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建筑中电气节能的研究

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《中华民居杂志》2014年第八期

1建筑电气节能存在的技术问题

随着经济建设的高速发展,建筑行业也得到了快速的发展,各大中小城市新兴建筑如雨后春笋一般层出不穷,直接导致其能耗的增长速度过快,远超国家电网供电能力的提高速度,这势必会对公民的日常生产生活造成严重的影响,事实上用电高峰期频繁出现的拉闸限电现象就已经可以代表这一问题了。用电率的增长同时又对目前广受关注的能源短缺和环境污染问题带来了新的挑战,可谓是亟需解决的一个问题,而建筑电气节能设计,是从根本上解决这一问题的有效途径之一,具有相当大的实际意义。为了进行有效的建筑电气节能设计,我们首先就应该对其目前还存在的一些显著问题有一个清醒的认识,联系实际,将这些问题总结为以下几个方面:(1)相关技术标准尚不全面且强制力度不够。不得不说,随着政府对建筑电气节能重视力度的提升,相关规范性文件已日趋完善,然而,就目前情况而言,还是欠缺一个统一而又完整的标准,且各技术标准缺乏强制力,使得不少施工企业我行我素,影响了建筑电气节能技术整体上的提升。(2)施工设备与材料良莠不齐,假冒伪劣产品多出。这主要还是受大环境影响,当前社会上或多或少存在着一种追逐利益的氛围,以至于不少施工设备材料质量低下,而造假技术又不断提高,稍有不慎这些设备与材料就会流入建筑电气工程,影响电气节能的有效性。(3)当然也是最重要的一面,施工技术上的不过关。①从宏观施工上看,不少施工单位技术人员个人素质不达标,导致设计上忽略节能需求,或者按设计建设完成后无法达到节能标准等问题;②电气设备的选择达不到节能标准,如照明开关不采用光感、声感等控制系统,变压器容量选择过大等问题。总之,在我国建筑电气节能建设上,还存在着相当大的技术性问题,以标准制定的不全面为基础,再加上社会风气导致施工设备、材料质量难以得到保证造就了建筑电气节能难以达到效果的外围因素,而内在的本质性、根本性因素,又在于施工技术上不过关,从设计到完工,各个阶段都存在一定程度的问题,导致建筑电气技能无法达到期望的目标。

2探讨自耦补偿稳压节电技术

2.1自耦补偿稳压节电的实现方式该节电装置时一种低耗、高效能的稳压节电装置,适用于各种三相和单相用电设备,其装置包括保护用的漏电断路器、电压检测器、控制器、辅助开关、驱动器和电压调节器,通过它们对负载所需的功率进行调整控制。漏电断路器的输入端接电网电压,输出端接电压调节器并为电压检测器、控制器以及驱动器提供电源,电压检测器与控制器相连,控制器接辅助开关和驱动器,辅助开关与驱动器相连,驱动器连接到电压调节器,电压调节器输出电压到用电器。图1是自耦补偿稳压节电的工作原理图。漏电断路器对电路以及相应设备实施过载、短路保护还有漏电保护,从而确保用户的人身安全,并且保证设备免受损坏。而电压检测器则主要是对电网电压实施检测,并且需及时传输到相应控制器,为控制器提供电压分析信号。相应的控制器则负责将电压检测器所检测到的相关电压信号深入分析,例如电压过低等问题,它将输出升压信号经由驱动器使负载所需的电压迅速升高到规定值。辅助开关是具有连锁装置的五档按键开关,需根据用电设备的需要,选择其中一个一档位与驱动器进行配合,并且向负载输出所需的正常的电压。电压调节器是卷芯式铁芯和线圈组成的,所述的线圈具有电流线圈以及电压线圈,电压线圈实际有多个抽头,从而实现与驱动器的配合,并且能够向负载输出所需的电压。电压调节器是采用卷芯式铁芯,既无需过多消耗接缝的磁化容量,还能有效减少地激磁电流,从而提高功率因数,采用H级绝缘,抗过压过流能力强,抗电压突变和电流突变能力强,可抑制电源侧侵入的谐波干扰。由于采用调整电压线圈的调节方式,所以调节装置的功率很小,电压线圈的电流I1=IL-Ii,(IL为输出负载电流,Ii为输入电流)。故设备自身消耗功率较小,成本较低。图2是自耦补偿稳压节电的电路示意图。

