建筑節(jié)能技術第5章

1、 第五章第五章 建筑建筑供配電與照明節(jié)能供配電與照明節(jié)能電氣照明系統(tǒng)節(jié)能電氣照明系統(tǒng)節(jié)能建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能5.1.1電光源與燈具節(jié)能光源的選擇：光源的選擇：選擇光源時，應根據(jù)不同光照環(huán)境要求，綜合考慮光源的發(fā)光效率、使用壽命、色溫、顯色性、光源表面亮度、起輝時間、頻閃效應等諸多因素。光源的發(fā)光效率：光源的發(fā)光效率：是指光源將單位電能轉化為光能的數(shù)值，即光源發(fā)出的總光通量（流明）與該光源所消耗的總功率（瓦）之比。光源的發(fā)光效率越高，說明照明器將電能轉化為光能的能力越強，即在同等光照效果下節(jié)能性更優(yōu)，在同等功率下照明性更好。下面，我們對常見光源的應用進行簡單介紹。光源：光源：電能轉化為光能的器件，

2、是照明用電的核心，也是照明節(jié)能的根本。 白熾燈 鹵鎢燈 熒光燈 高壓汞燈 高壓鈉燈 金屬鹵化物燈 LED新型光源優(yōu)點：結構簡單、使用方便、易于安裝維護、色溫為暖色、顯色性能好、應用廣泛。缺點：發(fā)光時產(chǎn)生大量熱輻射，其中不可見光高達8090，可見光部分只占1020，發(fā)光效率低、使用壽命短。目前，白熾燈已被各種發(fā)光效率高、光色柔和、顯色性能良好的新型光源所代替。 鹵鎢燈是在白熾燈充填的惰性氣體中加入微量鹵素或鹵化物所制成的一種改進型白熾燈。優(yōu)點：鹵鎢燈具有體積小、發(fā)光效率高、色溫穩(wěn)定、壽命長等優(yōu)點。按其用途分為以下幾類： 照明型：又分為雙端型與單端型、多面冷反射定向照明型，廣 泛用于商店、櫥窗、展

3、廳等照明場所； 汽車型：用于汽車前燈、近光燈、轉彎燈、剎車燈等； 輻射燈：用于紅外線輻射加熱設備或復印機； 攝影型：用于舞臺、影視、新聞、攝影； 儀用型：用于顯微鏡、投影儀、彩照擴印等。熒光燈是利用汞蒸氣在外加電壓作用下發(fā)出大量紫外線，紫外線激發(fā)管內壁上熒光粉發(fā)出可見光。優(yōu)點：發(fā)光效率是白熾燈的5倍，使用壽命最高可達5000h，并且其光線柔和、顯色性能良好、色溫為冷色。應用：廣泛用于民用建筑照明。如商場、寫字樓、機場候車室、醫(yī)院、車間、圖書館、閱覽室、設計室、辦公樓、教學樓等。高壓汞燈是由高壓汞蒸氣放電，從而獲得高發(fā)光效率。優(yōu)點：具有壽命長、光效高、光線柔和等優(yōu)點。應用：適用于工業(yè)照明、廣場照

4、明，以及車站、碼頭、公路、體育館等場所的照明。同時由于高壓汞燈光譜成分中青綠較多，故多用于與綠色相關的夜景照明。高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電的高壓氣體放電光源。優(yōu)點：發(fā)光效率高于所有高壓氣體放電光源；透霧性極好；使用壽命是所有高壓氣體放電光源之最。應用：室外高大照明場所使用高壓鈉燈，既符合綠色照明宗旨，又可達到節(jié)能效果。金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的汞電弧中加入其它金屬或金屬鹵化物，改善了高壓汞燈。優(yōu)點：有良好的顯色性。應用：多應用于美術館、展廳、印刷車間、油畫室等高大照明場所。LEDLED新型光源新型光源關于關于LEDLED光源光源 近年來發(fā)展最快、前途最廣的一種新型光源，具有安全、長壽命、近年

5、來發(fā)展最快、前途最廣的一種新型光源，具有安全、長壽命、顏色豐富、耐震動、耐氣候、可調光等優(yōu)點，光效也在不斷提高，但目顏色豐富、耐震動、耐氣候、可調光等優(yōu)點，光效也在不斷提高，但目前用于室內照明還有不少問題待解決前用于室內照明還有不少問題待解決適應場所：適應場所：適應于建筑裝飾、輪廓燈、園林美化、噴水池燈、廣告牌、標志牌等需要彩色光、調光、動感光的場所。還可用于客房調光床頭燈、夜燈、走廊及電梯廳墻壁燈等，但要求用高顯色(Ra80)、低色溫(3300K)或中色溫(4000K左右)。 LED室內照明天花燈火通明室內照明天花燈火通明 LED室內照明日光燈室內照明日光燈LED室內照明筒燈室內照明筒燈 L

