09.17 電氣百科：建築電氣節能技術分析，安裝空氣源熱泵供暖系統的環節

電氣百科：建築電氣節能技術分析，安裝空氣源熱泵供暖系統不可忽視的環節

電氣百科：建築電氣節能技術分析

節約能源、保護環境是我國長期的重大方針，也是全世界所關注的重要課題。建築節能已成為時代的需要，而電氣節能是建築節能的組成部分。這樣就要求電氣設計人員在設計過程中，應進行方案比較，從可靠性、經濟性及節能等方面進行綜合考慮，通過合理的運行方案減少不必要的能源損耗。本文從多個方面探討建築電氣節能技術，以期對電氣設計人員有所幫助。

建築電氣節能設計首先應遵循的三個原則。

（1）滿足建築物的功能

滿足照明的照度、色溫、顯色指數；滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所一些電氣設施的用電、展廳的工藝照明及電力用電等。

（2）考慮實際經濟效益

節能應考慮國情及經濟效益，不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的投資在幾年或較短的時間內用節能效益進行回收。

（3）節省無謂消耗的能量

節能的著眼點應是節省無謂的能量。首先找出哪些地方的能量消耗與發揮建築物功能無關，再考慮採取什麼措施節能。如變壓器的功率損耗、傳輸電能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，要採用先進技術使其能耗降低。因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。

接下來從多個方面對建築電氣節能技術進行剖析。

一、負荷計算

負荷計算是電氣設計的基礎工作，如果負荷計算不準確，不僅會造成設備選擇不合理，還會出現供配電系統運行存在安全隱患。實際工程中較多出現負荷計算過大的問題，直接造成一次投資過大，運行成本較高。

規劃階段負荷計算一般選用符合密度法；方案設計階段負荷計算一般選用單位指標法；施工圖設計階段負荷計算一般選用需用係數法。

規劃單位建設用地負荷指標如表1所示。

表1 規劃單位建設用地負荷指標

規劃單位建築面積負荷指標如表2所示。

表2 規劃單位建築面積負荷指標

各類建築物的用電指標如表3所示。

表3 各類建築物的用電指標

用電設備的需用係數及功率因數如表4所示。

表4 用電設備的需用係數及功率因數

二、提高系統的功率因數

提高功率因數能給節能帶來可觀的效益，功率因數越小，變壓器實際的可輸出有功功率越小。

變壓器實際輸出功率與功率因數呈線性遞減關係。功率因數為0.9時，變壓器實際出力減少10%；功率因數為0.8時，變壓器實際出力減少20%；當功率因數等於1時，變壓器輸出功率可達到額定容量。

因此，應合理選擇變壓器容量、線纜及敷設方式等措施，減少線路感抗以提高用戶的自然功率因數。當採用提高自然功率因數措施後仍達不到要求時，應進行無功補償。10kV及以下無功補償宜在配電變壓器低壓側集中補償，且功率因數不宜低於0.9.高壓側的功率因數指標，應符合當地供電部門的規定。

電容器的安裝容量可按下列計算：

1）35kV變電所可按變壓器容量的10%～30%計。

2）10kV、20kV變電所可按變壓器容量的20%～30%計。

三、降低變壓器損耗

非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點，其空載損耗僅為常規產品的五分之一，且全密封免維護，運行費用極低。選用節能型變壓器，更換或改造高能耗的變壓器。新建或改建工程應選用SL7、S9、SC(B)9、SGB10及SGB11-R等型號的節能型變壓器。與傳統產品相比，SL7無勵磁調壓變壓器，10kV系列的空載損失和短路損失分別降低41.5%和13.9%；S9系列變壓器與SL7系列變壓器相比，其空載損失和短路損失又分別降低5.9%和23.3%。SGB11-R系列卷鐵心乾式變壓器比SC(B)9系列變壓器空載損耗降低40%，空載電流降低70%～85%；比SGB10系列變壓器空載損耗降低24%，負載損耗降低11.7%。S11系列是目前推廣應用的低損耗變壓器，空載損耗較S9系列低75％左右，其負載損耗與S9系列變壓器相等。

