发布时间:2022-04-17 10:34:47
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一、建筑电气节能的具体措施
(一)构建设备监控系统
1.照明监控系统
在部分规模较大的建筑物中,通常因照明会产生巨大的电量消耗,然而为满足建筑物的基本功能,不允许减少照明,因此,我们应另想它法,照明监控系统随之应运而生。它可将各个位置的照度提前以数字的形式进行转换,并存储,再通过对比,监控照明,进而实现节能。
2.供配电监控系统该系统建立
在现场总线技术的基础上,主要包含电脑、控制设备以及通信网络这三部分。其中通信网络负责连接系统中的所有通信接口开关,它不仅能检测电压、电流等指标,还能评判设备的运行状态,由工作人员通过电脑完成操作和管理,切实保证了配供电系统的安全、高效、节能运行。
(二)动力节能
现阶段,电动机是最为主要的发电机器,其运转过程中所消耗的电量在总发电量中占据着较大的比重,此种情况在交流发电机中更为严重,因此,动力节能是在建筑工程中贯彻节能理念的有效措施。改造机械设备是动力节能的重点,这可优化、升级设备,具体从以下几方面着手:
1.提高利用率
近年来,电动机被大范围应用在发电环节,若想对其实施改造,应明确节能要点,依据使用场所合理选择电动机,并优化其控制方式;
2.采取合理的节能措施
在电动机的运转过程中,相应的铁损和铜损各不相同,我们应依据具体的耗损特点,采取合理的节能措施,进而减小损耗,延长电动机的使用寿命。此外,低噪声节能电动机具有良好的节能效果,为实现可持续发展目标,我们应积极推广应用此种电动机;
3.注重变频器的应用
在风机、空调等设备中配备变频器,这不仅可增强相应的控制力,还能改善电动机的节能效果。
(三)照明节能照明
在建筑中占据着较大的比重,它作为基础工程是贯彻落实节能理念的有效措施。近年来,绿色节能得到社会各界的广泛关注,具体是指最大限度地利用天然光源,并全面考虑照明方式、维护管理以及监控等方面,进而从整体上提升照明效率,这既节省了较多的电能,还优化了照明环境,具体可从以下几方面着手:
1.充分利用太阳光,合理组合太阳光和照明;
2.使用高光效光源
近年来,市场上涌现出了大量的新型节能光源,例如荧光灯等,这与传统的白炽灯相比,具有显著的节能效果。通常,某一场所的照明标准均是固定不可修改的,有着明确的规范要求,因此,在不改变照明标准的基础上,我们应尽量选择高效光源,且光源选择在节能设计中重要的位置,在具体的设计过程中,我们应重视光源选择。如若使用场所面积较大,则应使用高效气体放点光源,如若使用场所面积一般,则应使用高效荧光灯。只有依据使用场所的实际情况合理选择光源,才能获得更加理想的节能效果;
3.有效利用节能灯具
依据使用场合的具体情况合理选择节能灯具,尽量选择节能效率较高的灯具;
4.合理选择电感镇流器
尽量选择低功率的,并以此来充当气体放电灯的开启设备;
5.采取全面的防护措施
在灯具的使用过程中,不可避免地会蓄积一定的灰尘,外加使用时间的积累,导致损耗增加,这在某种程度上会影响灯具的使用寿命,因此,为延长灯具的使用寿命,降低损耗,应采取全面的防护措施;
6.合理选择照明方式,结合具体的照度标准合理选择照明方式;
7.合理设定照明控制方式
依据照度的实际变化情况合理选择控制方式,主要包含远程集约控制、自动控制与分区域控制。另外,对于灯具开关控制尽量选择分组控制,最好不要使用一控多,进而为照明亮度的选择提供便利。
(四)电源节能
在电网的正常运转过程,因电能需要经过反复的升降压才能被利用,不可避免地会在线路以及变压器中蓄积一定的能量,产生损耗。一直以来,我国的线路损耗率较高,如若能减小线路损耗,则将会节省一定的电量。
1.减小线路损耗合理选择
导线材质,电阻率越小越好,同时增加导线截面,缩减线路电阻;改进电网结构,尽量选择成本较小且可靠的供电线路;改进电网,通常在允许的线路绝缘水平内,升压线路,可减小损耗;依据用电负荷合理调整变压器的位置,并尽量缩短与负荷中心间的距离;科学选择电动机、变压器等设备,保证容量充足,同时装设补偿电容器,以此来降低损耗,增加功率因数。