2.2调整三相电源不平衡目前三相电网中,存在大量的单相大功率用电设备,造成三相电压不对称。自耦补偿稳压节电装置利用特有的优质铁芯和绕组,在变压器中做到磁路平衡、磁场平衡,可以对三相电源间不平衡电压,在2~3%的范围内进行调整,使用电设备在三相电源趋于平衡、对称的状态下优质运行。

2.3消除谐波污染电网上可能存在的高次谐波来源很多,如:大气过电压、雷击、可控硅、变频设备的运行等都会产生相应的谐波污染,从而大大增加了用电设备的损耗,从而造成电设备使用效率降低。自耦补偿稳压节电装置输出电压总是正弦波,不会产生任何谐波。并且可以有效地抑制产生于电源侧的高次谐波,对电网作清洁处理、有效地提高电气设备的节电效果。

2.4提高功效因数自耦补偿稳压节电装置通过电磁调控降低电机铁损和励磁电流,降低电机的总损耗,由系统供给的无功功率减小,从而提高设备的功率数1~7%。

2.5降低负载电流自耦补偿稳压节电装置将电机起动电流控制在额定电流的二倍左右,有效地限制负载电流不超过额定值,并能降低负载电流10%以上,而不降低电机转速和功效。由于损耗的减小,电机的发热大大降低,从而延长寿命,还可以增容。

2.6抑制瞬流、浪涌自耦补偿稳压节电装置属于惰性器件,具有较强的抗过电压、抗过电流能力和较强的抗电压突变、抗电流突变的能力,可以保护用电设备部受冲击,抑制了瞬流和浪涌。将过热和污染影响减到最小,达到了降温、清洁节电。

2.7具体项目实施效果(1)本文所论述的项目用电类型为工业照明,计费方式则是高压侧计费,设备位置主要有:室内/室外。施工半年之中,总共做了四次测量,前二次测量所得的平均节电率为23%,而后二次测量所得的平均节电率26.2%。(2)项目投资分析采用GESPU-L型电磁式稳压节电装置,具体统计为厂房照明1640kW、10台、投资成本164.00万元,办公照明110kW、8台、11.00万元,仓库照明20kW、2台、2.00万元,绿化区照明10kW、3台、1.00万元,辅助用房照明8kW、2台、0.80万元。合计1788kW、25台、投资成本178.80万元,按178万元作为初始投资。(3)投资收益分析该项目初始投资人民币178万元(含施工费用和现场调试费用)。平均节电率V=23%用电设备每年使用小时数:T=360d/y*14h/d=5040(h)总功率:Pt=1788(kW)电价:Pe=0.75(元/kW•h)所以:年节电费用Ms=Pt*Pe*T*V=1554487.00元投资回收周期=1780000.00/1554457.00=1.14天根据以上计算可知,GESPU-L型电磁式稳压节电装置在14个月内即可收回投资成本,具有很高的投资回收率。GESPU-L型电磁式稳压节电装置结构主体为特殊绕组的电磁线圈,不同于其他的电子式节电装置,其有效使用寿命在15年以上,GESPU-L型电磁式稳压节电装置可带来的直接收益S≈Ms(15-1.14)=155.4×13.86=2153.84(万元)。另外,其工作中带来管理成本的降低、设备维护成本的下降、优化供电质量和延长用电设备使用寿命等间接收益就不好用钱来衡量了。

3结束语

针对电气节能,设计人员需充分考虑光源以及风向等因素的具体状况。充分发挥自然界一切可以利用的资源,将其融入到实际设计之中,以此确保资源的高效利用,以及环境的合理保护。电气节能在绿色建筑理念中的地位至关重要,需进行充分的考虑。

作者:唐峥单位:安徽省机械工业设计院有限公司

中华民居杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次