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对建筑物节能技术的探讨
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摘 要：从变压器、照明灯具、光源等几方面对电气节能的几种措施作出简单探讨。
关键词：节能；照明节能；智能照明控制系统；天然光；非晶合金变压器
近年来，随着我国经济的迅速发展，能源的需求大幅增加，能源的供需矛盾愈发突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展，尤其近几年，全国的用电量增长较快，据统计2005年有2/3省（区、市）出现了不同的电力缺口，以致于不得不拉闸限电。2006年国家虽然加大了电力投资力度，但仍有10多个省级电网仍出现了拉闸限电，其中重庆、四川、湖北、广东、辽宁、云南以及西藏七省市区较为严重，其它省区多为高峰时段的临时限电。2007年，虽然电力消费快速增长，但是电力供应能力持续增强，以及通过更加频繁有效的跨区跨省电能交易，全国电力供需形势表现为全国总体基本平衡，缺电范围明显减少，缺电程度也明显减轻。但广东、浙江等省电力缺口仍较大，有记者从广东省经贸委获悉，2008年广东仍将是一个缺电之年，预计全省电力缺口将达650万千瓦，全年缺电局面几乎已成定局。电力缺口严重影响了社会经济的发展及人民生活水平的提高，因此必须大力降低能源的消耗，提高能源的有效利用程度。
1 节能变压器的选用
节能变压器就是空载、负载损耗相对小的变压器。目前我国建筑市场常用的变压器类型有油浸变压器、干式变压器、非晶合金油浸变压器，非晶合金干式变压器。
（1）油浸变压器：上世纪80年代中期,我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器，1998年12月31日国家淘汰S7变压器，常用S9变压器，目前出现了比S9系列更节能的S10、S11变压器，如S9-500KVA变压器空载损耗为960W，负载损耗5100W，S11-500KVA变压器空载损耗为600W，负载损耗5100W，S11变压器空载损耗比S9平均降低30%左右。
（2）干式变压器：干式变压器由于结构简单、维护方便、防火阻燃等特点，被广泛运用在对运行安全有较高要求的场合，如高层建筑、机场、车站、码头、工矿企业及隧道的输配电。从早期的SCL变压器到现在的SC8、SC9、SC10环氧树脂干式变压器，500KVA SC9变压器空载损耗为1300W，负载损耗5160W，SC10变压器空载损耗为1160W，负载损耗4880W，SC10变压器空载损耗比SC9平均降低10%左右。
（3）非晶合金变压器：1998年，上海置信电气引进GE公司的非晶合金技术生产了第一台非晶合金变压器，非晶合金变压器以节能著称，但高昂的价格使之早期未能推广，近几年随经济的发展，技术的成熟，生产成本也大幅降低。非晶合金变压器类型有非晶合金油浸变压器和非晶合金干式变压器。目前生产较多的非晶合金油浸变压器是SH11-M，如SH11-M-500变压器空载损耗为240W，负载损耗5100W，比S11油浸变压器空载损耗降低60%。非晶合金干式变压器为SCRBH11, 如SCRBH11-500空载损耗为450W，负载损耗4890W，SCRBH11-500空载损耗比SC10-500降低56%。
（4）SH11非晶合金油浸变压器及SCRBH11非晶合金干式变压器虽然非常节能，但具体使用时要综合考虑初期投资、投资回收期等方方面面因素，目前随着生产非晶合金变压器技术的普及，生产成本越来越低，推广使用非晶合金变压器无论技术还是经济上都切实可行(以下对SCRBH11非晶合金干式变压器和SC10环氧树脂干式变压器进行成本比较 )。
从表可见：变压器容量越大，回收多投资金年限越短，因而采用节能型非晶合金变压器大有作为。
2 照明节能
照明节能的基本原则是：保证不降低工作场所的视觉和功能要求，甚至要有所提高，在保证照度标准和照明质量的前提下，力求减少照明系统中的电能损失，最大限度的利用光能。
光效、光通维持率、平均寿命是三个重要参数。在相同功率下，光源的光效越高，光通维持率越高，寿命越长，则越节能。
平均照度公式：Eav（平均照度）=F（灯具光通量）*n（灯具数量）*u（利用系数）*η（灯具效率）/A（面积）*k0 （照度补偿系数）