2.减小变压器损耗
首先,我们应依据具体的工程情况,合理选择变压器型号,例如,油浸式变压器可降低损耗,而调容式变压器可依照实际负荷适当地调整变压器容量,其次,在原有的能耗较高的变压器的基础上,适当创新;最后,科学规划用电时间,降低空载损耗,增加负载率,同时,还可以改变变压器的运转方式,从而降低损耗。
二、结语
为积极响应国家的可持续发展战略,我们应将节能环保理念深入到各个领域中,特别是在建筑电气工程项目中。因此,在具体的建筑电气设计环节,我们应在保证电气设备正常运转的基础上,全面考虑节能问题,充分利用现代科学技术,有效增强管理人员的综合素质,切实保障建筑电气节能工作的顺利开展,最终实现可持续发展目标。
作者:丁晓荣
1电气节能设计概述电气耗能
在建筑行业占据的比例越来越大,因此我们对建筑物进行电气设备能耗控制显得尤其重要。电气能耗主要包含电气材料的耗费、电气设备运行的电能耗费两个方面,在节能设计时,应综合考虑两者的效应以最终实现系统长期运行的经济性为目标。
2电气节能设计的原则
2.1适用性建筑电气节能是需要
在满足建筑内各种电气设备的能源需求、充分地保证建筑电气的安全的基础上,尽可能地减少甚至是避免产生能源损耗。因此,设计人员在进行具体的电气系统设计时,需要综合考虑建筑内各个电气设备的使用功能以及安装环境,保证其能够实现节约能源的目的。在某些特殊环境或者场合的电气使用,例如:学校、医院等公共场合的电气设备的用电,主要考虑如何选择适当的照明照度,不能为了节约能源,而忽视使用者对照明照度的要求;再如:加油加气站、氢气站可能等有易燃易爆气体泄漏的场合,电气设备的选择,首先要考虑安全性,必须选用防爆设备,不能为了节约电气材料而选用普通电气设备。
2.2经济性建筑电气节能设计的经济性
主要是指在进行节能设计时,应该以实际的经济利益为最终准则,节能设备的投入不能过多的浪费资金,设备投入的目的是为了更好地促进更多资金的及时回收。比如在进行建筑电气的设计过程中,选用一些比较先进的电气节能控制管理设备,设计者需要充分考虑这些设备运行后的实际经济效益问题。
2.3环保性电气进行节能设计
不仅仅只是为了减少能源的消耗,实际上,是为了提供一个更加美好的发展和生存环境,因此,在进行节能设计时,需要考虑对环境的保护,最终做到真正的绿色节能。
3电气节能设计
3.1供电电源电压及主接线设计
合理选择用电设备的电压可以有效节能。对我国普通用电用户而言,供电部门提供的用户电压有10KV或0.38/0.22KV两档。在10KV供电用户中,如有大功率的单台设备,如大功率空调冷冻机可考虑直接10KV供电,这样可以免去变压损耗、大大减少线路发热耗能、节约有色金属材料;在三相0.38KV供电区域,尽量选用三相用电设备,如必须选用单相设备、则尽可能均布在各相上,减少三相不平衡带来的中性点偏移,降低中性线电流从而节约导线金属材料及降低发热损耗。在满足用电可靠性要求的前提下,主接线的结构越简单、配电负荷越集中,越有利于节能。目前很多民用建筑和工矿企业都采用单母线制为其供电系统的主接线,这种主接线不需要较多的设备和投资,具有非常好的经济性。10KV及以下多回路系统通常采用单母线分段的主接线,通过设置母联开关,在各段母线上进行负荷的分配。
3.2变压器的选择
对于电力系统而言,变压器属于不可缺少的一部分,如果我们能够科学地选用合适的变压器型号以及运行方式,就可以大大减少因为变压器运行造成的电能损失。当出现大冲击性负荷、季节性负荷情况时,电能质量会发生变化,此时如果设置了专用变压器,且变压器可以根据实际情况自动切换,使任何情况下变压器都在经济负载率范围中运行,这样不仅可以解决由于负荷变化带来的电能需求问题,同时降低了负载运行带来的电能浪费。
3.3电力线路设计
电力线路的铺设要合理。建筑物当中电线铺设尽量选择最短路径,从而减少电力设备到电力设备之间的损耗。另外电线应尽可能铺设在可以散热或者可以通风的地方,避免因温度升高导致电能的过多损耗,如建筑物内电缆尽量采用梯架安装而减少使用封闭式线槽。科学选择导线的截面积。导线截面积的选择应该根据实际的情况来判定,就较长的导线来说,需考虑电流经济密度,在满足了各种条件之后,截面积可以增加一至二级。电气用房位置的选择,应考虑设置在用电负荷中心区域,合理的对用电设备配线,按照减少电力线缆使用的原则,减少能源的消耗,让电力能源使用的效益最大化。
