、用气投入与产出比标准,大力发展节电节气型产业。认真贯彻落实《某市某区“十二五”工业发展规划》大力发展电子信息、汽摩、装备制造等低能耗、高技术、高附加值产业。区发改委、区经信委等有关部门要严格执行固定资产投资项目能源评估和审查制度。严格禁止新建、扩建高耗电、高耗气项目,大力扶持节电节气型产业发展。
三)或达不到燃气设备运行效率限额标准的企业,严格执行超限额用电、用气加价收费政策。严格执行《某市单位产品超限额使用能源收费管理办法》区发改委、区经信委要对超过高耗能产品电力、天然气消耗限额标准。实行超限额用电、用气加价收费。
四)实施燃煤锅炉、供电系统、厂区照明系统、生产工艺等节电节气改造项目;区商委、区旅游局要组织商场、超市、酒店、宾馆,大力实施节电节气改造。区经信委要大力引导和组织企业。对大型电梯、空调、照明等设备设施进行节电节气改造;区文广新局要组织网吧、茶楼、歌舞厅等娱乐场所实施照明、空调节电改造;某供电局要采用先进的输变电技术设备,降低输电、配电等环节的电力损耗。
五)积极支持区内符合条件的合同能源服务公司向市政府和国家发改委申报备案。区发改委、区经信委要充分利用本部门外网政务平台,大力发展合同能源服务产业。认真贯彻落实国家和市政府有关大力发展合同能源服务产业的各项优惠政策。大力宣传区内节能服务公司经营范围,支持企业与节能服务公司开展合作,采用合同能源管理模式实施节电节气技术改造。区金融办要进一步引导和鼓励金融机构加大对合同能源管理模式实施的节能技术改造项目给予信贷支持。
六)对具有典型性、示范性、能普遍推广运用的节电节气技术改造项目给予专项补助。对企业通过技术改造,加大财政资金及相关政策支持。进一步增大区级节能专项资金额度。经核查实现了电力、燃气节约,或转移高峰用电负荷的电力、天然气供应紧张时,可在供应方面予以倾斜,适当优先供应。
七)科学合理地编制全区电力和天然气调度实施方案。工业企业、商贸流通、交通、建筑、行政机关、农村等领域主管部门要结合实际,加强电力和燃气调度。区经信委要组织电力和燃气企业在能源紧缺或特困期。分行业分系统地制订具体的节电节气措施,指导本系统内加强节电节气改造工作和进行错峰用能,确保经济社会稳步发展。
八)淘汰或更换高耗能电器产品。加大节能技术及产品的推广与运用力度。区经信委、区商委、区财政局要继续严格执行国家“节能产品惠民工程”大力开展节能空调、绿色照明、节能电机等高效节能产品的推广和审核工作。
九)广泛深入地宣传节电节气常识、节能产品种类、节能产品使用方法、家用电器不用时关闭电源等知识,广泛开展节电节气宣传。各级各部门要大力开展节电节气宣传活动。不断增强市民节电节气意识。同时,倡导在夏季用电高峰期( 尽量使用电风扇,并控制好空调温度;冬天用气高峰期( 尽量使用电饭锅煮饭或煲汤,炒菜时控制好燃气灶火候,同时减少地暖使用次数。
三、加强节电节气监督管理
中图分类号:TU24 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: with the rapid speed up the process of industrialization, China's demand for energy present a continuous high growth trend, because our country is a per capita energy more poor countries, the annual energy supply far from meeting the growing demand, the energy problem has already become the limiting the economic development of China a bottleneck, at present, the dependence on oil has gone far beyond the normal world level, coal, and natural gas resources also presents the gradually shrinking the situation, the development of The Times, called for our country must go new energy conservation and emission reduction in the way of sustainable development, therefore, must be in various fields to push the idea of saving energy and reducing consumption and measures, this idea and measures also require the application to civil building construction and design of do to save energy, rational use of energy, improve energy efficiency.
