浅析我国建筑电气节能相关控制措施

摘要：从笔者的切身体会出发，论述了建筑电气设计的几个节能措施，主要包括应根据变压器的负荷率与效率之间的关系确定负荷率，合理选择电压等级，重视变压器的选型，推广应用绿色照明等，以期得到最大的节能效果，节省能源。

关键词：负荷率 空载损耗 负载损耗供电半径绿色照明

引言

目前能源紧缺，我国又是一个能源消耗大国，每年从国外进口大量天然气和石油等能源，而且我国人均资源和能源都相对比较贫乏，不到世界人均水平的50%，在能源利用率方面仅占30%，而发达国家能源利用率一般可达50 %以上，与我国相邻的日本，其能源利用率可达到57%。我国的单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍。因此,增强建筑电气节能意识，加强环境保护是企业生存的必要措施和根本保证。

1变压器的选型

通常在日常工作过程中，在进行变压器选型时，首先要考虑选用损耗小的节能变压器，而反映变压器损耗大小的主要参数就是空载损耗P0、负载损耗PK、附加杂散损耗等。空载损耗P0 又称铁损，是一个不随负荷变化，与变压器工作温度变化无关的参数，但它是常年消耗，所以在选择变压器时应予以足够重视和关注；另一个是衡量变压器产生损耗水平的重要指标――负载损耗PK , 又称铜损，是一个与变压器工作温度和负荷率大小有关联的损耗。许多厂家都会在样本中给出在一定温度下的负载损耗PK 值(如F级、H级绝缘不同温度时) ，如表1所示。

表1不同型号的干式变压器空载及短路损

从表1可看出:

(1) SCB10 干式变压器的铁损和铜损均远比SCB9低。

(2) 同一型号干式变压器工作温度为120 ℃时的铜损比工作温度为75 ℃时高。

(3) 变压器容量越大,则铁损越大，所以认为容量选择过大不仅会增加基建投资,还会使铁损比重明显增大。

(4) 除了两回路供电的一、二类负荷需要两台以上变压器外,从减少损耗角度考虑,在容量相等的情况下，多台干式变压器会比单台和少数几台干式变压器损耗更大。

(5) SBH11-M非晶变空载损耗最低，但负载损耗一般，大容量规格目前生产不多，普及和推广有一定的难度。

(6) 对季节性负荷(如冷冻机等)也可采用双容量变压器，用绕组串、并联的方式运行，通过磁通密度变化来适应季节性负荷变化。这种变压器在低负荷时，具有极低空载损耗，只有普通变压器的5 %以下，比非晶变损耗还低，从而取得了很大的经济效益。

目前新颖节能干式变压器SGB11-R比SCB9空载损耗减少40 %。比SCB10系列空载损耗降低24 %，负载损耗也降低了11. 7 %。

2合理选择供电电压等级

在相同线路长度和线芯截面条件下，输送相同功率的线路损耗与配电电压平方成反比。电压等级越高，线路损耗越小。与此同时，缩短线路供电半径，不但可以减少供电线路损耗，同时还能保证电能质量，减少电压降，这就是要设置负荷中心的原因和合理选择供电半径的重要性。另外，在选择供电电压等级时，还需要综合权衡后舍取。

2.1关于供电半径的提法，据《全国民用建筑工程设计技术措施电气篇》(2003版)第3. 1. 3

条规定，变配电所的位置应靠近负荷中心或大容量设备(如冷冻机房、循环水房等) ，低压供电半径不宜超过200 m时, 当供电计算容量超过500 kW ，供电距离超过200 m时，宜设置变配电所。

(2) 根据GB 12497―1995《三相异步电动机经济运行》第7. 3. 3条规定，容量在200 kW 以上应优先选用高压电动机。

(3) JGJ 16―2008《民用建筑电气设计规范》第3. 4. 2条规定，“用电设备在250 kW 或需用变压器容量在160 kVA 以上者，宜以10 ( 6) kV供电”。