3.4用电设备
选择用电设备的节约是一个系统工程,与整体建筑设计及功能需求息息相关。如:建筑物需要设置合理的布局,最大限度的取得自然通风采光等自然条件,从而减少相应电气设备的使用;建筑物需要设置良好的隔热保温措施,以节约人工空调的需求;充分利用太阳能,如太阳能热水器、太阳能路灯等绿色设备;在建筑装饰上,尽量采用浅色系的装修材料,以增加建筑材料对光的反射系数,利于照明节能;在大面积玻璃外墙的区域,设置窗帘,以利于夜间照明等一系列措施。在确定使用电气设备的场所中,符合使用条件的前提下尽量选用能源效率高的产品,同时治理用电设备带来的电网附加损耗。以照明为例,在经常需要开断的场所,选用普通白炽灯、卤钨灯、LED灯可减少频繁开断带来的灯具寿命减少,其中LED灯光效及使用寿命最高;而需要长时间点燃的场所,则淘汰白炽灯选用高光效的LED或气体放电光源;气体放电灯推广使用低能耗性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器;对大量使用变频器等电力电子设备、气体放电灯的场所考虑使用谐波滤波器等。
3.5用电设备的控制与管理
电气设计应考虑合理的控制设备及回路,为节能管理提供基础。对于有调速要求的电机设备,如空调风机、水泵等,采用变频控制可以很好的实现节能;对于照明、末端空调设备等,在设计上需要合理地划分控制分区。以照明为例,在控制回路设计上,白天可利用自然光的区域与不能利用自然光的区域宜分开设置控制回路;同一个区域按不同照度需求分布多组控制回路或采用调光设备等一系列措施。控制回路的划分越细、单个回路服务的范围越小越有利于节能控制,但是控制设备的初始投入也会增大,在设计上,应结合实际需要选择。合理地使用、管理用电设备,是节能的关键的环节。在人员比较固定的场所,如小型办公场所,要做到积极宣传,唤起大家的节能意思,号召所有人参与到节能控制中来,按需开启用电设备,离开作业场所主动关闭设备电源,让每个人的举手之劳换得最经济的节能效应;在一些人员密集、流动性大的场所,如大型工厂、人员密集的写字楼、大型商业、大型公共服务场所等,应采用专人集中管理或选用建筑物设备能效跟踪控制节能管理系统实现智能化的节能控制与管理;而在一些平时人员较少、人员流动性大的场所,如住宅楼梯间、大型建材展示仓库的照明等,可采用自动感应人流开启相应区域照明的控制方式。
4结束语
建筑电气设计的节能措施对有效地降低能源损耗、实现可持续发展有着重大意义。因此,这给我们所有的建筑电气工作者提出了要求,要始终致力于建筑电气节能设计的完善与发展,实现环保节能的长久目标。除此之外,电气设计师要善于创新,时刻更新设计理念,不断增强电气设计的经济性以及综合性,提高我国建筑电气节能环保的设计水平。
作者:李桢 单位:厦门骏豪地产开发有限公司
一、电气节能设计应遵循的原则
我们在建筑的节能设计的过程中必须遵循两个原则,帮助电气节能工作的进行。
1.尽可能地满足人们的用电需求。电气消耗的目的就是要创造良好的生活环境,这有利于人们提高工作、生活、学习效率,也有利于身心健康。虽然要倡导节能能源,降低成本,但是绝不能以牺牲人们的切身利益为前提,要充分考虑到人们的用电需求。
2.在设计过程中要严格遵循设计规范。很多现在的设计中,在设计的安全、可靠这些方面没有严格遵循具体的设计规范,这样的现象很大程度影响了设计最终的效果,也影响了最终的建筑质量和安全。比如通常在电气设计的工程概况说明中,尚应交待建筑物的总建筑面积、主体高度、层数、各层功能用途;变配电所、水泵房、冷冻站、锅炉房位置;消防控制室、弱电机房位置;强电井、弱电井位置与数量;客用电梯、消防电梯数量、防火分区的划分情况等。如果其中某一项为交待或交待的不清楚,就很有可能导致建筑设计的不合理。