變壓器的負荷率較低時，變壓器自身損耗所佔的比例較大，變壓器效率較低；變壓器的負載率在40%～70%之間，其效率最高，自身損耗最小；負載率過高，損耗明顯增大。

四、配電線路的節能設計

減少供配電線路損耗線損是供配電線路經濟運行的重要指標,由於配電線路有電阻,有電流通過時就會產生功率損耗。在具體工程中,線路上電流一般是不變的,那麼要減少線損,只能儘量減少線路電阻。

1）儘量選用電阻率ρ較小的導線,如銅芯導線較佳,鋁線次之。

2）儘可能減少導線長度,在設計中線路應儘量走直線少走彎路,另外在低壓配電中儘可能不走或少走回頭路。變電所應儘可能地靠近負荷中心,以減少供電半徑。

3）增大導線截面積,對於較長的線路,在滿足載流量,熱穩定,保護配合及電壓降要求的前提下,在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用,由於節約能耗而減少了年運行費用,綜合考慮節能經濟時還是合算的。

五、電氣照明的節能

滷鎢燈和白熾燈光效很低，壽命短，綜合能效低下。高壓鈉燈、三基色熒光燈和高頻無極燈綜合能效較高，應大力推廣。

細管熒光燈較粗管熒光燈在光效、汞的用量等方面有不可比擬的優勢，用細管熒光燈取代粗管熒光燈的節能效果十分顯著。長管熒光燈比短管熒光燈的光效高約17%，綜合能效高約45%。

開敞式燈具由於沒有遮擋，燈具發出的光能較多，其效率理應最高。如果眩光、美觀、安全能滿足要求，儘量選用開敞式燈具。

對於體育照明用的高強度氣體放電燈，通常選用金屬鹵化物燈，其燈具效率建議不低於70%。

採用智能照明節能控制系統對燈具進行控制，可以起到顯著的節能效果。智能照明控制系統是一個總線型式的標準局域網絡。它由系統單元、輸入單元和輸出單元三部分組成。所有的單元器件（除電源外）均內置微處理器和存儲單元，由一根五類數據通信線（或光纖）將控制器件連接起來組成“手牽手”的網絡。除電源設備外，每一單元設置唯一的地址，並用軟件設定其功能。智能照明節能控制系統優越性有以下幾點：

1）照明設施控制系統能夠通過合理的管理，利用智能時鐘管理器可以根據不同日期、不同時間按照各個功能區域的運行情況預先進行光照度的設置，不需要照明時，保證將燈關掉；在大多數情況下，很多區域其實不需要把燈全部打開或開到最亮，照明設施控制系統能用最經濟的能耗提供最舒適的照明；在一些公共區域如會議室、休息室等，利用動靜探測功能在有人進入時才把燈點亮或切換到某種預置場景。

2）智能照明控制系統自動調節照度的方式，可以充分利用室外的自然光，只有必需時才把燈點亮達到要求的亮度，節電效果十分明顯。

3）智能照明控制系統能成功地抑制電網的衝擊電壓和浪湧電壓，還可通過系統人為地確定電壓限制，提高燈具壽命。採用軟啟動和軟關斷技術，避免開啟燈具時電流對燈絲的熱衝擊，使燈具壽命進一步延長。

六、風機、水泵的節能

民用建築中，風機和水泵是用量最多的動力設備之一，其節能意義重大。

風機、水泵的軸功率與其轉速的三次方成正比。如果轉速不變，風機、水泵的軸功率與風機風壓、泵揚程成正比。因此，從節能角度考慮，當需要改變風機或水泵的流量時，不應採用常規改變風門或閥門開度的方法進行調節，而應當採用改變電動機轉速的方法調節流量，以達到節能的目的。當轉速降低到額定轉速的一半時，實際功率只有額定功率的12.5%，節能效果非常可觀。