Keywords: electrical energy saving civil building construction and design
1引言
随着我国工业化进程的迅速加快,我国对能源的需求呈现出持续高增长的态势,由于我国人口众多,且在近几年来以汽车为主要消费品的大宗商品迅速进入千家万户,更是极大地推动了我国的能源需求。据悉,我国每年的石油供应量远远不能满足日益增长的需求量,能源问题已经成为了制约我国经济发展的一个瓶颈问题,目前,我国对石油的依存度已经远超世界正常水平,煤炭、天然气资源也呈现日益衰减的态势。时代的发展,呼吁我国必须走节能减排的新型可持续发展之路,为此,必须在各个领域大力推行节能降耗的理念和措施,这种理念和措施也同样需要应用到建筑的设计当中,做到合理使用能源、提高能源利用效率。民用建筑是建筑的耗电大户,近几年民用建筑电气节能的重要意义已逐步受到人们的重视。
实现建筑电气节能需要依据三个准则:一要考虑建筑物的功能。二要照顾到节能电气所产生的实际经济效益。三是要把电力损耗降到最低。也就是电气节能在实际使用过程中既要注重技术,又要考虑实用,必要的时候还需要考虑与建筑整体的造型和装修是否搭配。对于在建民用住宅来说,照明节能电气在选用时,首先需要保证充足的光亮,不能因选用节能电气而使光照不足,影响建筑物的正常施工,另一方面应避免在光照时出现光能损失。通常采用的节能措施主要有下面几种。
1 合理选用光源
节能电气的光源应选择T8或T5稀士三基色荧光灯管。这种灯管在显色指数和光效上价值更高效率更好,此外还具有光衰小、使用寿命长、有毒物质汞的用量极少,和我们倡导的节能、环保要求是一致的。荧光灯是日常家庭常用的照明光源,具有照明效果好,电能损耗少,使用效率高,使用寿命更长久的特点,一般常将他们安置在门厅、走廊这些地方。
2 高效节能照明灯具的选用
灯具的选用还需要考虑悬挂场所的要求,对于需要将灯具在较高场所悬挂,主要考虑增大照明范围的,一般常采用高压钠灯、金属卤化物灯,这种灯亮度大,照明范围广。对于悬挂场所要求较低的一般照明,常使用荧光灯,对于影剧院、博展馆等需要强光照明的特殊场所,一般也不采用普通白炽灯。对于配光灯具的选用也需要合理,以功率低,发热量小的冷光源为主,适宜的功率数为10-20瓦。
3 高效节能电器附件的选用
3.1 使用节能电感镇流器和电子镇流器
要做到电气节能,还需要考虑的一个方面是电气附件的选用,因为电气附件在使用中也会产生大量的电力损耗,如果仅仅选用了节能的照明灯具,而忽视了节能电气附件的选择,常常会使节能效果大打折扣。建筑物照明中,经常使用的节能电气附件为电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等。
3.2 实行单灯电容补偿
所谓灯具单灯补偿,就是在每套灯具上并联一个电容器从而提高气体放射等、荧光灯功率因数,据测算,使用灯具单灯补偿,可以将功率因数提高到0.9以上,不仅起到了电路无功功率,又使线损和电压损耗有效降低。
4 其他照明节电措施
4.1 最大限度利用自然光源,减少照明用电的时间。
4.2 切实执行 GB50034-2004建筑照明设计标准规定,在民用建筑物上对照标准予以施工。
4.3 改进灯具控制方式,对于面积不大的房间可选择一灯一控或二灯一控的方式,多灯一控可以针对面积较大的房间。建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,可以采用声控或者定时开关控制。对于离窗较远的区域,由于天然光采光不足即使白天也常需要电气照明,可以采用随天然光的变化而自动调光的光电控制自动调光装置。室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。
4.4 选择合理的照度和功率密度值。光源电气的照度值选择范围应依据新修订的GB50034-2004建筑照明设计标准,局部照明应按该场所一般照明照度值的1倍~3倍选取。
4.5 减少供电线路上的损耗。电流在输送过程中,如果照明导线较细、线路过长,并且线路接头过多等,都会增加线路的电阻,造成较大的用电损耗,因而必须重视供电线路的损耗,采用的方式是尽量减少不必要的线路长度,使用横截面较大的导线,线路中间尽量减少接头,如果确需接头的,也要规范对接,切忌胡乱拧在一起,不仅增加电能消耗,而且接头处容易打火,给用电带来安全隐患。
5 结语
总之,由于当前我国正处于工业化和城镇化快速发展的时期,未来对能源需求量的高增长将是持续的,所以,未来我国电力供应不足而导致的大面积“电荒”问题可能长期存在,同时我国的民用建筑增长也将是快速的,因此,大力在建筑设计中提倡节能型电气工程的使用是很有必要的。我们相关设计工作者一定要不断尝试新的设计方法和技术,为增进电气节能技术在建筑工程的应用作出自己应有的贡献。 转
参考文献:
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随着社会的不断进步与科学技术的不断发展,现在人们越来越关心我们赖以生存的地球。各国都在采取积极有效的措施改善环境,减少污染。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题,要从根本上解决能源问题,除了寻找新的能源,节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。节能就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法。有效地利用能源,提高用能设备或工艺的能量利用效率。