3.合理利用有限资源,要做到经济、适用、节能、环保。应根据实际情况考虑经济效益,避免过高的节能投资和运行费用。合理利用初建费用和运行维护费用,提高电气系统的能效,满足使用要求,并要求电气的消耗是环保性很好的,减少对环境的污染和干扰。每年的发电量也是有限的,来之不易,充分利用好电力能源,做到节能环保,电能节省了,也会带给缺电地区以光明,更加使电能充分发挥,做到经济适用。
二、建筑电气节能的策略
1.供电系统的节能设计合理设计供配电系统,选用节能型变压器,变压器的损耗主要分为空载损失和与负载成平方比的负载损失两部分。节能变压器有损耗低、噪音低、重量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,采用节能变压器有巨大的节能潜力。保证供电系统的稳定性,是第一位。线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗,只有减小线路电阻,才能减少线路损耗。在工程设计中,变电所的中心位置应尽量接近负荷中心,减小导线长度,缩短供电半径,线路尽可能走直线,少走弯路和回头路,减少线路损耗;另外,从降低电能损耗考虑,电缆或导线的截面越大越节电;从减少投资和节约有色金属出发,则导线截面越小越有利。减小导线截面,合理选择导线截面,应按经济电流密度法,以减少损耗。选用高效率电动机,降低电动机电能损耗,提高电动机的工作效率和功率因数。选用交流变频调速装置,使电机在负荷下降时自动调节转速,从而与负荷的变化相适应,即提高了电机在轻载时的效率,达到节能的目的。在传输电力的过程中,实现配电线路的节能。
2.用电器的节能(1)照明的节能。应根据《建筑照明设计标准》确定合理的照明标准,不同场所应有目的地进行照明。由于我国幅员辽阔,各地区经济条件差别较大,民族习惯不同,因此还应结合现场实际情况,在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准,对标准值的确定应掌握适度,并合理利用局部照明。照明是建筑不可缺少的一部分,照明种类可分为:正常照明、应急照明、值班照明等。采用高效光源,照明用的白炽灯已经很少见,但因为其价格便宜,很多装饰用灯在偷偷地使用白炽灯。白炽灯以前应用最为广泛,它安装维护简单,属于热辐射光源,它们的致命缺点在于发光率低,所以在电气照明节能设计中不应该使用这一类电光源。所以我们尽可能选择发光效率高的照明灯。合理控制照度,满足照度的情况下尽量减少灯具的数量,减少能耗及投资。另外,也要提示人们,出门时一定要随手关灯,白天时尽量不要开灯,睡觉时也尽量不开灯,这样也为家庭节省用电开支,提倡人们积极争做节约照明的道德模范。(2)空调的节能。现在在市场上占主要地位的空调差不多都是属于电力空调,虽然方便了许多,但是有的空调含有氟利昂,不利于环保,用电多,运行成本高。鉴于这些问题,空调的节能很有必要,它可以缓解城市用电紧张的状况,也有利于节约成本,降低投资力度。那么,空调的节能主要从提高水系统、通风系统的保温水平、减少热损失、采用自动控制技术、蓄冰蓄能空调技术等等。空调耗能比较高,主要是系统设计不合理,只要我们精心、合理、优化设计,提高空调的性能,不断提高空调制冷设备的能效比。这样,空调的节能有助于建筑电气的节能设计工作的推进。除此之外,还应该提高全民空调节能意识,调动全民节能环保意识的积极性,使各部门协调好,推行节能工作,使节能工作真正地落到实处。(3)电梯、电脑、电视等用电设备的节能。电梯的节能主要根据坐电梯的人数来决定,如果乘坐的人比较多的话,需要使用自动扶梯,因为这时用自动扶梯要比较节约电能。如果每天乘坐的人数比较少,则选择垂直升降式的电梯,这样安排才比较合理。对于电脑、电视等家用电气设备,则要注意减少待机。很多家庭在无人在家的时候,家用电器都处于待机的状态,这样会白白地消耗浪费掉许多电能,所以在设计的时候应该设立电源总开关,在不用的情况下,可以切断总电源,使家用电器关机,避免浪费电能。
3.新能源的开发与利用。开发新能源,使电力供应多元化,是电气节能的一个关键步骤。现在,新型的太阳能技术、潮汐发电技术等新能源的开发利用,在我国已普遍存在。在自然条件允许的场所,合理利用太阳能、风能等可再生资源,新能源的充分利用有助于缓解供电压力,有利于节能减排、改善能源结构、保护环境。