6、ED室外照明投光燈室外照明投光燈光源名稱光源名稱發(fā)光效能發(fā)光效能(lm/W)(lm/W)顯色指數(shù)顯色指數(shù)（RaRa）使用壽命（使用壽命（h h）使用場所使用場所白熾燈白熾燈8 8 12 12999910001000嚴格限制嚴格限制鹵素燈鹵素燈12 12 16 16999920002000商店小型貴重商品的重點照明商店小型貴重商品的重點照明直管熒光燈（鹵磷酸鈣熒光粉）直管熒光燈（鹵磷酸鈣熒光粉）60 60 80 8057 57 72 7280008000不再應用不再應用直管熒光燈（三基色熒光粉）直管熒光燈（三基色熒光粉）70 70 100 10083 83 85 851200012000辦公室、

7、鏡燈、走廊、餐廳、會議辦公室、鏡燈、走廊、餐廳、會議室室緊湊型熒光燈（三基色熒光粉）緊湊型熒光燈（三基色熒光粉）45 45 65 6580 80 85 8560006000大堂、電梯廳、客房、走廊、多功大堂、電梯廳、客房、走廊、多功能廳能廳石英金屬鹵化物燈石英金屬鹵化物燈60 60 90 9060 60 65 656000 6000 8000 8000高空間、夜景照明高空間、夜景照明陶瓷金屬鹵化物燈陶瓷金屬鹵化物燈70 70 100 10080 80 85 851200012000中庭、大堂、商店中庭、大堂、商店高壓鈉燈高壓鈉燈90 90 130 13023 23 25 25160001600

8、0道路照明道路照明發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)(LED)* *40 40 60 6060 60 80 8030000 30000 5000050000夜景照明、標志燈、廣告牌、夜燈夜景照明、標志燈、廣告牌、夜燈* LED主要應用在有色彩、有動感、調光要求的場所各類光源的性能及適用場所對比：各類光源的性能及適用場所對比：燈具：燈具：其又叫照明器，它是由光源與燈罩、裝飾附件、工作附件（鎮(zhèn)流器，啟輝器等）、安裝附件、防護附件等組成的有機整體，其主要作用是將光源產(chǎn)生光通量在空間合理分布。燈具節(jié)能：燈具節(jié)能：（1）合理利用反射罩提高燈具效率 （2）增大被照環(huán)境中各個面的反射能力 （3）使用電子鎮(zhèn)流器

9、3 3、燈具節(jié)能、燈具節(jié)能5.1.2 優(yōu)化設計方案節(jié)能優(yōu)化設計方案節(jié)能 照明設計時，應選擇合適的照明方式。建筑內工作場所采用一般照明(為照亮整個場所而設置的均勻照明)，同一場所內不同區(qū)域有不同照度要求時，采用分區(qū)一般照明，部分作業(yè)面照度要求高，作業(yè)密度不大的場所，采用混合照明（一般照明與局部照明組成的照明）。對同一房間中有局部小范圍高照度要求的,應優(yōu)先采用局部照明來滿足。 應根據(jù)國家規(guī)定的照度標準來合理選定各工作和活動場所的照度，根據(jù)不同的使用場合選擇合適的照明光源,在滿足照明質量的前提下,應盡可能選擇高光效的光源，選用配光合理、效率高的燈具,合理利用局部照明。 在完成照度及照明燈具和附件設計

10、之后，應計算照明設備的用電量，評價是否滿足節(jié)能要求。評價方法是計算照明功率密度（，按照(GB50034-2004)對常用房間或場所的照明功率密度要求檢查照明設計是否符合節(jié)能要求。在實際系統(tǒng)中，三大類導線大多情況下均用銅芯線，銅表面上價格高于鋁，但論其綜合效應，在電專業(yè)中卻遠優(yōu)于鋁。 銅芯導線載流量大于相同截面鋁芯導線1.3倍； 在相同應力下，鋁排變形而銅排完好無缺。機械強度及對短路電流產(chǎn)生破壞力的承受能力，銅是鋁的2倍； 銅的阻燃性優(yōu)于鋁； 用銅芯導線可以減少輸電線路的損耗。選擇最適宜的敷設方式，就近敷設導線，可大大減少供電導線用量，節(jié)省有色金屬，相應減少線路的輸送損耗。在實際工程設計中，無論

11、是變電所位置的確定，還是建筑體內電井或配電箱位置的確定，均應設在系統(tǒng)負荷中心。負荷中心：是指由電源至所有終端負荷用戶，所產(chǎn)生的系統(tǒng)輸電線路損耗總量最小。線路損耗與電網(wǎng)輸電線路長度、通過電網(wǎng)的電流和輸電網(wǎng)導線單位長度電阻值直接相關。 分別以S電源為中心，求出電源至A、B、C、D、E、F各終端負荷產(chǎn)生的線路輸送損耗總量。不斷調整S電源位置求出對應損耗，直至損耗最小，這時的電源位置對節(jié)能而言為最佳，即為真正的負荷中心。 電氣照明系統(tǒng)中，終端用戶的供電形式均為三相五線制的工作方式，因此三相越接近，管線電材使用越經(jīng)濟，且能耗也最小。而在實際用電過程中，零線中通過系統(tǒng)三相負荷運行中的不平衡電流，三相負荷越