交流異步電動機的調速方法有以下幾種：

1）改變交流電動機的定子頻率。

2）改變電動機磁極對數。

3）調節異步電動機的轉差率。

具體調速的方法有變壓、電磁轉差離合器、雙饋電機調速、變極對數、變頻變壓等。

水泵、風機系統調節方式，取決於：工作流量變化規律；管路性能曲線的靜揚程所佔全揚程的比例；泵或風機容量的大小；調節裝置價格高低、可靠性、調節效率及功率因數特性等。全面衡量後選用最合適的調節方式，必要時進行全面的經濟技術分析比較。

七、電梯節能技術

電梯動力系統節能技術可通過電梯再生能量回饋實現，將運動中負載的機械能通過變頻器變換成電能並回送給交流電網，或供附近其他用電設備使用，使電機拖動系統在單位時間消耗電網電能下降。普通的變頻器大都採用二極管整流橋將交流電轉化成直流，然後採用IGBT逆變技術將直流轉化成電壓、頻率都可調整的交流。這種變頻器只能工作在電動狀態，所以稱之為二象限變頻器。由於二象限變頻器採用二極管整流橋，無法實現能量的雙向流動，沒有辦法將電機回饋系統的能量送回電網。在某些電動機要回饋能量的應用中，如電梯、提升設備、離心機系統，只能在二象限變頻器上增加電阻制動單元，將電動機回饋的能量消耗掉。

IGBT功率模塊可以實現能量的雙向流動，如果採用IGBT為整流橋，用高速度、高運算能力的DSP產生SPWM控制脈衝。一方面可以調整輸入的功率因數，消除對電網的諧波汙染，讓變頻器真正成為綠色產品；另一方面可以將電動機回饋產生的能量返送到電網，達到節能的效果。

節能控制方案如下：

1）電動機發電的電能不是通過電阻熱耗，而是通過直流側電能並聯控制系統，將發電的能量合理分配給其他用電電梯，從而實現節能的目的。

2）當發電能量過剩時，電動機發電的電能不是通過電阻熱耗，而是通過整流逆變器再將這部分電能回饋給電網。

3）某一時刻電梯總用電大於總髮電電能時，採用直流電能並聯控制方案，只有在直流側並聯控制能量過剩時，才採用回饋控制。

4）當有一部電梯處於回饋能量狀態時，其他所有電梯的整流功能全部停止，即整流與回饋不能同時進行，避免環流發生。

5）當控制系統發生故障或有突發情況發生時，可切斷控制器使一部或幾部電梯單獨運行，此時電梯變頻器直流側不再並聯，電梯制動產生的電能直接回饋給電網。

當然，電梯制動產生的電能必須符合國家電網公司的要求後方可併網。

電氣百科：安裝空氣源熱泵供暖系統不可忽視的環節

一、空氣源熱泵供暖系統的安裝步驟 空氣源熱泵供暖系統的安裝大致分為以下幾步： 1、在安裝主機之前，需要對安裝現場進行勘察，選擇並確定主機的安裝位置。 2、製作主機設備的基礎，如果確定安裝位置在地面上，可以採用水泥，水泥的厚度大約在15 cm ～ 20 cm 左右。 3、擺放主機並調整機組的位置，確保主機擺放平穩。 4、連接水路系統，主要是主機與水箱之間的水泵、閥體、過濾器等部件的連接。

一、空氣源熱泵供暖系統的安裝步驟

空氣源熱泵供暖系統的安裝大致分為以下幾步：

1、在安裝主機之前，需要對安裝現場進行勘察，選擇並確定主機的安裝位置。

2、製作主機設備的基礎，如果確定安裝位置在地面上，可以採用水泥，水泥的厚度大約在15 cm ～ 20 cm 左右。

3、擺放主機並調整機組的位置，確保主機擺放平穩。

4、連接水路系統，主要是主機與水箱之間的水泵、閥體、過濾器等部件的連接。

5、連接電路系統，主要是將電源線、水泵、電磁閥、水溫傳感器、壓力開關等按照接線圖要求進行連接。

6、水路試壓，檢測管路連接有無漏水現象。

7、機器試運行，對系統的各項參數進行檢查。

8、管道保溫，如採用橡塑保溫材料對水路系統進行保溫。

二、空氣源熱泵供暖系統的安裝“規矩”