作者:孙国斌
建筑电气节能设计的策略
能源日益紧缺的今天,节能技术的开发和应用需要更大力度去进行,建筑电气节能系统也需要设计师更加合理科学地设计,保障能源的合理损耗和居民的生活需求。
供配电系统的节能方法以下几项节能设计,在各个方面都体现出了自身节能性的特点:1)供电电压需要合理调配。在供电环境和条件不变的情况下,供电电压的大小直接关系到了电能的损耗程度,施加的电压越高,电能的损耗就越大,因此设计师在供电电压的选择时需要进行相关的计算和分析。2)供配电系统的结构尽可能简单。配电系统中,配电级数要有效地进行控制,一般不赞成太高的配电级数,级数越高,相应的电能需求也就越高。3)变压器的选择需要多加考虑。在整个配电系统中,变压器的挑选也是需要考虑的。作为配电系统中的一个组成部分,变压器在运行中也会产生一定的能量损耗,其中的铁耗主要与变压器的铁芯有着直接关系,铁芯的材料的不同带来的铁耗大小也就不同,因此在变压器的选购中要特别注意铁芯部分。而除了铁耗之外,变压器还会产生铜耗,铜耗的大小与变压器的自身物理性质无关,更主要的是与变压器的负荷量有所联系,因此在节能系统中对于变压器的台数和运行模式都需要加以调配,减少变压器的铜耗。4)降低传输线路的损耗。电气系统中,线路的损耗主要与线路的长度和连接的负载有所联系,因此在系统的设计过程中要将线路的功率系数加以调整提高,将导线的电阻减小,这样线路在电能传输过程中的损耗也就有所降低。线路在布置过程中尽量以直线进行布局,有效减少电能的传输路程;对于电缆的导线截面积需要多加考虑;在线路的布局上,尽量减少线路的分配路程。
动力系统的节能方法一个建筑物,内部的家电设备的运行与电动机息息相关,然而,电动机的使用也使得能耗量加大,因此需要适当地提高电动机的运行效率,减少能源的损耗。以下几点做法,对提高电动机的工作效率都起到了一定的作用:1)对电动机的负荷需求要做好估测工作,再结合电动机的负荷大小进行型号挑选。2)在电动机的挑选过程中,其自身性能需要认真分析,尽量选用效率较高的电动机为对象,自身效率越高,能量损耗值也就越低,工作效率也就更高。3)对于电动机的控制方法也需要加以研究,使电动机能够更加高效地运行,例如交流电动机的运行可以以变频调速的方法进行控制。
照明系统的节能方法在建筑工程中,照明系统的应用区域和范围都较广,这也就使得照明系统的能耗成为了建筑系统能耗中的一个不可忽视的组成部分。据相关报道指出,照明系统所造成的能耗在整个建筑能耗中占到了15%~25%,所以在照明系统的技术方法上都要求设计师加以更改完善,例如照明光源的选择、照明设备的控制方式等,这些都对照明系统的能耗控制起到一定的作用。设计师需要结合多种因素对照明系统的节能系统进行设计,在照明系统能够满足居民的生活工作需求和建筑本身功能作用的情况下,对照明系统的输送导线上的电能损耗要加以控制,对不必要的能源损耗要尽量减少。对于照明光源的选择上,要严格遵循相关的照度标准,提高光源的使用效率,减少浪费。在光源设备的选择上,要选择照明效果优质出色并且环保节能的光源设备。传统使用的白炽灯在灯光质量和使用效果方面都有所欠缺,对于电能的损耗更是严重,因此白炽灯在照明系统中并不适合应用,其自身也逐步被社会淘汰;LED节能灯和荧光灯则受到了广泛的推崇,在光源质量和使用效果方面都较为出色,且对于电能的损耗也远远低于白炽灯,正是这些优点,使得LED节能灯和荧光灯在建筑工程的照明系统方面得到了广泛的应用和推广。在照明系统的线路布置上,供电的方式不同,输电导线的类型规格不同都在不同程度上影响了照明系统的电能损耗值。相关的科学实践证明,照明系统以三相四线制进行供电运行能够将线路的电能损耗大大减少,这种供电方式在建筑照明工程中同样受到了推广和应用。自然光是一种取之不尽的资源,同时也是一种具备经济性和环保节能性的能源物质,因此将自然光引进到照明系统中也是一种降低建筑电气能耗和节约能源的有效途径,自然光的干净无污染在保护环境的同时也起到了绿色节能作用,在照明系统中所起到的积极作用也是不容忽视的,设计师在照明系统的设计中更应该考虑到自然光的自身优势,在设计过程中加大自然光源的使用率。例如,在建筑设计中可以装配透光性能较好的玻璃,满足室内的采光条件;配置相关的光电传感器用来控制电气照明设备,当光线强度和面积能够满足居民的生活工作需求时,控制电气设备的照明系统停止照明,切换成以自然光为光源对象的照明方式,减少照明系统中不必要的电能损耗;建筑过程中还可以考虑应用反射光线能力较强的建筑材料,提高建筑室内的照明强度,减少电气照明设备的使用;在人流量较少的建筑区域要配置相关的声控开关和光线传感器,避免在无人走动时造成电能的浪费。
