李蔚《電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)與疑難解析》(2011115全國電氣節(jié)能論壇)_第1頁
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2011全國電氣節(jié)能論壇電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)與疑難解析李蔚(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院電氣總工)(2011-11-05北京)摘要

本文著眼于電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則,重點(diǎn)從變壓器的選擇、供配電系統(tǒng)及線路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、照明節(jié)能、電動機(jī)節(jié)能、節(jié)電型低壓電器選用、諧波的產(chǎn)生與治理、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用等多個(gè)方面和角度,論述了建筑電氣節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),并對相關(guān)疑難問題進(jìn)行了解析。關(guān)鍵詞

電氣節(jié)能變壓器損耗線路損耗功率因數(shù)

第四代新型綠色光源LED燈LVD無極熒光燈智能照明控制系統(tǒng)太陽光光纖導(dǎo)入照明系統(tǒng)

變頻調(diào)速軟起動器模糊控制技術(shù)

節(jié)電型低壓電器諧波治理

冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)

太陽能光伏發(fā)電1引言

我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期,已建項(xiàng)目的總建筑面積約為400億平方米,每年還以十幾億平方米的速度遞增。目前,我國建筑能耗約占全社會總能耗的27%左右(根據(jù)建設(shè)部和國家建材局的統(tǒng)計(jì))。到2020年,全國將新增建筑面積約200億平方米,建筑能耗占全社會總能耗的比例將更高。在歐美一些發(fā)達(dá)國家,節(jié)能型建筑的比例已達(dá)到了40%。而在我們這樣一個(gè)資源相對匱乏、正在發(fā)展中的人口大國,能源的消耗正急劇增加,能源危機(jī)迫在眉睫,作為能耗大戶的建筑能耗已成為危及社會可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大問題。為此,中央提出發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”、建設(shè)“資源節(jié)約型”社會的目標(biāo),要求各地大力推廣“節(jié)能省地”型建筑。由此可見,建筑節(jié)能已成為時(shí)代的呼喚。作為二次能源的電能,如何降低損耗、高效利用,如何將節(jié)能技術(shù)合理應(yīng)用到工程項(xiàng)目當(dāng)中,也就成為建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)2電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價(jià),也不能盲目增加投資、為節(jié)能而節(jié)能。因此,筆者認(rèn)為,電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則:

2.1滿足建筑物的功能

這主要包括:滿足建筑物不同場所、部位對照明照度、照度均勻度、統(tǒng)一眩光值UGR、相關(guān)色溫Tcp、顯色指數(shù)Ra等的不同要求;滿足舒適性空調(diào)所需要的溫度、濕度、新風(fēng)量等;滿足特殊工藝要求,如體育場館、醫(yī)療建筑、酒店、餐飲娛樂場所一些必需的電氣設(shè)施用電,展廳、多功能廳等的工藝照明及電力用電等。

2.2考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)考慮國情,計(jì)及實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益,不能因?yàn)樽非蠊?jié)能而過高地消耗投資,增加運(yùn)行費(fèi)用,而是應(yīng)該通過比較分析,合理選用節(jié)能設(shè)備及材料,使增加的節(jié)能方面的投資,能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

2.3節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點(diǎn),應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。設(shè)計(jì)時(shí)首先找出哪些方面的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的,再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗、電能傳輸線路上的有功損耗,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(jìn)的調(diào)光技術(shù)、控制技術(shù)使其能耗降低??傊?,筆者認(rèn)為節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)把握“滿足功能、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)”的原則。具體說來,可重點(diǎn)從以下多個(gè)方面采取節(jié)能措施,將節(jié)能技術(shù)合理應(yīng)用到實(shí)際工程中。

3變壓器的選擇要點(diǎn)

變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是:降低其有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率。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(fù)載率。

式中Po為空載損耗又稱鐵損,它由鐵芯的渦流損耗、漏磁損耗組成,其值與硅鋼片的性能及鐵芯制造工藝有關(guān),而與負(fù)荷大小無關(guān),是基本不變的部分。

因此,變壓器應(yīng)選用SCB10、SCB11等節(jié)能型變壓器(SCB11系列比SCB10系列節(jié)電10%),它們都是選用高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造的新系列節(jié)能變壓器。由于“取向”處理,使硅鋼片的磁場方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結(jié)構(gòu),使接縫密合性好,可減少漏磁損耗。