1电气节能设计的主要内容
节能工作又关系到技术进步和缓解能需矛盾,是支持国民经济迅速发展的重要一环。通常来讲,电气节能设计的主要内容可分为:
供配电系统的节能(负荷计算、功率因数补偿,谐波治理、变配电设备选择等):
电气照明的节能(照明设计和设备选择、照明控制、光纤照明等):
建筑电气设备的节能(电动机、空调系统、给排水系统、电梯、典型建筑设备等):
计量与管理(电能计量、冷热量计量、中央空调系统的计量、居住小区的能耗计量等):
能源的综合利用(地源或水源热泵系统,太阳能光伏电源系统、冰蓄冷系统、蓄热式电采暖系统,风力发电系统、热电或热电冷联供系统等)。
2化工企业电气节能的原则
化工企业电气节能既不能以功能为代价,也不能盲目增加投资,为节能而节能。因此,应遵循以下原则:
2.1适用性
就是基于满足化工创业运行提供必要的能源和动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。
2.2经济性
要充分考虑实际经济效益,合理选用节能设备及材抖,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
2.3节能性
应考虑采取措施减少或消除无关的消耗。比如电气设备自身的电能消耗,传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。
总之,节能设计应把握“满足功能、经济合理、技术先进”的原则。具体说来,可重点从以下多个方面采取节能措施,将节能技术合理应用到实际工程中。
3电气节能设计技术的合理利用
3.1向电动机要节能
对化工企业而言,电动机是必不可少的重要电气设备。由于化工企业电动机数量多,耗电量大,大约占电力消耗的80%,因此电动机的节能非常重要。
3.1.1合理选用电动机类型
推广使用高效节能电动机。
3.1.2合理选用电动机的容量
若电动机容量选的过大,虽然能保证设备的正常运行,但投资大,功率因数和效率都很低,造成电力的大量浪费。从节能角度看,80%负载时运行效果最佳,此时能量效率最高。
1.3大力推广变频调速
为了保证生产平稳,依靠其出口阀门控制排量,造成泵管压差过大,阀门节流产生的能量损失严重,还有一部分靠打回流维持生产,这样既降低了泵效,又浪费了大量的电能。变频器安装后,还要进行认真细致的管理,使其充分发挥变频器的节能效果。
3.2向变压器要节能
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。
3.2.1合理选择变压器的负载率
化工行业为连续生产企业(一般为二级负荷),对供电系统的可靠性有极其严格的要求,往往采用两台变压器、双段母线供电的方法来保证生产装置不致于因供电中断而停止运行,当一台变压器有故障时,可由另一台变压器带全部负荷。
3.2.2选择高效节能的新型变压器
我国变压器绝大多数为标准设计,产品由原来的高损耗型到较低损耗型,发展到了更节能的产品。加速老变压器更新换代是降低电网损耗的重要途径。所以,化工企业在进行设备更新或者技术改造时,要考虑到这一重要因素。
3.3提高系统的功率因数节能
化工企业适当提高系统的功率因数,能够改善电压质量,减少无功在线路上传输,提高用电设备的工作效率,以达到节能的目的。
3.3.1采取适当措施,提高系统自然功率因数
具体方法有:采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数;合理使用变压器、电动机。防止在低负荷下运行;提高异步电动机的检修质量等。
3.3.2功率因数的人工补偿
供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求。化工企业自身也需装设补偿装置进行人工补偿。
3.4减少线路上的能量损耗
由于线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗。
3.4.1减小导线长度
首先变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离;其次,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度。
3.4.2大导线截面
导线截面增加虽然能降低能耗,但在技术合理时,必须按经济电流密度选取导线截面。
3.5照明节能
照明节能中,除了满足照度、光色、显色指数外,还应采用高效光源及高效灯具。
3.6降低高次谐波
3.6.1电力系统谐波产生的原因
由于电力系统中存在着各式备徉的谐波源,使得高次谐波的干扰成了影响电能质量的一大“公害”,因此谐波的治理是十分必要且有实际经济效益的。
3.6.2谐波的主要危害
目前,化工行业谐波治理工作是共同努力的一个方向。
3.7其它节能方式
企业节能是一个综合性课题,也需要综合的手段来开展节能工作。
4结束语
目前全世界都存在能源短缺,而我国又是一个能源消耗大国,每年要从国外进口大量的石油和天然气等,我国人均资源和能源相对贫乏,不到世界人均水平的一半,而我国能源利用率又低,大约为30%。我国单位建筑面积能耗相当于发达国家的2-3倍,由此可见节能工作潜力很大节能工作又关系到技术进步和缓解能需矛盾,是支持国民经济迅速发展的重要一环。本文对有效的建筑电气节能技术措施作了探讨。
