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由于人口的增加,工業的發展,生活水平的提高,能源的消耗也就急劇增加,能源危機迫在眉睫。因此,各行各業提出了節能的要求,節約二次能源--電能,也就成為民用建筑電氣設計的焦點。建筑電氣設計節能的原則建筑電氣節能應堅持以下三個原則:
1.滿足建筑物的功能
即滿足照明的照度、色溫、顯色指數;滿足舒適性空調的溫度及新風量,也就是舒適衛生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。
2.考慮實際經濟效益
節能應按國情考慮實際經濟效益,不能因為節能而過高地消耗投資,增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資,能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。
3.節省無謂消耗的能量
節能的著眼點,應是節省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的,再考慮采取什么措施節能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗,又如量大面廣的照明容量,宜采用先進技術使其能耗降低。
因此,節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。
建筑電氣節能的途徑
1.減少變壓器的有功功率損耗
變壓器的有功功率損耗如下式表示:△Pb=Po+Pkβ2其中:
△Pb--變壓器有功損耗(KW);
Po--變壓器的空載損耗(KW);
Pk--變壓器的有載損耗(KW);
β--變壓器的負載率。
Po部分為空載損耗又稱鐵損,它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以,變壓器應選用節能型的,如S9、SL9及SC8等型油浸變壓器或干式變壓器,它們都是采用優質冷軋取向矽鋼片,由于"取向"處理,使矽鋼片的磁疇方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結構,使接縫密合性好,以減少漏磁損耗。
Pk是傳輸功率的損耗,即變壓器的線損,決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,即負載率β的平方成正比。因此,應選用阻值較小的繞組,可采用銅芯變壓器。從Pkβ2用微分求它的極值,在β=50%處每千瓦的負載,變壓器的能耗最小。因此,在80年代中期設計的民用建筑,變壓器的負載率絕大部分在50%左右,在實際使用中有一半變壓器沒有投入運行,這種做法有的設計人員一直沿襲至今。但是,這僅是為了節能,而沒有考慮經濟價值。舉下例可看出其不可取的程度。
SC3-2000KVA的變壓器,當β=50%時相對于β=85%時可節能為P=16.01×(0.852-0.52)=7.56KW,按商場最高用電小時計:每天12小時,365天全營業,則總節約電能:W=7.56×12×365=33113KW·h。按營業性電價每度0.78元計,則每年節約:33113×0.78=25828元。
按每千瓦的初裝費投資:2000KVA變壓器應是大型民用建筑,必然雙電源進線,則初裝費每KVA為2240元,每年節能省下的電費只能提供(25828/2240=11.53)11.53KVA的初裝費。還有988.5KVA的初裝費,加上由于加大變壓器容量而多付的變壓器價格,由于變壓器增加而使出線開關柜、母聯柜增加引起的設備購置費,安裝上述設備使土建面積增加而引起的土建費用,這是筆相當可觀的投資,還沒有計及折舊維護等費用。由此可見,取變壓器負載率為50%是得不償失的。
事實上50%負載率僅減少了變壓器的線損,并沒有減少變壓器的鐵損,因此也不是最節能的措施。計及初裝費、變壓器、低壓柜、土建的投資及各項運行費用,又要使變壓器在使用期內預留適當的容量,變壓器的負載率應在75%~85%為宜。這樣也可以做到物盡其用,因為變壓器絕緣的使用年限滿負荷計為20年,20年后可能有更好的變壓器問世,這樣就可以有機會更換新的設備,才能使該建筑總趨技術領先地位。
為減小變壓器損耗,當容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數,選用大容量的變壓器。例如需要裝機容量為2000KVA,可選2臺1000KVA,不選4臺500KVA。因為選用前者可節能:△P=4×(1.6+4.44)-2×(2.45+7.45)=4.36KW(全按β=100%計,同等條件,SC3變壓器)。
在變壓器選擇中,能掌握好上述三點原則,即滿足了節約能源,又經濟合理的原則。