空调系统的节能方法在建筑能耗总值中,空调系统的能耗值也占据了很大一个部分,随着电气节能技术的不断开发和发展,空调系统其节能技术的巨大的发展空间和潜力也开始有所呈现。空调系统在节能性上的改进方法主要是结合空调自身在能耗方面的时间规律,对空调合理地进行启停控制;或者可以在不同季节的负荷情况进行水泵分设控制;对空调系统的变风量和变流量采取更加完善的控制方法;还可以在参数设置方面进行设计,根据室内二氧化碳的浓度的大小对空调系统的新风量和温度标准进行控制,进而让空调系统能够更加节能高效地服务居民。
引进建筑设备自动化管理系统在科学技术和经济进步飞快的今天,计算机技术、网络信息技术等自动化设备也相继得到了发展,在建筑工程中,面对能源紧张的严峻现状,对这些高科技电气设备的管理也就显得更加重要,建筑设备自动化管理控制系统的出现也使得这一问题得到了有效解决。在建筑工程中引进建筑设备自动化管理控制系统,能够有效地对建筑设备中的采暖系统、通风系统、给水排水系统和热水供应系统等进行更为科学有效地控制管理,保证了每种电气设备的稳定运作,也在满足了居民生活工作需求的同时,大大降低了建筑设备的电能损耗。
结语
在资源能源损耗严重的今天,能源物质的紧缺逐渐满足不了社会的需求,因此,节能工作也需要加大力度进行。建筑电气节能设计在满足了居民生活工作需求的同时,大大改善了建筑设备的能源使用,减少了不必要的能源损耗,从而提高了能源的使用率。
作者:闫晓辉单位:中煤科工集团重庆设计研究院山西分院
摘要:随着经济不断的发展,我国各行各业的设备都采用了智能化的设备,将来的发展朝向必定是智能化方向。智能化建筑在我国建筑领域当中占据十分重要的地位。智能化建筑电气节能设备,近几年就有较大的进步,无论是从产品创新上来看还是从产品外观上都有一定程度的改观,但即使如此,智能化建筑电气设备在节能优化设计方面还有较大的提升空间,文章就智能化建筑电气节能优化设计进行论述。
关键词:智能化建筑;电气;节能;能耗
智能化建筑电气设备近年来随着经济的发展也得到了了较大的进步,但在过程当中,也暴露出较多的问题。一些投资商往往注重产品的质量以及其能创造出来的经济效益,不关注电气设备的节能,这就导致电气设备对资源的大量浪费对于智能化电气设备来说,其节能设计是至关重要的,节能减排与国家倡导的可持续发展是同一概念,所以做好智能化建筑电器节能优化设计十分重要。
1智能建筑和智能化建筑电器节能
对于智能化开发的产品来说,计算机技术就是其核心制造技术,智能化设备的开放实质就是利用先进的计算机设备,再将各个计算机系统进行系统性的整合,在这其中包括有众多的管理设备,例如信息化应用系统、公共安全系统、信息设施系统和建筑设备管理系统等。在此基础上,智能化电力设备还要对自动化建筑体系进行充分的利用,这样才能给人们一个健康安全的生活环境。我国目前的智能化系统的运转还存在有较多的缺陷,例如智能化设备不能正常使用或是故障频发等一系列问题。智能化建筑电气的节能优化设计对于技术人员来说是一大难点,又是十分重要的一点,传统的节能系统无法做到真正的做到节能减排,对于电气设备的关注度还是在品质方面多一些,而现如今的智能化建筑电气设备的节能装置是全自动操作,充分应用了计算机技术。从表象来看,智能化电气设备的节能减排得到了长足的发展,但实际出现的情况却是相关制造商对于节能减排装置的不加重视,导致节能减排成为空谈。
2我国智能化建筑电气节能存在的问题
目前我国的智能化建筑电气节能设计所存在的问题主要有以下几种:
2.1控制方式、照明光源选择不合理
如果照明、开关控制设置或系统控制存在问题,就会造成能源的浪费,进而严重影响电气节能系统的发展。