（1）选用高效节能光源：以下以飞利浦灯具为例1) 室内照明中尽量采用荧光灯，避免采用白炽灯，40w白炽灯光通量约283lx，寿命约1000h，36w荧光灯光通量约3300lx，寿命约15000h，36w荧光灯光通量是40w白炽灯的12倍，寿命是15倍，从公式1可以看出在同样照度， u、η、A、k0相同情况下，采用荧光灯比白炽灯数量少12倍，灯寿命长15倍，采用荧光灯更经济 2）在室外照明中，逐步减少高压汞灯，在适合的场所推广使用光效高、寿命长、光通量大的高压钠灯和金卤灯。如250w高压汞灯光通量5500lx，寿命10000h，显色指数为>40；250w高压钠灯光通量27000lx，寿命28000h，显色指数为25；250w金卤灯光通量19000lx，寿命10000h,显色指数可达65；显而易见，在对显色性有要求的场所，采用金卤灯比采用高压汞灯更合理经济（同样照度， u、η、A、k0相同情况下，采用金卤灯比高压汞灯数量少3.45倍，灯寿命长相当），采用金卤灯更经济，在对显色性无要求的场所，采用高压钠灯比采用高压汞灯更合理经济（同样照度要求下， u、η、A、k0相同情况下，采用高压钠灯比高压汞灯数量少4.9倍，灯寿命长2.8倍）。 （2）选用节能镇流器：气体放电灯光效高，但必须配备镇流器才能正常工作，传统的镇流器是电感镇流器，自身功耗大，经过多年发展，生产的节能镇流器有2类，节能型电感镇流器、高频（或低频）电子镇流器。如36瓦电子镇流器和传统电感镇流器相比，从功耗上分别节约5瓦，假如一天点亮7h，一年节电128千瓦时。
（3）选用高效灯具：灯具性能对节能至关重要，主要是灯具的效率和配光的选用，如果效率低、配光选用不合理，从公式1可以看出：u、A、k0、Eav相同情况下，η越大，n（灯具数量）越少，也就越节约电能，如灯具效率70%与50%相比，相同u、A、k0、Eav下，灯具效率50%时灯具数量要比灯具效率70%时灯具数量多40%，不仅增加投资，还增加了电能损耗。
（4）选用节能控制器。选用节能控制器的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b. 由于深夜的照明需求急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。节能器采用平衡电压、降低亮度、谐波治理、无功补偿、从而达到改善电能质量、综合节电的效果，这种方式节电率达15～30%。娄底公路局于2003年对新星北路照明进行改造（采用智能照明节能控制器）表明，可节电25%～40%（5）智能照明控制系统：1）可以使照明系统工作在全自动状态，系统将按先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。例如，当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态，自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光，同时系统的移动探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如，在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，调节到最合适的水平。当天气发生变化时，系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。2） 智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率（40~70kHz）不仅克服了频闪，而且消除了起辉时的亮度不稳定，在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。3）传统照明控制采用手动开关，只有开和关，而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。4）在智能照明控制系统中，通过系统人为地设置电压限制，可避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击，从而起到保护灯具，延长灯具使用寿命的作用。
（6）充分利用天然光节约电能：利用各种集光装置进行采光，将天然光引入室内进行照明，如反射镜方式、光导纤维方式、光导管方式，利用天然光措施同时结合人工照明，当天然光对室内照明照度可以达到要求时，关闭人工照明，只有当天然光对室内照明照度达不到要求时，开启人工照明，直到满足照度要求。
3 其他方面节能措施