一、照明系统的节能措施
1、充分利用天然光源
照明节能工程中一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源,随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视,天然光源是取之不尽,用之不竭的能源,在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光和照明有机地结合起来,白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件 同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义
目前应用的方法主要有:①导光管法, ②采光搁板,③反射高窗,④棱镜窗。
2、高效的照明控制系统设计
照明控制是照明设计中一个重要的内容,是照明设计基础理论的一部分,与灯具,光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面:
①能营造良好的光环境,通过控制光环境来划分空间,同一空间中可创造出不同的环境氛围,体现了照明环境的舒适性
②可节能,使用者需要时才开启照明,尽可能减少不必要的开灯时间 数量和过高的照度,以有利于照明的节能 虽然我国现有的照明设计标准几乎没有照明控制的具体内容,对照明控制也没有给予应有的重视,但工程设计人员应当充分认识到它的重要性。
3、科学合理地利用太阳能照明技术与产品
其一,太阳能是“无处不有,取之不尽,用之不竭”的清洁能源,太阳能照明技术的开发利用,可节省资源,减少废气排放,减少对地球资源的使用和破坏,保护地球环境,科学合理地利用太阳能照明在节能,环保方面具有重大的意义,其二,太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统,将入射的太阳辐射能直接转换为电能,提供给照明负荷。
二、合理设计供配电系统及线路
根据负荷容量及分布、供电距离,用电设备特点等因素,供配电系统应尽量简单可靠,配电级数不宜超过三级。
由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辄数万米,线路上的总有功损耗相当可观,所以减少线路上的损耗必须引起足够重视
①选用电导率较小的材质作导线。铜芯最佳,但又要符合节约用铜的原则。在负荷较大的一类,二类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝芯导线。
②减少导线长度L。变配电所应尽量靠近负荷中心,低压配电室应靠近强电竖井,缩短线路供电距离,减少线路损失。
③增大线缆截面。对于比较长的线路,在满足载流量、动热稳定、保护配合,电压损失等条件下,可根据情况加大一级线缆截面。一般来说,当线缆截面小于70mm ,线路长度超过100mm ,增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。在供配电系统的设计,积极采取上述各项技术措施,就可能有效减少线路上的电能损耗,达到线路节能的目的。
三、提高系统的功率因数
供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上。当用户的自然总平均功率因数较低,单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时,应装设必要的无功功率补偿设备,进一步提高用户功率因数。
在线路的电压U 和有功功率P 不变的情况下,改善前的功率因数为COφ1,改善后的功率因数为COSφ2,输电线路导线每相电阻为R,则三相回路实际减少的功率损耗为:
另外,提高变压器二次侧的功率因数,由于可使总的负荷电流减少,变压器的铜损减少,并能减少线路及变压器的电压损失。提高系统的功率因数,使负荷电流减少,相当于增加了变配电设备的供电能力。
影响功率因数的主要因素有:民用建筑中风机、水泵用异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备,改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。
设计中通常采用以下两种做法,一种是在变配电所设置集中低压补偿柜,对系统前端进行补偿,虽能满足供电部门对并网功率因数的要求,但对以下各级分支电路不作补偿,因此低压配电线路中无功电流大,从而造成线路截面和配电开关容量不能减小,且不能保证整个低压系统的供电质量;另一种做法是在每台用电设备或每盏照明灯具内设置电容器个别单独进行补偿,这种方式效果较好,对于厂矿企业使用的单台大容量用电设备比较适用,但对于大型商场,办公等民用建筑来说,补偿投资成本太大,性价比低,安装分散,造成后期维修量大、维修困难,且电容器利用率低,实际应用并不理想,所以很少采用。
在目前低压补偿电容器技术和制造质量、自动投切装置有了很大提高的前提下,在这类民用建筑的配电系统中分组设置补偿电容,即根据建筑使用功能分区,用电较集中、电气设备功率因数较低的配电箱处设置电容补偿装置较为适宜。
对于电梯,自动扶梯等不平稳的断续负载,不应在电动机端加装补偿电容器。因为负荷变动时,电机端电压也随之变化,补偿电容器没有放完电又充电,产生无功浪涌电流,电机易产生过电压而损坏。