目前,一種新型的節(jié)能變壓器:非晶合金變壓器應(yīng)運(yùn)而生,它采用非晶合金帶材制作鐵芯,替代傳統(tǒng)硅鋼片鐵芯,其能耗比普通硅鐵變壓器降低60-80%,具有很好的節(jié)能效果。其初次投資增加的成本5年就可以回收,經(jīng)濟(jì)性非常顯著。非晶合金材料的生產(chǎn)具有很高的科技難度,目前世界上只有日立電氣和中國的安泰科技掌握了非晶技術(shù),安泰科技作為中國鋼研行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),其4萬噸非晶合金帶材生產(chǎn)線已初步完成熱試,2009年底可投產(chǎn),2010年達(dá)產(chǎn),為中國市場提供急需的非晶材料,同時(shí)降低了成本,為電網(wǎng)改造和產(chǎn)業(yè)升級提供了可能;非晶合金變壓器本身也是一種環(huán)保型產(chǎn)品。

以上節(jié)能型變壓器因具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn),而在近年得到了廣泛的應(yīng)用,所以,設(shè)計(jì)應(yīng)首選低損耗的節(jié)能變壓器。上式中,Pk是傳輸功率的損耗,即變壓器的線損,它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小。因此,應(yīng)選用阻值較小的銅芯繞組變壓器。對Pkβ2,用微分求它的極值,可知當(dāng)β=50%時(shí),變壓器的能耗最小。但這僅僅是從變壓器節(jié)能的單一角度出發(fā),而沒有考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益(節(jié)能原則如前述)。因?yàn)棣拢剑担埃サ呢?fù)載率僅減少了變壓器的線損,并沒有減少變壓器的鐵損,因此節(jié)能效果有限;且在此低負(fù)載率下,由于需加大變壓器容量而多付的變壓器價(jià)格,或變壓器增大而使出線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)容量增大引起的設(shè)備購置費(fèi),再計(jì)及設(shè)備運(yùn)行、折舊、維護(hù)等費(fèi)用,累積起來就是一筆不小的投資。由此可見,取變壓器負(fù)載率為50%是得不償失的。綜合考慮以上各種費(fèi)用因素,且使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?,筆者認(rèn)為,變壓器的負(fù)載率β應(yīng)選擇在75%~85%為宜。這樣既經(jīng)濟(jì)合理,又物盡其用。另一方面,因?yàn)樽儔浩髟跐M負(fù)荷運(yùn)行時(shí),其絕緣層的使用年限一般為20年,20年后通常會有性能更優(yōu)的變壓器問世,這樣就可有機(jī)會更換新的設(shè)備,從而使變壓器總趨技術(shù)領(lǐng)先水平。設(shè)計(jì)時(shí),合理分配用電負(fù)荷、合理選擇變壓器容量和臺數(shù),使其工作在高效區(qū)內(nèi),可有效減小變壓器總損耗。當(dāng)負(fù)荷率低于30%時(shí),應(yīng)按實(shí)際負(fù)荷換小容量變壓器;當(dāng)負(fù)荷率超過80%并通過計(jì)算不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí),可放大一級容量選擇變壓器.當(dāng)容量大而需要選用多臺變壓器時(shí),在合理分配負(fù)荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數(shù),選用大容量的變壓器。例如需要裝機(jī)容量為2000KVA,可選2臺1000KVA,不選4臺500KVA。因?yàn)榍罢呖倱p耗比后者小,且綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于后者。

對分期實(shí)施的項(xiàng)目,宜采用多臺變壓器方案,避免輕載運(yùn)行而增大損耗;內(nèi)部多個(gè)變電所之間宜敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線,根據(jù)負(fù)荷情況,可切除部分變壓器,從而減少損耗;對可靠性要求高、不能受影響的負(fù)荷,宜設(shè)置專用變壓器。在變壓器設(shè)計(jì)選擇中,如能掌握好上述原則及措施,則既可達(dá)到節(jié)能目的,又符合經(jīng)濟(jì)合理的要求。4合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)及線路4.1根據(jù)負(fù)荷容量及分布、供電距離、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素,合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓,可達(dá)到節(jié)能目的。供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠,同一電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于兩級。4.2按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面,一般按年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小原則確定單位面積經(jīng)濟(jì)電流密度。4.3由于一般工程的干線、支線等線路總長度動轍數(shù)萬米,線路上的總有功損耗相當(dāng)可觀,所以,減少線路上的損耗必須引起設(shè)計(jì)足夠重視。由于線路損耗△P∝R,而R=p.L/S,則線路損耗△P與其電導(dǎo)率p、長度L成正比,與其截面S成反比。為此,應(yīng)從以下幾方面入手:

4.3.1選用電導(dǎo)率p較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳,但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此,在負(fù)荷較大的一類、二類建筑中采用銅導(dǎo)線,在三類或負(fù)荷量較小的建筑中可采用鋁芯導(dǎo)線。4.3.2減小導(dǎo)線長度L。主要措施有:a.變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心,以縮短線路供電距離,減少線路損失。低壓線路的供電半徑一般不超過200m,當(dāng)建筑物每層面積不少于10000m2時(shí),至少要設(shè)兩個(gè)變配電所,以減少干線的長度;b.在高層建筑中,低壓配電室應(yīng)靠近強(qiáng)電豎井,而且由低壓配電室提供給每個(gè)豎井的干線,不應(yīng)產(chǎn)生“支線沿著干線倒送電能”的現(xiàn)象,盡可能減少回頭輸送電能的支線。

c.線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長度;其次,低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線,以減少來回線路上的電能損失。4.3.3增大線纜截面S。a.對于比較長的線路,在滿足載流量、動熱穩(wěn)定、保護(hù)配合、電壓損失等條件下,可根據(jù)情況再加大一級線纜截面。假定加大線纜截面所增加的費(fèi)用為M,由于節(jié)約能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)用為m,則M/m為回收年限,若回收年限為幾個(gè)月或一、二年,則應(yīng)加大一級導(dǎo)線截面。一般來說,當(dāng)線纜截面小于70mm2,線路長度超過100m時(shí),增加一級線纜截面可達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能效果。

b.合理調(diào)劑季節(jié)性負(fù)荷、充分利用供電線路。如將空調(diào)風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管與一般照明、電開水等計(jì)費(fèi)相同的負(fù)荷,集中在一起,采用同一干線供電,既可便于用一個(gè)火警命令切除非消防用電,又可在春、秋兩季空調(diào)不用時(shí),以同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的負(fù)荷電流,從而減小了線路損耗。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,積極采取上述各項(xiàng)技術(shù)措施,就可有效減少線路上的電能損耗,達(dá)到線路節(jié)能的目的。

5提高系統(tǒng)的功率因數(shù)5.1提高功率因素的意義設(shè)定輸電線路導(dǎo)線每相電阻為R(Ω),則三相輸電線路的功率損耗為

式中ΔP───三相輸電線路的功率損耗,kW;

P───電力線路輸送的有功功率,kW;

U───線電壓,V;

I───線電流,A;

cosφ──電力線路輸送負(fù)荷的功率因素。

由上式可以看出,在系統(tǒng)有功功率P一定的情況下,cosφ越高(即減少系統(tǒng)無功功率Q),功率損耗ΔP將越小,所以,提高系統(tǒng)功率因素、減少無功功率在線路上傳輸,可減少線路損耗,達(dá)到節(jié)能的目的。在線路的電壓U和有功功率P不變的情況下,改善前的功率因素為cosφ1,改善后的功率因素為cosφ2,則三相回路實(shí)際減少的功率損耗可按下式計(jì)算:

另外,提高變壓器二次側(cè)的功率因素,由于可使總的負(fù)荷電流減少,故可減少變壓器的銅損,并能減少線路及變壓器的電壓損失。當(dāng)然,另一方面,提高系統(tǒng)功率因素,使負(fù)荷電流減少,相當(dāng)于增大了發(fā)配電設(shè)備的供電能力。

5.2提高功率因素的措施a)減少供用電設(shè)備無功消耗,提高自然功率因素,其主要措施有:

───正確設(shè)計(jì)和選用變流裝置,對直流設(shè)備的供電和勵(lì)磁,應(yīng)采用硅整流或晶閘管整流裝置,取代變流機(jī)組、汞弧整流器等直流電源設(shè)備。

───限制電動機(jī)和電焊機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)中對空載率大于50%的電動機(jī)和電焊機(jī),可安裝空載斷電裝置;對大、中型連續(xù)運(yùn)行的膠帶運(yùn)輸系統(tǒng),可采用空載自??刂蒲b置;對大型非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的異步籠型風(fēng)機(jī)、泵類電動機(jī),宜采用電動調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量的自動控制方式,以節(jié)省電能。

───條件允許時(shí),采用功率因數(shù)較高的等容量同步電動機(jī)代替異步電動機(jī),在經(jīng)濟(jì)合算的前提下,也可采用異步電機(jī)同步化運(yùn)行。───熒光燈選用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器;氣體放電燈的電感鎮(zhèn)流器,單燈安裝電容器就地補(bǔ)償?shù)?,都可使自然功率因?shù)提高到0.85~0.95b)用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償:按全國供用電規(guī)則規(guī)定,高壓供電的用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶,在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)功率因素應(yīng)不低于0.9。