（1）选用节能电动机：高效电动机对节能效果相当明显，尤其大功率电动机，如选用变频变压调速电动机可节电30%。
关键词：节能；照明节能；智能照明控制系统；天然光；非晶合金变压器
近年来，随着我国经济的迅速发展，能源的需求大幅增加，能源的供需矛盾愈发突出，能源的短缺已严重制约着国民经济的发展，尤其近几年，全国的用电量增长较快，据统计2005年有2/3省（区、市）出现了不同的电力缺口，以致于不得不拉闸限电。2006年国家虽然加大了电力投资力度，但仍有10多个省级电网仍出现了拉闸限电，其中重庆、四川、湖北、广东、辽宁、云南以及西藏七省市区较为严重，其它省区多为高峰时段的临时限电。2007年，虽然电力消费快速增长，但是电力供应能力持续增强，以及通过更加频繁有效的跨区跨省电能交易，全国电力供需形势表现为全国总体基本平衡，缺电范围明显减少，缺电程度也明显减轻。但广东、浙江等省电力缺口仍较大，有记者从广东省经贸委获悉，2008年广东仍将是一个缺电之年，预计全省电力缺口将达650万千瓦，全年缺电局面几乎已成定局。电力缺口严重影响了社会经济的发展及人民生活水平的提高，因此必须大力降低能源的消耗，提高能源的有效利用程度。
1 节能变压器的选用
节能变压器就是空载、负载损耗相对小的变压器。目前我国建筑市场常用的变压器类型有油浸变压器、干式变压器、非晶合金油浸变压器，非晶合金干式变压器。
（1）油浸变压器：上世纪80年代中期,我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器，1998年12月31日国家淘汰S7变压器，常用S9变压器，目前出现了比S9系列更节能的S10、S11变压器，如S9-500KVA变压器空载损耗为960W，负载损耗5100W，S11-500KVA变压器空载损耗为600W，负载损耗5100W，S11变压器空载损耗比S9平均降低30%左右。
（2）干式变压器：干式变压器由于结构简单、维护方便、防火阻燃等特点，被广泛运用在对运行安全有较高要求的场合，如高层建筑、机场、车站、码头、工矿企业及隧道的输配电。从早期的SCL变压器到现在的SC8、SC9、SC10环氧树脂干式变压器，500KVA SC9变压器空载损耗为1300W，负载损耗5160W，SC10变压器空载损耗为1160W，负载损耗4880W，SC10变压器空载损耗比SC9平均降低10%左右。
（3）非晶合金变压器：1998年，上海置信电气引进GE公司的非晶合金技术生产了第一台非晶合金变压器，非晶合金变压器以节能著称，但高昂的价格使之早期未能推广，近几年随经济的发展，技术的成熟，生产成本也大幅降低。非晶合金变压器类型有非晶合金油浸变压器和非晶合金干式变压器。目前生产较多的非晶合金油浸变压器是SH11-M，如SH11-M-500变压器空载损耗为240W，负载损耗5100W，比S11油浸变压器空载损耗降低60%。非晶合金干式变压器为SCRBH11, 如SCRBH11-500空载损耗为450W，负载损耗4890W，SCRBH11-500空载损耗比SC10-500降低56%。
（4）SH11非晶合金油浸变压器及SCRBH11非晶合金干式变压器虽然非常节能，但具体使用时要综合考虑初期投资、投资回收期等方方面面因素，目前随着生产非晶合金变压器技术的普及，生产成本越来越低，推广使用非晶合金变压器无论技术还是经济上都切实可行(以下对SCRBH11非晶合金干式变压器和SC10环氧树脂干式变压器进行成本比较 )。
从表可见：变压器容量越大，回收多投资金年限越短，因而采用节能型非晶合金变压器大有作为。
2 照明节能
照明节能的基本原则是：保证不降低工作场所的视觉和功能要求，甚至要有所提高，在保证照度标准和照明质量的前提下，力求减少照明系统中的电能损失，最大限度的利用光能。
光效、光通维持率、平均寿命是三个重要参数。在相同功率下，光源的光效越高，光通维持率越高，寿命越长，则越节能。
平均照度公式：Eav（平均照度）=F（灯具光通量）*n（灯具数量）*u（利用系数）*η（灯具效率）/A（面积）*k0 （照度补偿系数）
