引言
随着生产的发展、人民生活水平的不断提高,整个社会对用电的需求量呈上升趋势。建筑电气领域节约用电蕴含着巨大的潜力,不仅能有效地缓和电力供需矛盾,保证国民经济持续、高速、健康的发展,在加速设备更新换代、促进科学技术进步的同时,又保护了环境,而且经济效益显著。按照我国提出的“中国绿色照明工程”的发展战略,照明节电已成为节能的重要方面。节电是在保证照度的前提下,推广高效节能照明器具,提高电能利用率,而减少用电量。下面就照度、线路改造、电光源的选择、灯具的布置、照明控制及维护管理等方面对住宅电气节能改造进行深入探讨。
1 合理选择照度标准
按(GBJ133-1990)《民用建筑照明设计标准》住宅标准照度规定分级,应取为100-150-200lx,如表1 所示(一般情况,合理取为中间值)。在住宅照明设计中应讲求实效,避免片面追求形式。规定的照度范围值应切合实际,对节能有利。由于具有相同用途的不同房间, 随着环境不同会出现较大差别。对现有住宅照明进行改造时,首先要根据不同的地点、不同的用途来确定适当的照度。照度过大,不仅浪费电能而且对人的眼睛有害,照度过小,给生活和工作带来不便,而且对人的眼睛也有害处。在满足通常照度标准的条件下,节约电力。
(1)房间尺寸、形状:一般情况下房间的面积越小(大),利用系数越低(高)。建筑物的尺寸、形状对节能影响较大;
(2)室内装修色调:室内采用白色或浅色装修,增加光的反射,可以提高光的利用率。当采用漫射型灯具时,工作面上照度约有50%由墙、顶相互反射提供。若采用深色装修,光线大部分被吸收,照明效率大大降低;
(3)充分利用天然光:设计中尽量减少白天使用人工照明,而使用天然采光,要求建筑物开窗面积应合理。灯具布置和控制应与窗户平行,在阴天时也只需开启室内照度不足位置的灯具。
2 合理选择照明方式
室内照明方式应恰当选用。照明方式分为一般照明、局部照明和混合照明3 种方式,当1 种光源不能满足显色性要求时,可采用2 种以上光源混合照明的方式,这样既提高了光效,又改善了显色性。
我国照度标准等级是按照视觉作业观察对象的尺寸大小制定的。在高照度等级内,同一等级可使用不同的照明方式, 其照度标准也不同, 混合照明方式照度标准定为750-1000-15001x。混合照明中的一般照明取照度值的5%~15%,即最高值100-150-2001x,因此,用混合照明节能显著,即在照度要求很高时,不宜使用一般照明方式,而应增加局部照明。为了节能,使用单独一般照明方式时,照度≤3001x。在许多场所都采用局部照明, 其特点是工作面大或工件尺寸大,要求照度高。如果无法使用局部照明,可以采用一般照明低挂的方式,节能效果显著。
一般照明与局部照明相结合,对于高大空间,可在上部设一般照明墙壁上设投光灯或壁灯照明,比单独设置一般照明方式要节能。
3 合理选择电线电缆
由于电线、电缆存在电阻,当电流流过时不可避免地产生了线路损耗,即产生有功功率的损耗,而且照明线路上的损耗约占输入电能的4%左右。影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。按照三相线路中有功功率损耗公式如下:
从上面的计算结果可以看出,同等截面铜芯每10m 线路损耗约为10W,而铝芯约20W。在一个工程中电线电缆的使用量是非常庞大的,线路纵横交错:小工程线路全长不下万米,大工程更是不计其数,线路上的总有功损耗是相当大的。所以线路损耗对于节约电能来说是一个需要重视的大问题。因为线路上的电流是不能变化的,所以要减少线路损耗就要减少电阻R。那么R=P×L/S,即线路电阻与电阻率P 长度L 成正比,与截面积S 成反比。因此,减少线路的损耗应从以下几个方面着手。
