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试述高校建筑电气节能设计

收藏本文 2024-02-25 点赞:18231 浏览:82199 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要: 电力系统是促进国民经济发展的重要能源,高校建筑的电气设计在不影响大学正常教学和使用的前提下,也应遵行厉行节约的设计原则。 结合高校用电特点及高校建筑电气的实际情况,通过合理的设计与设备选型,在满足使用要求的情况下,从供配电系统设计、电气照明和电气设备三个方面讨论了高校建筑电气设计中的节能原则与常用措施。
关键词: 建筑电气; 电气节能; 供配电; 照明; 电气设备
引言
高等学校教育事业蓬勃发展,其用电量也迅速增长,电力系统是促进国民经济发展的重要能源,高校建筑的电气设计在不影响大学正常教学和使用的前提下,也应遵行厉行节约的设计原则。为更合理地利用有限的教育经费,电气节能技术愈显重要。根据高校建筑电气设计工作经验,下面对高校建筑电气的节能措施进行了探讨。

1 供配电系统的节能措施

供配电系统功率的线路损耗与电网送电电压、负载电流、有功功率、无功功率和供配电线路的截面及距离有关。设备的损耗主要与变压器选型及容量设计有关。
1. 1 控制电网输送距离
根据国家相关规定,当埋地敷设时,0.38 kV线路输送距离不宜大于0.35 km,10 kV 线路输送距离不宜大于10 km。高校作为集教学与科研为一体的单位,其建筑可分为教学区、实验区、办公区和公寓生活区等,一般占地面积较大,故而在设计及规划中,主干线路可采用10 kV 线路,用于连接各主要用电节点。
1. 2 降低线路电阻
输配电线路截面的选择有经济电流密度、允许电压损失和长时允许工作电流三种方法。从节电角度出发,经济电流密度选择的线损比其他两种方法低35% 以上。但选择较大截面的导线就会减少电阻,从而减少线路损耗m,所以也要考虑截面积增大而增加的费用M,满足M≤m×n(n为回收期) 。一般实验区域用电总量较大,但同时需用系数极小,故一般采用允许电压损失方法计算输配电电缆截面。其他区域如教学区、办公区、生活区等,宜采用经济电流密度法确定输配电电缆截面。
1. 3 降低变压器功耗
降低变压器功耗,尽可能使变压器及电动机类电气设备等处在经济运行状态。在理论上,变压器的负荷率β= 50% 时损耗最小,但在计入初装费、土建投资及各项运行费用后,变压器的负荷率运行在75%~85% 为宜。故应合理选择变压器容量及台数,根据负荷的变化,合理调配供电负荷,及时调整并联运行的变压器台数,适当选择调容变压器,尽量平衡三相负荷。若三相负荷不平衡,会使线路和变压器的铜损增加。若线路内的负荷不平衡度减少30%,线损可降低7%;不平衡度减少50%,线损可降低15%。
1. 4 选用低损耗节能变压器
进行技术经济分析,选用低损耗节能型的变压器。在美国,标准配电变压器的能效为96% ~98. 5%,高效配电变压器的能效为98% ~ 99%;在欧洲,变压器按能效水平划分为非晶合金、超高能效、高能效、正常能效等不同标准类型;
1. 5 提高功率因数
线损与电力用户功率因数的平方成反比,故提高功率因数是降低损耗的有效措施。装设并联补偿电容器并在变电所装设自动投入的并联电容器,以在不同的负载条件下进行合理的无功补偿,平衡无功功率,限制无功功率在电网中传送,这不仅能减少电网的无功损耗,同时还可提高有功功率的输送量。

2 电气照明的节能

据统计,我国照明用电量约占总发电量的10%,而高校照明设备用电量约占学校耗电量的47%,所以照明节能对于高校电气节能有非常重要的意义,可从照明设计、设备选择和照明控制等方面进行节能。
( 1) 照明系统节能设计要保证达到使用所需的照明质量,不可降低作业视觉要求,并且充分利用自然光源,同时采用光通利用系数较高的布灯方案。设计中根据实际情况在不同场所选用不同的配光形式,直接配光灯具射出的光通量应最大限度地落到工作面上,提高灯具的利用系数。
( 2) 设计时使用高光效光源,尽量使用发光效率更高的电光源。在各种照明光源电能转换中,以高压钠灯效率最高,荧光灯和金属卤化物灯次之,其次为高压汞灯,而白炽灯最低。
( 3) 在使用高效光源的同时,还应选用高功率因数的启动设备,荧光灯用电感镇流器功率为灯管额定功率的20%,高强度气体放电灯镇流器功率为额定功率的15% ~ 16%。电子镇流器与电感镇流器相比较,具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点,比电感镇流器节电10%以上,本身功耗也比电感镇流器低50% ~75%,综合输入功率降低18% ~ 23%,节电效果显著。但一些节能型电感镇流器电子镇流器存在造价高、可靠性低、使用寿命短、产生电磁干扰或射频干扰的问题,故设计时应选用较为先进的产品。
( 4) 照明的控制方式设计。大面积场所如教室、实验室,应根据自然光的照度变化,分组、分片控制灯具开关,增加照明控制开关数量,使每个开关控制灯的数量不要过多,增加照明分支回路控制的灵活性。面积较小的房间可采用一灯一控或两灯一控的控制方式; 楼梯间、走廊、卫生间等公共通道,照明器宜采用定时开关或声光延时控制开关; 室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关。

3 建筑电气设备的节能

高校内电气设备一般包括电动机、空调系统、消防、给水系统及其他典型建筑设备等。对电气设备的节能设计,是高校电气节能设计中一个不可忽视的方面。
( 1) 在使用电机的场所,设计时尽量采用交流电机调速节电技术和变频调速装置。如空调系统的风机使用变频风机,通过变频方式调节空调箱的送风量,使之与室内负荷相匹配,能在满足空调要求同时,大幅节约风机电耗。
( 2) 集中采暖与空气调节系统控制,对于总装机容量较大、数量较多的大型冷、热源机房,宜采用机组群控方式。在条件许可的情况下,空气调节系统、通风系统及冷、热

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源系统宜采用直接数字控制,通过合理确定暖通空调监控系统参数、传感器参数设定值和设置位置,精确控制室内温、湿度,使之更加满足人们的需要,减少不必要的浪费。温湿度控制精度越高,舒适性越好,节能效果也越明显,但系统成本会高一些。设计前要进行投资与回收经济分析,达到最优化设计。
( 3) 在化学实验室、礼堂及车库等需要通风设备的场所,根据卫生要求,确保建筑内每人都有一定的新风量,但新风量过多,将增加新风耗能量,所以在资金允许的情况下可采用控制功能较完善的楼宇自控系统,通过现场直接数字控制对建筑内的通风设备实现联网集中监控。根据室内或回风中的CO2( 包括其他有害气体) 浓度,自动调节新风量,实现最佳起停和最佳节能控制,在保证室内空气的新鲜度的同时,最大限度地节约能源消耗。
4 结语
遵循各种节能标准,充分考虑选择高效的节能设备,应用先进的技术,可有效提高电能的利用效率,但也会提高工程的建设成本,因此需要在电气设计规划中对各方案进行精心组织、科学计算,设计出合理节能的工程。此外,在提高硬件节能水平的同时,还应加强软环境建设,进行科学的用电管理,对用电进行指标量化管理和奖惩,将节能措施落实到各个系部,高校电气节能必将取得更大的进步。该设计减少了不必要的电能损耗,提高了电能使用效率,达到了电气节能的目的。

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