當(dāng)自然功率因素達(dá)不到上述要求時(shí),應(yīng)采用電容器人工補(bǔ)償?shù)姆椒?,以滿足規(guī)定的功率因素要求。實(shí)踐表明,每千乏補(bǔ)償電容每年可節(jié)電150~200kWh,是一項(xiàng)值得推廣的節(jié)電技術(shù)。特別是對于下列運(yùn)行條件的電動機(jī)要首先應(yīng)用:

(1)遠(yuǎn)離電源的水源泵站電動機(jī);

(2)距離供電點(diǎn)200m以上的連續(xù)運(yùn)行電動機(jī);

(3)輕載或空載運(yùn)行時(shí)間較長的電動機(jī);

(4)YZR、YZ系列電動機(jī);

(5)高負(fù)載率變壓器供電的電動機(jī)。

無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)原則為:

───高、低壓電容器補(bǔ)償相結(jié)合,即變壓器和高壓用電設(shè)備的無功功率由高壓電容器來補(bǔ)償,其余的無功功率則需按經(jīng)濟(jì)合理的原則對高、低壓電容器容量進(jìn)行分配;

───固定與自動補(bǔ)償相結(jié)合,即最小運(yùn)行方式下的無功功率采用固定補(bǔ)償,經(jīng)常變動的負(fù)荷采用自動補(bǔ)償。───分散與集中補(bǔ)償相結(jié)合,對無功容量較大、負(fù)荷較平穩(wěn)、距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的用電設(shè)備,采用單獨(dú)就地補(bǔ)償;對用電設(shè)備集中的地方采用成組補(bǔ)償,其他的無功功率則在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償;

有必要指出的是,就地安裝無功補(bǔ)償裝置,可有效減少線路上的無功負(fù)荷傳輸,其節(jié)能效果比集中安裝、異地補(bǔ)償要好。還有一點(diǎn),對于電梯、自動扶梯、自動步行道等不平穩(wěn)的斷續(xù)負(fù)載,不應(yīng)在電動機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器。因?yàn)樨?fù)荷變動時(shí),電機(jī)端電壓也變化,使補(bǔ)償電容器沒有放完電又充電,這時(shí)電容器會產(chǎn)生無功浪涌電流,使電機(jī)易產(chǎn)生過電壓而損壞。另外,如星三角起動的異步電動機(jī)也不能在電動機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器,因?yàn)樗饎舆^程中有開路、閉路瞬時(shí)轉(zhuǎn)換,使電容器在放電瞬間又充電,也會使電機(jī)過電壓而損壞。

6照明節(jié)能的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

因建筑照明量大而面廣,故照明節(jié)能的潛力很大。在滿足①照度;②照度均勻度;③照明功率密度(LPD)限值;④統(tǒng)一眩光值UGR⑤相關(guān)色溫Tcp;⑥顯色指數(shù)Ra等相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求的前提下,照明節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)從下列幾方面著手:6.1選用高效光源

按工作場所的條件,選用不同種類的高效光源,可降低電能消耗,節(jié)約能源。其具體要求如下:一般室內(nèi)場所照明,優(yōu)先采用熒光燈或小功率高壓鈉燈等高效光源,推薦采用T5細(xì)管、U型管節(jié)能熒光燈,以滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)對照明功率密度(LPD)的限值要求。不宜采用白熾燈,只有在開合頻繁或特殊需要時(shí),方可使用白熾燈,但宜選用雙螺旋(雙絞絲)白熾燈。

高大空間和室外場所的一般照明、道路照明,應(yīng)采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等高光強(qiáng)氣體放電燈。氣體放電燈應(yīng)采用耗能低的鎮(zhèn)流器(節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器),且熒光燈和氣體放電燈,必須安裝電容器,補(bǔ)償無功損耗。

目前,第四代新型綠色光源,如LED燈、LVD無極熒光燈的技術(shù)發(fā)展較快,市場應(yīng)用逐步推開。LED燈是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電致發(fā)光原理研制而成,該機(jī)理決定LED燈不可能產(chǎn)生具有連續(xù)光譜的白光,因此要借助熒光物質(zhì)間接產(chǎn)生寬帶光譜,合成白光;或?qū)追N不同光色的芯片封裝在一起,通過光色的混合構(gòu)成白光LED。LED燈節(jié)能環(huán)保,大功率LED燈(1W、3W)的光效已經(jīng)達(dá)到超過30lm/W,但目前LED也有自身的問題:如光通量有待進(jìn)一步提高、價(jià)格較高、對散熱的要求較高等問題,相信隨著技術(shù)的進(jìn)步與設(shè)計(jì)的成熟,這些問題會很快得到解決。