2.2协助电气设施安装不到位
协助电气设备就是指辅助电气设备运转的相关装置,例如给排水系统、采暖通风系统等,这些装置如果安装的不合理,就会引起智能化电设备出现耗能现象。例如通风装置如果存在问题,就会导致电气设备的散热性达不到自身运转要求,从而导致设备出现系统奔溃等的不良现象。
2.3未选用节能电气设备
没有选用节能的电气设备比如:节能灯具、节能变压器、节能的风机水泵等,同时也没有充分结合充分利用电气产品本身的节能特性。
3我国智能化建筑电气节能的优化设计
3.1供配电系统的节能优化设计
对于智能化建筑电气节能设计来说,最主要突出的就是节能设计,其要达到的最终目的就是要使电气设备减少耗能,要达到此目的,就要从电气设备的多方面进行权衡考虑。最重要的一点是电气设备的供配电系统,在实现此项工程之前,要对电气进行全方位的分析。例如用电设备的特点、用电设备的负荷容量以及用电电压的数值等,一定要对这些相关设备进行详细的分析,才能强有力的保证配电整体系统的稳定运行。对于供配电系统在节能方面的设计,主要可以从以下两个方面入手:首先是电气设备的用电电压,相关技术人员一定要保证电气设备的的用电电压恒定,要将配电电圧控制在正常的范围;其次就是供配电布线。对于供配电布线的挑选,应尽量采用短而直的布线,这样既可以节省资源,还能对对电气复杂的系统进行简化,从而减少相关能源的损失。
3.2照明系统的节能优化
在所有的智能化建筑设备当中,照明所消耗的能量也是不可小觑的。在对智能化建筑电气节能设计时,相关设计人员一定要注意对照明系统的节能设计,照明系统是支撑电气设备正常运行的一大因素,对其设计,通常可以从两个方面入手,首先照明灯具的选用,传统的照明灯具没有节能减排功能,而且还会增大照明工具的耗能,因此,对于照明灯具的选用,最好选用节能照明的灯具,而且照明开关也应该采用声控装置,这样既能达到节能目的,而且又能节省投资资金;其次,对自然光的利用,应该充分的利用自然光,例如太阳光,例如安装的采光井,自然光的利用就可以减少灯管的耗能,减少能量的消耗。
3.3电梯、通风和供水系统的节能优化
电梯的利用已经在我们生活当中成为一个普遍的电气装置,相关人员在进行电梯的设计选用时,就要注意电梯型号的选用,电梯要采用一定的节能材料,其对电能的大量消耗,因此在一些较低层数的建筑当中,就可以不采用电梯装置,以减少耗能。在选择空调系统时,应首选水源热泵空调,因为其有节能性能优、零排放和无污染等优势,且其机组效能远比传统空调高在设计供水系统时,可以优先选择无负压供水设备,这种设备不仅可以做到节能环保,还能对水的质量有所保证。
3.4利用再生资源
在智能化建筑电气节优化设计当中,利用再生资源就是其中最为关键的技术手段。例如太阳能、风能等,利用再生资源技术,既可以达到想要的目的,又可以有效的解决节能问题,减少污染物排放。此外,在智能建筑电气施工时,还可以使用光电幕墙,并采用新型的节能保温材料建造,以达到节能的目的。
4结束语
就智能化建筑电气节能优化设计来看,其本质目的就是节能减排,因此,在电气设备的各个建造环节都应该体现节能减排的设计。社会的进步使人们对节能减排越来重视,智能化建筑的重要性也日益凸显,在电气设备建筑实现智能化的同时,其节能减排也随着时间的变化凸显的越来越明显,但我国目前的智能化电气设备在节能减排设计当中还存在有较多的问题有待改进,相信在未来,我国的智能化建筑电气节能设计水平会有一个质的飞跃,给节能减排的电气设备开创一个新的发展时代。
作者:康积灵 单位:江西省建筑设计研究总院
【摘要】随着物联网技术的发展,建筑电气的节能研究又有了新的思路。本研究提出采用ZigBee网络通讯技术,利用“物联网”组建智能电网能源管理系统进行电气节能,并对该系统所属的环境监测子系统、中央空调控制子系统、照明控制子系统、新风控制子系统、远程抄表子系统、家庭能源管理子系统和光伏发电子系统等各个子系统的节能应用进行了阐述。
【关键词】物联网;建筑电气节能;ZigBee网络技术;能源管理系统
1引言