(4) 上海市工程建设规范DGJ 082107―2004《公共建筑节能设计标准》第7. 3. 3条规定,

“单台用电功率大于350 kW 的电动机宜采用中压电动机”。

(5) 上海市建设和交通委员会(2008) 828号第1. ( 4). 8 条规定, 除变频供电外, 单台大于550 kW的电动机(含电制冷机组) 应采用10 (6) kV电源供电;单台额定功率大于350 kW的电动机(含电制冷机组)宜采用10 ( 6) kV电源供电。

综上所述, 在确定供电等级时,应综合考虑用电负荷的大小、供电距离、初投资及年运行费用等各种因素，进行优化选取。

3绿色照明和节能

GB 50034―2004《建筑照明设计标准》第3. 2. 3条规定:一般情况下，室内照明不应采用普通照明白炽灯，推荐采用细管管径直管型荧光灯。用紧凑型荧光灯替代普通的白炽灯可节电70 % ～80 % ，推广应用细管荧光灯( T8型)比传统的卤粉荧光灯( T12 型) 提高光效约

15 %～30 %。以T8型36 W 为例，三基色中色温灯管代替常用卤粉荧光灯( T12 型)，发光效率提高34 % ，,显色指数Ra提高到80以上。在工程设计时,未写明采用稀土三基色荧光灯,制造厂家自然不肯提供三基色荧光灯, 因价格差异10 %。在今后工程设计时或招标文件中，应写明采用三基色节能荧光灯管，这样才比较切合实际。

但无论是采用紧凑型荧光灯，细管荧光灯( T8型)和金卤灯都需要相应地配置镇流器。由

于气体放电灯配电感镇流器功率因数较低，因此GB 50034―2004《建筑照明设计标准》第3. 3. 5条规定：“直管型荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。又如对于T5直管荧光灯，由于采用电感镇流器不能保证可靠启动，必须选用电子镇流器。同时，在选用不同型号灯具时，还应注意不同场所的环境温度。

如图1所示，T8型荧光灯最佳工作环境温度为25℃， T5型荧光灯最佳工作温度为35℃，在最佳工作环境温度下，灯管的光通量输出最高。环境温度低于或高于该值时，光通量都会下降。由此可见，这就特别适合具有空调设施的车间，环境温度为25 ℃的纺织、化纤工厂。T5型荧光灯管在环境温度为35 ℃时，其光通量输出最高。因此也同样可以获得合适的环境温度。

第7. 4. 5条规定：“每个照明开关所控的光源数不宜太多。每一房间灯的开关不宜少于2个(只设置一个光源的除外) ”。这一条节能措施通常是被忽略的，因此在工厂设计中也应特别引起重视。

GB 50034―2004《建筑照明设计标准》第7. 2. 10条规定：“供给气体放电灯的配电线路宜在线路或灯具内设置电容补偿，功率因数不低于0. 9”。例如,在采用T8型荧光灯管，选用节能型电感镇流器时，必须装设电容器补偿，使单灯功率因数达到。这样可以减少线路的电压降和无功损耗。传统的电感镇流器自身功耗约占光源功率的20 %，而节能型电感镇流器的自身功耗约占光源功耗的10 % ，寿命为7 ～10 a, 并具有谐波少、价格低等优点；电子镇流器的自身功耗仅为2～3W,寿命一般为3～5 a，具有低频闪和功耗低等特点，这对严格执行强制性规范GB50034―2004《建筑照明设计标准》第6. 1. 7条,确保降低照明功率密度(LPD )限值是非常有益的。因此,在工程设计时不可忽略镇流器或变压器的损耗。

4结语

目前，由于电子镇流器元器件的材质不断提高，技术水平日趋完善，以更高能效、无噪音、功率因数高等优势，获得越来越多的广泛应用，寿命也有显著提高，优异的性价比，使其目前在视觉条件要求较高的化纤、纺织工厂中已得到了广泛的认可和推广，取得了较好的节能效果。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。