高頻等離子體無極放電燈,簡稱LVD無極熒光燈,它是集合功率電子學(xué)、等離子體學(xué)、磁性材料學(xué)等領(lǐng)域最新科技成果研制開發(fā)出來的高新技術(shù)產(chǎn)品,它與LED同屬于第四代綠色光源。其創(chuàng)新點(diǎn)與工作原理為:在氣體放電燈原理的基礎(chǔ)上,增加高頻電源發(fā)生器,使放電管中的氣體雪崩電離形成等離子體,當(dāng)其返回原始狀態(tài)時(shí),會將原來所獲得的能量以254nm的紫外線形式輻射出來,完成能量轉(zhuǎn)換;燈泡內(nèi)壁熒光粉則受紫外線激發(fā)而發(fā)出可見光。當(dāng)頻率足夠高時(shí),放電管已無需電極存在,放電能持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行,避免了傳統(tǒng)光源的電極損耗問題。提高了整個(gè)照明系統(tǒng)的可靠性和壽命,具有較顯著的節(jié)能優(yōu)勢。

太陽光光線導(dǎo)入照明系統(tǒng)是目前國際最先進(jìn)的人工室內(nèi)生態(tài)光源:綠色生態(tài)、健康低碳、環(huán)保節(jié)能。導(dǎo)入的陽光給生物提供能量,能保證地球物種在地下空間一代代生長繁殖,屬生態(tài)光源,這是其他人工光源所無法做到的。將陽光光纖照明產(chǎn)品集光機(jī)安裝在室外房頂、陽臺、地面、墻壁等一年四季能照得到太陽的地方,通過光纜接入室內(nèi),這樣每天從太陽升起到落下,室內(nèi)都有陽光照射,10多個(gè)小時(shí)享受太陽光無微不至的呵護(hù)。光纖導(dǎo)入照明系統(tǒng)由室外主機(jī)、石英光纜和室內(nèi)照射器具三大部分組成。主機(jī)安裝在陽光充足的室外,用于跟蹤、采集、分離太陽光。光纜用于高效傳輸主機(jī)采集的陽光進(jìn)入室內(nèi),并進(jìn)行釋放。室內(nèi)照具主要用于固定和保護(hù)光纜出光端,增強(qiáng)和控制室內(nèi)出光效果。

1、集光機(jī):是太陽光光纖照明的主體部分,主要由聚光透鏡組合、傳感器、亞加力球罩、全方位機(jī)械轉(zhuǎn)動裝置、微電腦自動程序控制系統(tǒng)、底座等組成。它可以快速跟蹤太陽、采集最強(qiáng)陽光,分離陽光,消除紫、紅外線,將陽光能量壓縮15000倍,高光高熱精確進(jìn)入光纜。2.光纜部分:光纜直徑0.8cm,由6根直徑1mm左右石英玻璃光纖組成。6芯光纜可自由、大角度彎曲,在建筑施工上能方便地把陽光送達(dá)室內(nèi)任何地方,在已建和新建建筑物中能像安裝電線一樣方便。光纖制造采用特種專利配方,保證石英光纖通光量大、透光性能好、柔軟性強(qiáng),將陽光在傳送過程中的損耗降至最小。目前用戶最遠(yuǎn)實(shí)際使用距離為167m,最遠(yuǎn)理論傳輸距離為3km3.照射器具:照射器具帶有隔熱、聚焦、散光、自射、移動、固定、遠(yuǎn)距離追射等多種功能,還可設(shè)置高性能增光反射膜,使陽光照射更強(qiáng)。

6.2選用高效燈具

除裝飾需要外,應(yīng)優(yōu)先選用直射光通比例高、控光性能合理;反射或透射系數(shù)高、配光特性穩(wěn)定的高效燈具:采用非對稱光分布燈具。由于它具有減弱工作區(qū)反射眩光的特點(diǎn),在一定的照度下,能夠大大改善視覺條件,因此可獲得較高的效能。選用變質(zhì)速度較慢的材料制成的燈具,如玻璃燈罩、搪瓷反射罩等,以減少光能衰減率。室內(nèi)燈具效率不應(yīng)低于70%(裝有遮光柵格時(shí),不應(yīng)低于55%);室外燈具效率不應(yīng)低于40%(但室外投光燈不應(yīng)低于55%)。

