對建筑物節能技術的探討

摘 要：從變壓器、照明燈具、光源等幾方面對電氣節能的幾種措施作出簡單探討。

關鍵詞：節能；照明節能；智能照明控制系統；天然光；非晶合金變壓器

中圖分類號：TU755文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）04-0271-01

近年來，隨著我國經濟的迅速發展，能源的需求大幅增加，能源的供需矛盾愈發突出，能源的短缺已嚴重制約著國民經濟的發展，尤其近幾年，全國的用電量增長較快，據統計2005年有2/3省（區、市）出現了不同的電力缺口，以致于不得不拉閘限電。2006年國家雖然加大了電力投資力度，但仍有10多個省級電網仍出現了拉閘限電，其中重慶、四川、湖北、廣東、遼寧、云南以及西藏七省市區較為嚴重，其它省區多為高峰時段的臨時限電。2007年，雖然電力消費快速增長，但是電力供應能力持續增強，以及通過更加頻繁有效的跨區跨省電能交易，全國電力供需形勢表現為全國總體基本平衡，缺電范圍明顯減少，缺電程度也明顯減輕。但廣東、浙江等省電力缺口仍較大，有記者從廣東省經貿委獲悉，２００８年廣東仍將是一個缺電之年，預計全省電力缺口將達６５０萬千瓦，全年缺電局面幾乎已成定局。電力缺口嚴重影響了社會經濟的發展及人民生活水平的提高，因此必須大力降低能源的消耗，提高能源的有效利用程度。

1 節能變壓器的選用

節能變壓器就是空載、負載損耗相對小的變壓器。目前我國建筑市場常用的變壓器類型有油浸變壓器、干式變壓器、非晶合金油浸變壓器，非晶合金干式變壓器。

（1）油浸變壓器：上世紀80年代中期，我國政府強制性地采用S7系列低損耗配電變壓器，1998年12月31日國家淘汰S7變壓器，常用S9變壓器，目前出現了比S9系列更節能的S10、S11變壓器，如S9-500KVA變壓器空載損耗為960W，負載損耗5100W，S11－500KVA變壓器空載損耗為600W，負載損耗5100W，S11變壓器空載損耗比S9平均降低30%左右。

（2）干式變壓器：干式變壓器由于結構簡單、維護方便、防火阻燃等特點，被廣泛運用在對運行安全有較高要求的場合，如高層建筑、機場、車站、碼頭、工礦企業及隧道的輸配電。從早期的SCL變壓器到現在的SC8、SC9、SC10環氧樹脂干式變壓器，500KVA SC9變壓器空載損耗為1300W，負載損耗5160W，SC10變壓器空載損耗為1160W，負載損耗4880W，SC10變壓器空載損耗比SC9平均降低10%左右。

（3）非晶合金變壓器：1998年，上海置信電氣引進GE公司的非晶合金技術生產了第一臺非晶合金變壓器，非晶合金變壓器以節能著稱，但高昂的價格使之早期未能推廣，近幾年隨經濟的發展，技術的成熟，生產成本也大幅降低。非晶合金變壓器類型有非晶合金油浸變壓器和非晶合金干式變壓器。目前生產較多的非晶合金油浸變壓器是SH11-M，如SH11-M-500變壓器空載損耗為240W，負載損耗5100W，比S11油浸變壓器空載損耗降低60％。非晶合金干式變壓器為SCRBH11， 如SCRBH11-500空載損耗為450W，負載損耗4890W，SCRBH11-500空載損耗比SC10-500降低56％。

（4）SH11非晶合金油浸變壓器及SCRBH11非晶合金干式變壓器雖然非常節能，但具體使用時要綜合考慮初期投資、投資回收期等方方面面因素，目前隨著生產非晶合金變壓器技術的普及，生產成本越來越低，推廣使用非晶合金變壓器無論技術還是經濟上都切實可行(以下對SCRBH11非晶合金干式變壓器和SC10環氧樹脂干式變壓器進行成本比較 )。