(1)导线截面的选择。选择较大截面导线就会减少电阻,从而减少了线路损耗,但也要考虑面积增大而带来的增加投资费用M,由于节约能耗而减少的年运行费为m,则M/m 为回收年限,如果回收年限仅为几个月或1~2 年,则应加大级导线截面。例如:导线截面应<70mm2,线路长度超过100m,增加一级导线截面比较容易实现上述条件。其次,利用某些季节性负荷的线路这些用户不用时,可提供给长期用户作供电线路使用,以减少线路和电阻。
(2)选用电导率较大的材质做导线。特别是1980 年以前住宅中,照明线路用铝芯导线施工的较多。截面积小,电阻率大,电能损耗大。铜芯导线电导率比铝芯强,住宅改造中应采用铜芯导线最佳。
(3)线路设计。首先线路尽可能走直线,少走弯路,从而减少导线长度,以减少线路的损耗。
4 选择电光源
合理选择电光源是节能的首要任务,而光源和节能又取决于他的发光效率。但是光源并不是唯一因素,如果一种高光效的光源,他的其他性能不佳,必将影响甚至无法发挥其节能效果。这些性能主要有显色指数、使用寿命、起点性能、调光性能等。在相当长的时期内,人们照明使用的大多数是白炽灯,由电能转化为光能的转化率只有5%。荧光灯的光效是白炽灯的4 倍,而紧凑型荧光灯的光效又比普通荧光灯提高了20%,显色指数达到80 以上,体积小,寿命达1 万h。所以在电光源的选择上,紧凑型荧光灯为首选产品。特别是细管型(Φ26mm)的荧光灯与紧凑型高效节能荧光灯,节能效果更好,它们比普通型(Φ38mm)荧光灯还节能15%左右。住宅常用照明光源技术参数如表2。
5 选择高效率节能灯具
电光源选择以后,应根据照明场所的工作需要适当选择照明器具,这对于提高照明质量、减少投资、节约用电都有很大的作用。因此,在照明线路设计中,应注意选择控光效果好、效率高的灯具还应注意灯具的配光曲线。灯具的效率对节能的影响很大。灯具选择不当、效率太低,将使能量损失高达30%~40%。
住宅在照明过去常采用传统型电感镇流器其缺点噪声大、有频闪、功率损耗高。因此,随着绿色照明工程的不断推进,普通型电感镇流器将逐渐退出市场,被节能型镇流器所取代。目前市场上存在两种节能型镇流器,即电子镇流器和节能型镇流器。这两种镇流器各有其优缺点。
(1)电子镇流器的优点:功耗低、启动快、功率因数高。其缺点:由于受到元器件质量的影响,尤其大功率开关三极管和电容器质量的影响,可靠性和稳定性尚不够理想,寿命长短难以控制。
(2)节能型电感镇流器的优点:节能、寿命长、功率因数高、可靠性高、价格适中、无电磁干扰及谐波污染。其缺点:因节能型电感镇流仍存在频闪和噪音问题、如何防止镇流器过热,还有待解决。各类荧光灯镇流器性能见表3。
(3)“收与放”自如的课堂组织。课堂的气氛对于教学的效果很重要,教师应及时观察课堂的形势变化,以进行相应的调节。对于大课堂,这点格外重要,否则就会变成乱糟糟的议论,而不是有序的讨论。对于大课堂,可采用分组讨论的方式、分阶段讨论的方式进行。对于有些没有见过的仪器设备、施工工艺采用多媒体演示的方法增加学生的感性认识,奠定互动教学的基础。
6 结语
在大课堂上组织互动教学是教学中比较难解决的问题,通过多年实践,我们分类对大课堂互动教学方法进行了有益的探索,并在《测量学》和《建筑施工技术》等课程教学中进行了实践,使学生对这两门课程的学习变得轻松、有兴趣,对没有见过的测量仪器设备和建筑施工方法有了感观的认识,取得了良好的教学效果。