6.3選用合理的照明方案采用光通利用系數(shù)較高的布燈方案,優(yōu)先采用

分區(qū)一般照明方式。在有集中空調(diào)且照明容量大的場所,采用照明燈具與空調(diào)回風(fēng)口結(jié)合的形式。在需要有高照度或有改善光色要求的場所,采用兩種以上光源組成的混光照明。室內(nèi)表面采用高反射率的淺色飾面材料,以更加有效地利用光能。6.4照明控制和管理

(1)充分利用自然光,根據(jù)自然光的照度變化,分組分片控制燈具開停。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn),即每個(gè)開關(guān)控制燈的數(shù)量不要過多,以便管理和有利節(jié)能。(2)對大面積場所的照明設(shè)計(jì),采取分區(qū)控制方式,可增加照明分支回路控制的靈活性,使不需照明的地方不開燈,有利節(jié)電。(3)有條件時(shí),應(yīng)盡量采用調(diào)光器、定時(shí)開關(guān)、節(jié)電開關(guān)等控制電氣照明。公共場所照明,可采用集中控制的照明方式,并安裝帶延時(shí)的光電自動控制裝置。大面積公共區(qū)域,宜設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。(4)室外照明系統(tǒng),為防止白天亮燈,最好采用光電控制器代替照明開關(guān),或采用智能照明控制系統(tǒng),以利節(jié)電。(5)在插座面板上設(shè)置翹板開關(guān)控制,當(dāng)用電設(shè)備不使用時(shí),可方便切斷插座電源,消除設(shè)備空載損耗、達(dá)到節(jié)電的目的。

6.5智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)總線,可采用非屏蔽六類4對對絞電纜(CAT6UTP),將各種開關(guān)模塊R、調(diào)光模塊D、場景控制模塊M、時(shí)間管理模塊MT等連成網(wǎng)絡(luò),構(gòu)成總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)??筛鶕?jù)預(yù)設(shè)時(shí)間、場景,采用紅外感應(yīng)、移動探測傳感、感光光敏元件等方式,自動開啟或關(guān)閉相關(guān)區(qū)域照明,并自動調(diào)整照度,以滿足不同時(shí)段、不同場合的需求,達(dá)到舒適、節(jié)能目的。示例如下:(1)高級辦公室:采用智能照明控制系統(tǒng)后,可使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)。通過配置的“智能時(shí)鐘管理器”MT,可預(yù)先設(shè)置若干基本工作狀態(tài),通常為“白天”、“晚上”、“清掃”、“安全”、“周末”、“午飯”等,根據(jù)預(yù)設(shè)定的時(shí)間自動在各種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。辦公室配有手動場景控制面板M,可以隨時(shí)調(diào)節(jié)房間的工作狀態(tài)以及滿意的燈光效果。系統(tǒng)能保證每間辦公室內(nèi)的辦公區(qū)域和公共區(qū)域協(xié)調(diào)的工作。(2)會議室、報(bào)告廳:采用智能照明控制系統(tǒng)后,可預(yù)先設(shè)置多種燈光效果,以適應(yīng)不同場合的燈光需求,供工作人員任意選擇。如會議準(zhǔn)備階段只有部分或全部筒燈點(diǎn)亮;在準(zhǔn)備階段為保護(hù)價(jià)格昂貴的水晶吊燈,系統(tǒng)將限制工作人員啟用吊燈。當(dāng)貴賓開始入場時(shí),燈槽中隱光的帶燈逐漸點(diǎn)亮。只有在會議開始時(shí),才調(diào)亮所有燈光,使報(bào)告廳燈火輝煌。在會議進(jìn)行過程中,工作人員通過可編程控制面板,只需按一個(gè)鍵即可調(diào)用所需的某一燈光場景,還可配備遙控器,遠(yuǎn)距離控制燈光效果。(3)地下停車庫:在車庫入口管理處內(nèi)安裝面板控制開關(guān),用于車庫燈光照明的手動控制。平時(shí)在系統(tǒng)中央控制主機(jī)的作用下,車庫照明處于自動控制狀態(tài)。在停車區(qū)域采用智能移動探測傳感器HS,當(dāng)有人或車移動時(shí)開啟相應(yīng)的局部照明,車停好后或人、車離開后延時(shí)控制關(guān)閉。當(dāng)有車移動時(shí)可以通過主機(jī)顯示出來,方便保安和管理人員的管理。根據(jù)車輛停車的實(shí)際使用情況,可將一天的照明分成幾個(gè)時(shí)段,比如上午、中午、下午、晚上、深夜五個(gè)時(shí)段,通過定時(shí)控制軟件的設(shè)置,在這些時(shí)段內(nèi),自動控制燈具開閉的數(shù)量,以控制相關(guān)區(qū)域不同時(shí)段的不同照度,從而使燈光照明得到有效利用,大大減少了電能的浪費(fèi),且保護(hù)了燈具、延長了燈具的使用壽命。智能照明控制系統(tǒng)通過開放的TCP/IP協(xié)議,可以方便地與樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)BA集成。7電動機(jī)的節(jié)能7.1選用高效率電動機(jī)