12、是對稱，零線上的三相不對稱電流就越小，對應系統(tǒng)輸電線路電能的損耗也就越小。5.25.2建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能提高功率因數(shù)抑制諧波實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟運行提高需用系數(shù)取值的科學性與合理性有功功率：有功功率：用電設備將電能轉化為其他能，用P表示，單位為“瓦”（W）。無功功率無功功率：感性用電設備工作時必須取用的一種電路內電場與磁場的交換功率，用Q表示，單位為“乏”（Var）。視在功率視在功率：用電設備向電源取用的總功率，用S表示，單位為伏安（VA）。它由有功功率和無功功率兩部分組成。功率因數(shù)：cos=P/S cos越大，說明總視在功率中有功成分越大，電源的利用效率就越高。5 . 0COSk

13、VAkVA205 . 010COSPS單臺臺單臺520100kVAkVASSNT9 . 0COSkVAkVA119 . 010COSPS單臺臺單臺911100kVAkVASSNT可見，可見，提高功率因數(shù)，可充分挖掘電源的利用效率提高功率因數(shù)，可充分挖掘電源的利用效率。例題：例題：1、諧波電流通過變壓器，可使變壓器鐵芯損耗明顯增加，進而使變壓器發(fā)熱，降低其過載能力，縮短其使用壽命。2、諧波電流通過電動機，不僅會使電動機鐵心損耗增加，而且嚴重時，會使電動機轉子發(fā)生震動現(xiàn)象，影響機械加工產(chǎn)品的質量。3、諧波對電容器影響更為突出，由于容抗與頻率成反比，電容器對諧波阻抗很小，因此電容器容易發(fā)生過負荷甚至

14、燒壞。4、諧波電流可使電力系統(tǒng)電能損耗與電壓損耗增加。5、可能使二次計量出現(xiàn)誤差，二次繼電保護裝置發(fā)生誤動作。6、在三相四線制系統(tǒng)中，零線會由于流過大量的3次及其倍數(shù)次諧波電流，造成零線過熱。7、諧波會產(chǎn)生額外的熱效應，從而引起用電設備發(fā)熱，使絕緣老化，降低設備的使用壽命。8、諧波容易使電網(wǎng)與補償電容器之間發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，造成過電流，引起電容器和與之相連的電抗器、電阻器的損壞。9、諧波會對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者引入噪聲，降低通話質量，重者導致信號丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。1、三相整流變壓器采用Yd 或Dy接線。2、增加整流變壓器二次側的相數(shù)。3、

15、使各臺整流變壓器的二次側互有相位差。4、設置濾波或隔離諧波的裝置。5、選用無源/有源濾波器。6、產(chǎn)品自帶濾波設備。7、選用D yn11連接配電變壓器。8、串聯(lián)適當參數(shù)的電抗器。變壓器的有功損耗按下式計算: P=P0+2PK （5-5）式中： P變壓器的有功損耗(KW) P0變壓器的空載損耗(KW) PK變壓器的短路損耗(KW) 變壓器的負載率可見，要減少變壓器的有功損耗，應減小變壓器的空載損耗，降低負載損耗，選擇適宜的變壓器負載率。對變壓器所在系統(tǒng)實施電容器組無功補償，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，在變壓器容量一定的情況下，提高其利用效率。積極治理系統(tǒng)諧波，減小變壓器鐵芯損耗，減小變壓器輸出端不平衡電流，

16、提高變壓器過載能力，延長其使用壽命，實施變壓器經(jīng)濟、合理、科學運行。需用系數(shù)法是是以設備容量為基本量，以需用系數(shù)為關鍵系數(shù)，以發(fā)熱安全為依據(jù)，綜合考慮安全、科學、經(jīng)濟、合理等諸多因素的一種統(tǒng)計負荷量的方法。在統(tǒng)計系統(tǒng)負荷量時引入一科學的計算系數(shù)Kx，稱為需用系數(shù)。其定義為： (57）式中： Pjs系統(tǒng)實際運行最大有功負荷（W） Ps系統(tǒng)設備容量（W） Kx系統(tǒng)需用系數(shù) sjsxPPk （58）式中：K系統(tǒng)用電設備同時系數(shù)KL負荷系數(shù)，運行設備并非全滿載，設備組在系統(tǒng)出現(xiàn)最大負荷 時運行設備實際功率與設備組總PS之比，一般情況下KL1 L供電線路傳輸效率 N電氣設備額定效率 NLLXKKK在實際工程設計中應充分考慮到不同建筑功能間用電同時系數(shù)不同，需用系數(shù)取值不同。電氣設備的負荷率對建筑工地電氣設備群、車間的電氣設備群、酒店與辦公樓空調等，應對氣設備的負荷率給予著重考慮。需用系數(shù)與系統(tǒng)電氣設備工作的同時率、系統(tǒng)電氣設備的負荷情況、系統(tǒng)電氣設備的工作效率、系統(tǒng)電網(wǎng)傳輸效率有關。在實際工程設計中應充分考慮到需用系數(shù)取值因不同建筑功能間的用電同時率而不同。在不同的用電場所如建筑工地電氣設備群、車間的電氣設備群、酒店與辦公樓空調等，應對電氣設備的負荷率給予著重考慮。實際工程中力求提高電氣設備