通过无功补偿,提高系统功率因数,可以节约用户电费开支,提高设备利用率,还可以改善电压质量。
四、变压器的节能措施
即减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算:ΔΡ=Ρo+β2Pκ式中ΔΡ为变压器的有功损耗(KW);Ρo为变压器的空载损耗(KW);Ρκ为变压器的短路损耗(KW);β为变压器的负载率。
1、Po作为变压器的空载损耗又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料及制造工艺有关,与负荷大小无关,所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9,SL9,SC8等。 它们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,减少铁芯涡流损耗,45度全斜度接缝结构使接缝密合性好,减少了漏磁损耗。
2、Pκ是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,并与负荷率平方成正比。 因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。βPκ用微分求它极值时,是在β=50%时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损,并未减少变压器的铁损,因此也不是最节能的。 综合初装费,变压器、 高低压柜、 土建投资及运行费用,又要使变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75%~85%之间。
1 电气技术在节能建筑中应用的意义
节能减排是我国新时期建设的重要任务,在建筑行业,节能住宅正在迅速开发,其经济效益和社会效益都是不容忽视的。电气技术在节能建筑中的应用占据相当比重,供电和用电过程中产生的能量损耗比重高,因而成为节能工作需要重点关注的环节。在我国“十二五”规划中提出了推进节能减排工作的要求,绿色环保建筑已经成为今后发展的重点。而且长期的高负荷用电还会导致风险事故的发生,例如用电超负荷引发火灾,将严重危机人们的生命和财产。这些都是节能建筑发展的需求所在。新型电气技术的应用可以从多方面改进以往建筑中存在的能耗和风险过高问题,减少供电传输中损耗在线路和网络中的能源,同时将节能设备与材料应用于建筑之中,使用电过程的能源损耗大幅降低。
2 建筑设计常见的问题
2.1 TT系统配电线路接地故障保护问题
众所周知,室外照明灯具安装在室外, 需要承受种种因素的影响, 如风吹、日晒、雨淋等, 很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生, 它暴露于公共场所, 又无等电位联结, 增大了电击死亡的危险性。当采用一系统供电时, 由于所有灯具的金属外壳都是通过线互相连通的,当某个灯具发生接地故障时, 其故障电压沿线传至其它灯具上, 在户外无等电位联结而导致电击危险。故室外照明常采用竹接地系统, 为户外灯具专门设置接地极, 引出单独的线接灯具的金属外壳, 以避免由线引来别处的故障电压。许多设计者在设计时往往不进行灵敏度校验, 低压断路器在线路发生接地故障时拒绝动作时有发生, 为了提高低压断路器的灵敏度系数, 所以室外照明线路在采用TT配电系统的基础上, 尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护。
2.2 负荷计算问题
JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》,(以下简称《民规》)中规定用电设备台数较少, 各台设备容量相差悬殊时, 宜采用二项式法进行负荷计算, 一般用于支干线和配电屏箱的负荷计算。
2.3 漏电开关极数选择问题
漏电开关极数选定应遵循下列原则:第一、单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电保护器;第二、三相三线式380V电源供电的电气设备, 应选用三极式漏电保护器;第三、三相四线式380V电源供电的电气设备, 或单相设备与三相设备共用的电路, 应选用三极四线式、四级四线式漏电保护器。
3 电气节能的方法
3.1 充分利用天然光源
照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源。随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。目前应用的方法主要有:(1) 导光管法。(2) 采光搁板。(3) 反射高窗。(4) 棱镜窗。
3.2 高效的照明控制系统设计
照明控制是照明设计中一个重要的内容,是照明设计基础理论的一部分,与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面:(1) 能营造良好的光环境。通过控制光环境来划分空间,同一空间中可创造出不同的环境氛围,体现了照明环境的舒适性。(2) 可节能。使用者需要时才开启照明,尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,以有利于照明的节能。