（1）选用高效节能光源：以下以飞利浦灯具为例1) 室内照明中尽量采用荧光灯，避免采用白炽灯，40w白炽灯光通量约283lx，寿命约1000h，36w荧光灯光通量约3300lx，寿命约15000h，36w荧光灯光通量是40w白炽灯的12倍，寿命是15倍，从公式1可以看出在同样照度， u、η、A、k0相同情况下，采用荧光灯比白炽灯数量少12倍，灯寿命长15倍，采用荧光灯更经济 2）在室外照明中，逐步减少高压汞灯，在适合的场所推广使用光效高、寿命长、光通量大的高压钠灯和金卤灯。如250w高压汞灯光通量5500lx，寿命10000h，显色指数为>40；250w高压钠灯光通量27000lx，寿命28000h，显色指数为25；250w金卤灯光通量19000lx，寿命10000h,显色指数可达65；显而易见，在对显色性有要求的场所，采用金卤灯比采用高压汞灯更合理经济（同样照度， u、η、A、k0相同情况下，采用金卤灯比高压汞灯数量少3.45倍，灯寿命长相当），采用金卤灯更经济，在对显色性无要求的场所，采用高压钠灯比采用高压汞灯更合理经济（同样照度要求下， u、η、A、k0相同情况下，采用高压钠灯比高压汞灯数量少4.9倍，灯寿命长2.8倍）。 （2）选用节能镇流器：气体放电灯光效高，但必须配备镇流器才能正常工作，传统的镇流器是电感镇流器，自身功耗大，经过多年发展，生产的节能镇流器有2类，节能型电感镇流器、高频（或低频）电子镇流器。如36瓦电子镇流器和传统电感镇流器相比，从功耗上分别节约5瓦，假如一天点亮7h，一年节电128千瓦时。
（3）选用高效灯具：灯具性能对节能至关重要，主要是灯具的效率和配光的选用，如果效率低、配光选用不合理，从公式1可以看出：u、A、k0、Eav相同情况下，η越大，n（灯具数量）越少，也就越节约电能，如灯具效率70%与50%相比，相同u、A、k0、Eav下，灯具效率50%时灯具数量要比灯具效率70%时灯具数量多40%，不仅增加投资，还增加了电能损耗。
（4）选用节能控制器。选用节能控制器的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b. 由于深夜的照明需求急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。节能器采用平衡电压、降低亮度、谐波治理、无功补偿、从而达到改善电能质量、综合节电的效果，这种方式节电率达15～30%。娄底公路局于2003年对新星北路照明进行改造（采用智能照明节能控制器）表明，可节电25%～40%（5）智能照明控制系统：1）可以使照明系统工作在全自动状态，系统将按先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。例如，当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态，自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光，同时系统的移动探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如，在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，调节到最合适的水平。当天气发生变化时，系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。2） 智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率（40~70kHz）不仅克服了频闪，而且消除了起辉时的亮度不稳定，在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。3）传统照明控制采用手动开关，只有开和关，而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。4）在智能照明控制系统中，通过系统人为地设置电压限制，可避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击，从而起到保护灯具，延长灯具使用寿命的作用。
（6）充分利用天然光节约电能：利用各种集光装置进行采光，将天然光引入室内进行照明，如反射镜方式、光导纤维方式、光导管方式，利用天然光措施同时结合人工照明，当天然光对室内照明照度可以达到要求时，关闭人工照明，只有当天然光对室内照明照度达不到要求时，开启人工照明，直到满足照度要求。
3 其他方面节能措施
（1）选用节能电动机：高效电动机对节能效果相当明显，尤其大功率电动机，如选用变频变压调速电动机可节电30%。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200902/13937.htm
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