提高電動機(jī)類負(fù)荷占民用建筑總負(fù)荷的比例較大,故其節(jié)能意義重大。提高電動機(jī)的效率和功率因素,是減少電動機(jī)電能損耗的主要途徑。根據(jù)《中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及節(jié)能評價(jià)值》GB18613-2002,電動機(jī)能效限定值是強(qiáng)制性的,必須滿足;節(jié)能評價(jià)值是推薦性的,電動機(jī)節(jié)能評價(jià)值比能效限定值要高。當(dāng)電動機(jī)滿足節(jié)能評價(jià)值的要求,就可認(rèn)為電動機(jī)是高效能型的。與普通Y系列電動機(jī)相比,YX2等新系列高效能電動機(jī)的效率要提高約3%,平均功率因數(shù)高7~9%,而總損耗降低20%~30%,因而具有較好的節(jié)電效果。所以在設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中,應(yīng)選用YX2等新系列高效率電動機(jī),以節(jié)省電能另一方面要看到,高效電機(jī)價(jià)格比普通電機(jī)要高20%~30%,故采用時(shí)要考慮資金回收期,即能在短期內(nèi)靠節(jié)電費(fèi)用收回多付的設(shè)備費(fèi)用。一般符合下列條件時(shí)可選用高效電機(jī):

(1)負(fù)載率在0.6以上;

(2)每年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在3000h以上;

(3)電機(jī)運(yùn)行時(shí)無頻繁啟、制動(最好是輕載啟動,如風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載);

(4)單機(jī)容量較大。7.2選用交流變頻調(diào)速裝置

推廣交流電機(jī)調(diào)速節(jié)電技術(shù),是當(dāng)前我國節(jié)約電能的措施之一。采用變頻調(diào)速裝置,使電機(jī)在負(fù)載下降時(shí),自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,從而與負(fù)載的變化相適應(yīng),提高了電機(jī)在輕載時(shí)的效率,且節(jié)能效果十分明顯,例如轉(zhuǎn)速下降1/2,用電功率下降至1/8=12.5%目前,用普通晶閘管、GTR、GTO、IGBT等電力電子器件組成的靜止變頻器對異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速已廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中,根據(jù)變頻的種類和需調(diào)速的電機(jī)設(shè)備,選用適合的變頻調(diào)速裝置。P—耗電功率;p—水壓;w—流量;n—轉(zhuǎn)速;f—頻率

7.3選用軟起動器設(shè)備

比變頻器價(jià)格便宜的另一種節(jié)能措施是采用軟起動器。軟起動器設(shè)備是按起動時(shí)間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角,以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié),因此起動平穩(wěn),起動完畢,則全壓投入運(yùn)行。軟起動器也可采用測速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋,利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角,以達(dá)到轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。軟起動器通常用在電機(jī)容量較大、又需要頻繁起動的水泵設(shè)備中,以及附近用電設(shè)備對電壓的穩(wěn)定要求較高的場合。因?yàn)樗鼜钠饎拥竭\(yùn)行,其電流變化不超過3倍,可保證電網(wǎng)電壓的波動在所要求的范圍內(nèi)。但由于它是采用可控硅調(diào)壓,正弦波未導(dǎo)通部分的電能全部消耗在可控硅上,不會返回電網(wǎng)。因此,它要求散熱條件較好、通風(fēng)措施完善。7.4選用智能化節(jié)能控制裝置對中央空調(diào)水系統(tǒng),設(shè)置智能化變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置,可最大限度地提高整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率,收到良好的節(jié)能效果。這種智能化節(jié)能控制技術(shù)的控制算法,采用了當(dāng)代先進(jìn)的“模糊控制技術(shù)”或“模糊控制與改進(jìn)的PID復(fù)合控制技術(shù)”以取代傳統(tǒng)的PID控制技術(shù),從而較好克服了傳統(tǒng)的PID控制不適應(yīng)中央空調(diào)系統(tǒng)時(shí)變、大滯后、多參量、強(qiáng)耦合的工況特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)安全、高效的運(yùn)行。同時(shí),在充分滿足空調(diào)末端制冷(熱)量需求的前提下,通常可使水泵的節(jié)能率達(dá)到60%~80%;通過對空調(diào)水系統(tǒng)的自動尋優(yōu)控制,可使空調(diào)主機(jī)的節(jié)能率達(dá)到10%~30%,為用戶實(shí)現(xiàn)較顯著的節(jié)能收益。相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)參見《中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能控制裝置技術(shù)規(guī)范》GB/T26759-2011(2011-07-20發(fā)布,2011-11-01實(shí)施)8節(jié)電型低壓電器的選用