（5）實例：以下對SCRBH11非晶合金干式變壓器與SC10環氧樹脂干式變壓器進行成本分析

A 變壓器運行一年的電費按下式計算

Cy={8600x［P0+(0.05xL0xSn)/100］+2200x［Pk+(0.05xUkxSn)/100］}x0.65

式中：Cy-變壓器運行一年費用（元） P0-空載損耗（Kw）

Pk-負載損耗（Kw） Sn-額定容量（KVA） Uk-短路阻抗百分比（%） L0-空載電流百分比（%） 8600、2200分別為變壓器全年空載、等效滿載（負荷系數相當于0.5）小時數（h） 0.65-電價（元/Kw.h）

不僅要計算非晶合金變壓器運行成本，還要計算SC變壓器運行成本，求出二者差值

從表可見：變壓器容量越大，回收多投資金年限越短，因而采用節能型非晶合金變壓器大有作為。

2 照明節能

照明節能的基本原則是：保證不降低工作場所的視覺和功能要求，甚至要有所提高，在保證照度標準和照明質量的前提下，力求減少照明系統中的電能損失，最大限度的利用光能。

光效、光通維持率、平均壽命是三個重要參數。在相同功率下，光源的光效越高，光通維持率越高，壽命越長，則越節能。

平均照度公式：Eav（平均照度）=F（燈具光通量）*n（燈具數量）*u（利用系數）*η（燈具效率）/A（面積）*k0 （照度補償系數）

（1）選用高效節能光源：以下以飛利浦燈具為例1) 室內照明中盡量采用熒光燈，避免采用白熾燈，40w白熾燈光通量約283lx，壽命約1000h，36w熒光燈光通量約3300lx，壽命約15000h，36w熒光燈光通量是40w白熾燈的12倍，壽命是15倍，從公式1可以看出在同樣照度， u、η、A、k0相同情況下，采用熒光燈比白熾燈數量少12倍，燈壽命長15倍，采用熒光燈更經濟 2）在室外照明中，逐步減少高壓汞燈，在適合的場所推廣使用光效高、壽命長、光通量大的高壓鈉燈和金鹵燈。如250w高壓汞燈光通量5500lx，壽命10000h，顯色指數為>40；250w高壓鈉燈光通量27000lx，壽命28000h，顯色指數為25；250w金鹵燈光通量19000lx，壽命10000h，顯色指數可達65；顯而易見，在對顯色性有要求的場所，采用金鹵燈比采用高壓汞燈更合理經濟（同樣照度， u、η、A、k0相同情況下，采用金鹵燈比高壓汞燈數量少3.45倍，燈壽命長相當），采用金鹵燈更經濟，在對顯色性無要求的場所，采用高壓鈉燈比采用高壓汞燈更合理經濟（同樣照度要求下， u、η、A、k0相同情況下，采用高壓鈉燈比高壓汞燈數量少4.9倍，燈壽命長2.8倍）。

（2）選用節能鎮流器：氣體放電燈光效高，但必須配備鎮流器才能正常工作，傳統的鎮流器是電感鎮流器，自身功耗大，經過多年發展，生產的節能鎮流器有2類，節能型電感鎮流器、高頻（或低頻）電子鎮流器。如36瓦電子鎮流器和傳統電感鎮流器相比，從功耗上分別節約5瓦，假如一天點亮7h，一年節電128千瓦時。

（3）選用高效燈具：燈具性能對節能至關重要，主要是燈具的效率和配光的選用，如果效率低、配光選用不合理，從公式1可以看出：u、A、k0、Eav相同情況下，η越大，n（燈具數量）越少，也就越節約電能，如燈具效率70%與50%相比，相同u、A、k0、Eav下，燈具效率50%時燈具數量要比燈具效率70%時燈具數量多40%，不僅增加投資，還增加了電能損耗。