3.3 科学合理地利用太阳能照明技术与产品
其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能照明技术的开发利用,可节省资源,减少废气排放,减少对地球资源的使用和破坏,保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明在节能、环保方面具有重大的意义。其二、 太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统,将入射的太阳辐射能直接转换为电能,提供给照明负荷。
3.4 建筑电气设备的节能
3.4.1 空调系统。其主要内容包括: ①冷冻水与冷却水系统的优化控制; ②冰蓄冷系统的优化控制,现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究,尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究,对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率,促进冰蓄冷技术的商业化应用具有决定性的意义; ③热交换系统温差与流量的优化控制; ④变风量系统等控制技术。
3.4.2 给排水系统的优化控制。
3.4.3 电动机。包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制。
3.4.4 电梯。包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等) 、停层计划及群控策略。
3.4.5 电动门窗。包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等。
3.5 能源的综合利用
3.5.1 太阳能光伏电源系统。《措施》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则。
3.5.2 冰蓄冷系统。提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置。
另外,一些其他节能方法还可以利用:(1)、减少变压器的功率损耗,合理选择变压器的负载率。(2)、减少线路能量损耗。在一个工程中,线路纵横交错,使用的导线及电缆不计其数, 所以在线路上消耗的有功功率相当大, 必须减少线路能耗。(3)、提高系统的功率因数。一是变压器无功功率损耗很多, 应考虑在一次侧装设静电电容器进行无功补偿;二是目前的建筑设计绝大部分采用二次集中补偿。
4 结语
我国加入WTO 后,我国在建筑电气节能设计领域中面临着新的挑战,因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能,如果我们在设计过程中不重视节能,就有可能被淘汰出局。而节电节能工作牵涉的面又十分广泛,从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失。对于设计者而言,就是要合理的选用设备(变压器,电动机,电缆,照明光源等),合理确定供电电压等级以及采用新材料,新技术等。建筑电气节能设计潜力很大, 应精心考虑设计方案, 选择高效节能设备, 应用先进的设计技术, 按照节能标准合理设计。
参考文献
前言
随着全球资源能源形势越来越紧张,建筑节能理念越来越多的被人们提起,并逐渐成为当前建筑设计中应用最广泛,也是最主要的建筑设计理念。
一、节能现状
目前,全球进入能源紧缺时期,我国的能源与其他国家相比更显贫乏。然而,我国处于高速发展中,对能源的需求十分巨大,与之相应的,能源浪费十分严重,能源利用率一直不高。能源问题越来越受到国家的重视,如何解决好能源不足的问题严重影响着国家未来的发展。我国人口基数大,新增人口多,近年来由于建筑业的蓬勃发展,建筑业的能源消耗更显剧烈,超出世界平均能源消耗水平的1 ~ 2 倍,其中电气消耗占了非常大的比例,大约在60% ~ 90% 之间,多数民用建筑的电气能耗更高,大约在80%左右。因此,在世界能源供应结构改变的大趋势下,降低建筑电气能源消耗、符合环保节能要求已经成为建筑业的趋势,在进行建筑设计之前每一个建筑电气专业人员首先必须要考虑节能的问题,不做建筑节能设计而建造的房屋,最后都会因为其落后的能源供应系统,达不到节能要求而被逐步淘汰。要做到建筑节能,最根本的解决方法就是研究发展新能源,逐步减少对石油、天然气等不可再生资源的依赖,运用科学技术合理地进行建筑节能,使建筑满足可持续发展的要求,构建和谐社会。
二、提出现代建筑电气节能的主要措施
2.1照明节能
照明的节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求和照明质量的前提下,尽量减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能,通常的照明节能措施有以下几种:
(1)充分利用自然光,电气设计者应多与建筑专业配合,做到充分有效的利用自然采光使之与室内人工照明有机地结合,有条件的利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明,以减少屯量的消耗。