掌握安裝步驟只是掌握了最基礎的安裝知識，真正決定安裝質量的是諸多安裝細節，安裝的每一個步驟都有要遵循的“規矩”，同樣需要安裝人員牢固掌握。空氣源熱泵主機的安裝“規矩”較多，如果安裝人員有所瞭解，將對提高安裝質量大有裨益。

1、安裝前的勘察工作具有必要性

在安裝主機之前，對安裝現場進行勘察是非常有必要的。

《北京市2016年農村地區村莊“煤改清潔能源和減煤換煤”相關推進工作指導意見》中明確提出：“空氣源熱泵供應企業要進戶實地查看，提出取暖設計方案和各項相關指標，居民滿意、認定並簽字後，企業和用戶雙方才能簽訂取暖設備供應安裝合同。”

2、主機對安裝的空間環境要求高

空氣源熱泵對安裝的空間環境要求很高，安裝在不同位置具有不同的要求。

空氣源熱泵主機可以安裝在地面上、屋頂上或牆壁上。如果安裝在地面上或牆壁上，為保證主機換熱器的吸熱散熱不受阻礙，主機與四周牆壁或其它遮擋物之間距離不能太小，此外設備基礎要做好；設備安裝在地面上，使用膨脹螺栓固定好；如果安裝在屋頂上，則要考慮屋頂的承重，達不到承重要求的屋頂堅決不允許安裝，能夠安裝在屋頂的，要注意空氣源熱泵出風方向的問題，主機出風方向最好是順風安裝，這樣主機的換熱效果才會好。

空氣源熱泵要有良好的制熱性，安裝時，必須保證主機的通風良好，如果通風效果不好，設備的進風量就難以得到保證，氣流也容易短路，設備的制熱能力就會顯著下降，嚴重時，會造成設備的頻繁結霜與除霜，設備會做無用功。

3、打好“基礎”很重要

設備的基礎一定要做得牢固結實，在此基礎上，擺放和調整主機時，要平穩，確保直立安裝，並用膨脹螺栓固定。

有些主機的安裝存在不平的現象，這給設備冷凝水的排放造成一定困難，一旦冷凝水排放不暢，在嚴寒氣候下，接水盤勢必會結冰，長時間積累會堵塞翅片進風，從而導致設備制熱能力下降。除此之外，主機與底部的基礎之間需要採取減震措施，連接主機的剛性管道應採用彈簧減震支架，避免管路將震動傳遞至建築結構。

4、為設備做好防雨、雪等措施

在實際的安裝中，還需要考慮主機設備的排水、防雨、防雪、防雷、維修空間等問題，如果這些細節問題沒有考慮到位，會直接影響空氣源熱泵供暖系統的供暖效果和使用壽命。

在防雨和防雪上，側出風的空氣源熱泵產品會好一些，受雨、雪的影響較小；頂出風的空氣源熱泵產品，最好為其安裝防雪風罩，防止設備停機時，雪花落在主機的風葉上並堆積，從而造成主機的電機卡死燒壞。

針對雪天，還有企業的安裝人員在製作設備基礎時或施工時，給設備安裝底部支架，從而避免了雪天造成的積雪問題。在防雨上，主要是確保雨水進入設備後能夠儘快排出，這就要求設備的安裝必須水平，防止設備積水嚴重。

另外，如果裝防雨棚或防雪風罩保護主機，則應注意保證主機換熱器的吸熱和散熱不受阻礙。

空氣源熱泵系統的安裝是一個不可忽視的重要環節，安裝分為哪幾步、安裝過程中需要注意哪些問題，都是每個用戶應該關心並牢記的。

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