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)積極選用具有節(jié)電效果的新系列低壓電器,以取代功耗大的老產(chǎn)品,例如:

1)用RT20、RT16(NT)系列熔斷器取代RT0系列熔斷器;2)用JR20、T系列熱繼電器取代JR0、JR16系列熱繼電器3)用AD1、AD系列新型信號燈取代原XD2、XD3、XD5和XD6老系列信號燈。4)選用帶有節(jié)電裝置的交流接觸器。大中容量交流接觸器加裝節(jié)電裝置后,接觸器的電磁操作線圈的電流由原來的交流改變?yōu)橹绷魑?,既可省去鐵芯和短路環(huán)中絕大部分的損耗功率,還可降低線圈的溫升及噪聲,從而取得較高的節(jié)電效益,每臺平均節(jié)電約50W,一般節(jié)電率高達(dá)85%以上。

9諧波的產(chǎn)生與治理在電力系統(tǒng)中,諧波產(chǎn)生源主要有:鐵磁性設(shè)備(發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器等)、電弧性設(shè)備(電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等)、電子式電力轉(zhuǎn)換器、整流換流設(shè)備(整流器AC/DC、逆變器DC/AC;變頻器(變頻空調(diào)、變頻水泵)、軟啟動器;氣體放電燈鎮(zhèn)流器;可控硅調(diào)光設(shè)備;UPS、EPS、計(jì)算機(jī)等)。

諧波對公用電網(wǎng)是一種污染,其危害主要體現(xiàn)在:①使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,降低了設(shè)備的使用效率。②大量的3次諧波電流流過中線時(shí),會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)(氣體放電燈鎮(zhèn)流器主要產(chǎn)生3次諧波);諧波引起電氣設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短。③引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,從而使諧波放大,危害加重。④諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作,并會使電氣測量儀表計(jì)量不正確。⑤諧波會對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,引起噪音、降低通信質(zhì)量,甚至導(dǎo)致信息丟失,使通信系統(tǒng)無法正常工作。所以,諧波治理既是電氣節(jié)能的需要,也是提高電能質(zhì)量的需要。治理諧波的措施包括:在電力系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置高低壓調(diào)諧濾波器、諧波濾波器(無源式、有源式Maxsine)、中性線3次諧波濾波器、TSC晶閘管控制的調(diào)諧濾波器等。其應(yīng)用條件與場所為:1.調(diào)諧濾波器:適用于諧波負(fù)載容量小于200kVA情況,電容器加串接電抗器組成調(diào)諧濾波器,不可使用單純電容器作無功補(bǔ)償。2.無源諧波濾波器:適用于配電系統(tǒng)中具有相對集中的大容量(200kVA或以上)非線型、長期穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)載情況。3.有源諧波濾波器:適用于配電系統(tǒng)中具有大容量(200kVA或以上)非線型、變化較大負(fù)載(如斷續(xù)工作的設(shè)備等),用無源濾波器不能有效工作的情況。

4.有源、無源組合型諧波濾波器:適用于配電系統(tǒng)中既有相對集中、長期穩(wěn)定運(yùn)行的大容量(200kVA或以上)非線型負(fù)載,又有較大容量的、經(jīng)常變化的非線型負(fù)載情況。還可選用D,yn11變壓器供電,為3次諧波提供環(huán)流通路。目前,采用有源諧波濾波器(APF)是一個(gè)重要趨勢。APF也是一種電力電子裝置,其基本原理是:從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。

10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用《可再生能源法》自2006年1月1日起,在我國已正式實(shí)施面對迫在眉睫的能源危機(jī),太陽能作為新能源和可再生能源的一種,因其清潔環(huán)保、永不衰竭的特點(diǎn),受到了世界各國能源專家的青睞,并被業(yè)內(nèi)人士稱為“黃金電”。

——“中國缺能,我們不能辜負(fù)頭頂?shù)拇蠛藐柟?!”這是有識之士的熱切呼吁。

太陽能光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池板、蓄電池、控制器、DC-AC逆變器和用電負(fù)載等組成。其中,太陽能電池板、蓄電池

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