(2)严格遵循《建筑照明设计标准》,在标准中规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等,照度标准是不可随意降低或提高的,要有效控制单位面积灯具安装功率。
(3)照明设计可采用高效的光源,一般场所应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8管)、紧凑型荧光灯及LED光源,高大车间、厂房及体育馆场等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
(4)推广使用低能耗、性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器,灯具功率因数不小于0.90。
(5)改进灯具控制方式,通过采用各种节能型开关或装置进行节电。根据照明使用特点采取分区控制灯具或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关,公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关,在楼梯、过道、厕所等处可装上自动控制开关,并应尽量选择小容量的灯泡。
2.2 供配电系统节能
在建筑电气节能设计中,供配电系统是设计工作的重点,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,尽量做到系统简单、可靠、操作方便。
(1)减少变压器的能量损耗,变压器作为配电系统的基本设备,其损耗大约占总耗量的6%,主要分为铁耗(又称为空载损耗)和铜耗,铁耗与负荷大小无关,是与铁芯的制作材料和制造工艺有关,而铜耗与负荷的大小有关,对用电负荷精准计算后合理的进行分配,选择变压器的运行参数与台数,应使变压器的负载率最佳,以保证能够降低变压器的容量、延长变压器使用寿命。
(2)减少用电设备的无功损耗,提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等,电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯等)。使用静电电容器进行无功补偿,电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。
(3)对配电位置进行合理设计,变配电所应靠近负荷中心,以缩短配电半径减少线路损耗。
(4)对非线性用电设备进行控制,降低设备所产生的高次谐波值,降低变压器的运行环境温度,平衡三相负荷,合理选择变压器的接线方式。
(5)峰谷调节能量的控制,在用电高低峰期进行有效的调节控制,灵活控制,以达到节省电气能源。
2.3 降低线路损耗
当电能传输时,线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响线路损耗的原因主要是供电方式、负载大小、导线长度和截面积等。因此在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下,尽量提高系统的功率系数、减少导线电阻,从而降低其损耗。主要措施有:
(1)线路路径的选择要合理,尽可能减小导线长度,合理确定电气用房所在位置,变配电间应尽可能地靠近负荷中以减少供电半径。
(2)合理选择导线截面积,对于较长线路,在满足载心、流量、热稳定、保护配合和电压降要求的情况下,可使导线的截面积加大1~2级。
(3)尽量选用电阻率较小的铜导线。
2.4 软启动节能
电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门损害极大,对设备和管路的使用寿命极为不利。当用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。从理论上讲,变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中,电动机在启动时,电流会比额定高5-6倍,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量。设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变的,但在实际使用过程中,有时要以较低或较高的速度运行,因此进行变频改造是非常必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
2.5 充分利用太阳能光伏发电系统
太阳能是环保的可再生能源,太阳能光伏发电系统是由太阳能电池板、控制器、蓄电池和逆变器组合而成。太阳能光伏发电系统主要应用于建筑物的部分用电设备上,如:环境照明(庭院灯和草坪灯等)、道路照明和体育场照明等。在系统的节能设计中,应考虑下列主要因素:用电负荷的性质、用电量和每天所需的工作时间;系统输出时电压的等级设计:阴雨及雾霾天气时,保证系统能够处于连续工作的状态:建筑物所处位置的日照时间和太阳能辐射量等。
三、结语
为了实现我国可持续发展战略,把电气节能技术实际运用到建筑节能中,已经是建筑施工单位不可忽略的重要部分,建筑节能已经是大势所趋。建筑电气节能可以贯穿整个生产周期,在项目的设计、施工、投产、使用等过程中都可以进行节能技术改造,节能效果十分显著。建筑电气节能既要考虑能源和成本的节约,而且要满足建筑功能,因此在选择设计方案时要合理,尽量减少电能消耗,提高能源利用率和建筑的可持续发展性。
参考文献