（4）選用節能控制器。選用節能控制器的節能潛力基于2個方面：a.通常晚間電網電壓高于標準電壓，至使燈具超功率運行，不僅亮度超標，而且縮短了燈具壽命。b. 由于深夜的照明需求急劇減小，可以適當降低亮度水平（符合照明標準規定和要求的亮度），通過對燈電路進行適當的穩壓調壓控制，可以節約更多的能源，同時延長燈具壽命。節能器采用平衡電壓、降低亮度、諧波治理、無功補償、從而達到改善電能質量、綜合節電的效果，這種方式節電率達15～30％。婁底公路局于2003年對新星北路照明進行改造（采用智能照明節能控制器）表明，可節電25%～40%

（5）智能照明控制系統：1）可以使照明系統工作在全自動狀態，系統將按先設定的若干基本狀態進行工作，這些狀態會按預先設定的時間相互自動地切換。例如，當一個工作日結束后，系統將自動進入晚上的工作狀態，自動并極其緩慢地調暗各區域的燈光，同時系統的移動探測功能也將自動生效，將無人區域的燈自動關閉，并將有人區域的燈光調至最合適的亮度。此外，還可以通過編程隨意改變各區域的光照度，以適應各種場合的不同場景要求。智能照明可將照度自動調整到工作最合適的水平。例如，在靠近窗戶等自然采光較好的場所，系統會很好地利用自然光照明，調節到最合適的水平。當天氣發生變化時，系統仍能自動將照度調節到最合適的水平。總之，無論在什么場所或天氣如何變化，系統均能保證室內照度維持在預先設定的水平。2） 智能照明系統中的可調光電子鎮流器則工作在很高頻率（40~70kHz）不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩定，在為人們提供健康、舒適環境的同時，也提高了工作效率。3）傳統照明控制采用手動開關，只有開和關，而且只能一路一路地開和關。而智能照明控制采用調光模塊，通過燈光的調光在不同使用場合產生不同的燈光效果，在節能方面可比傳統照明控制節電20%以上。4）在智能照明控制系統中，通過系統人為地設置電壓限制，可避免或降低電網電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊，從而起到保護燈具，延長燈具使用壽命的作用。

（6）充分利用天然光節約電能：利用各種集光裝置進行采光，將天然光引入室內進行照明，如反射鏡方式、光導纖維方式、光導管方式，利用天然光措施同時結合人工照明，當天然光對室內照明照度可以達到要求時，關閉人工照明，只有當天然光對室內照明照度達不到要求時，開啟人工照明，直到滿足照度要求。

3 其他方面節能措施

（1）選用節能電動機：高效電動機對節能效果相當明顯，尤其大功率電動機，如選用變頻變壓調速電動機可節電30%。

（2）空調節能：一般來說，空調耗能占到建筑能耗的50-60%，因此空調節能意義重大，目前流行的做法有以下幾個方案，優化冷源設備的組合，提高部分負荷下制冷系統的運行效率；充分利用天然冷源的新風空調；減少循環水泵電機的能耗；減少風機電耗；水系統采用變流量模糊控制變頻節能技術；使用智能控制系統；通過上述方案，使空調達最佳節能效果。

（3）提高功率因數，減少無功補償

（4）諧波治理：①諧波使變壓器的銅耗增大，包括電阻損耗、導體中的渦流損耗與導體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大，這主要表現在鐵心中 的磁滯損耗增加，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。②諧波使導體的交流電阻增大，增加有功損耗；③增加附加損耗，降低發電、輸電及用電設備的效率和設備利用率；因此治理了諧波，也就減少了各種損耗，達到節能效果。

4 結束語

節能意義重大，節能有利于國民經濟的發展，有利于環境保護，可以節約社會資源，提高生活水平；節能工程是一個綜合性工程，需要從各方面考慮節能，從提高功率因數到選用節能變壓器到選用高光通量光源到選用高效燈具等等；在考慮選用各種節能設備同時，還要考慮初期投資、投資回收期，既不能因投資大而不考慮節能，也不能因為節能而不考慮前期投資，而是需經過綜合比較，設計出最佳方案，從而實現有實際意義的節能。