电力已与我们的日常生产、生活息息相关,并随着人类社会和经济的发展,全人类对电力的需求呈现持续递增的趋势。居民侧用电量占社会总用电量的36.6%,但研究表明该领域的用电效率低,浪费严重[1]。缺乏对居民侧建筑能耗监测和控制,是导致建筑能耗居高不下的重要原因。如何摆脱建筑电气粗放型用电,实施精细化用电、节电是研究者需要解决的问题。随着2009年国家提出“感知中国”的概念,“物联网”被列为我国新兴战略性产业之一。物联网技术的发展对建筑能耗的监测和控制起到关键作用,物联网技术的使用为提高居民侧用电效率、实现建筑电气节能减排提供了新途径。
2建筑电气节能的研究现状
截至2016年2月,在CNKI中以“篇名”为检索项,以“物联网”为检索词进行初级检索,再在结果中以“节能”为检索词进行二次检索,共检索到相关文献40篇。经过初步分析,这些研究首先主要集中在建筑电气具体方面进行探讨,涵盖了隧道、高校教室、机房、图书馆、自习室、办公楼宇等建筑电气方面的节能;其次这些研究多是从建筑电气整体角度出发对节能效果进行评测、跟踪检查、优化仿真研究;再者这些研究是从物联网智能节能系统、物联网技术的数据处理、物联网智能本身创新、改进、安全方面进行探讨。通过对这些文献的分析发现,许多文献中都强调了新技术、新材料的应用,如使用室内环境温湿度监测与节能系统、智能照明系统等新技术,使用LED节能灯具、真空保温玻璃新材料;不过这些节能新技术之间是相互独立的,也没有考虑到变压器运行损耗,没有形成一个一体化的节能系统和管理平台。本文提出采用ZigBee网络通讯技术,利用“物联网”组建智能电网能源管理系统对建筑能耗进行优化和打点,分类管理进行节能。
3物联网技术条件下的建筑电气节能相关技术
3.1物联网定义及构架目前,在国内较为多见的“物联网”定义为:物联网是指利用各种信息传感设备,如射频识别装置、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等种种装置与互联网结合起来而形成了一个巨大网络,其目的就是使所有物品都与网络连接在一起,使得识别和管理更加方便。可以看出,物联网是一个物-物相连的互联网,将成为新一代信息技术的重要组成部分[2]。从通信过程和对象的视角看,物联网的体系构架由全面感知层、可靠传递层和智能处理层三个层面构成[3]。全面感知层利用各种可用的感知手段实现物体动态的即时采集,可靠传递层通过各种信息网络与互联网的融合将感知的信息实时、准确可靠地传递出去,智能处理层利用云计算等智能计算技术对数据和信息进行分析和处理[4]。3.2物联网构架下的建筑电气节能采用ZigBee网络通讯技术,利用“物联网”组建智能电网能源管理系统。通过物联网、云计算搭建的“智慧能源云管控平台”,对一栋建筑以致一个小区的建筑群进行建筑能耗的优化和打点,能更好地实现节能减排,无需对建筑做结构上的节能改造。因为对建筑电气的节能主要是提高建筑中的能源利用效率,即在采暖、空调、热水供应、照明、家用电器、新风系统、监控安防、新能源汽车、光伏发电等方面进行能耗的节约,其中以空调系统、动力系统和照明在建筑使用方面占据了很大的比重。将一栋建筑或者建筑群按照能耗进行分类,利用物联网组建的能源管理系统将其分为不同的控制子系统,如图1所示。通过动态监控和实时的数据统计、分析,更全面的掌握能源消耗情况,从而进行更好的资源利用。与相对成熟的楼宇自动化系统相比,采用ZigBee网络的物联网技术布线成本低、方便施工、组网能力强、系统扩展性好、具备网络自愈能力并且抗干扰能力强、功耗更低等优点,更能全面的获取建筑在能耗过程中的详细数据,让建筑能耗处于最佳运行状态。
4物联网在建筑电气节能中的应用
4.1环境监测子系统节能减排,监测先行。通过环境监测子系统感知建筑内不同区域的照度、温湿度、空气质量进行检测,并将获取的各项环境参数发往服务器上的中央空调控制系统、照明空调控制系统、新风控制系统、家庭能源管理子系统和光伏发电子系统中为其进行室内环境调控提供数据及参考。4.2中央空调控制子系统中央空调控制子系统接收来自环境监测子系统的环境参数,结合中央空调温控系统阈值设置(例:低于10℃或高于26℃空调将自动开启制热或制冷模式),同时在空调上加装空调节能控制器来实现对空调系统的控制。4.3照明控制子系统室内照明光源采用LED节能灯的基础上,照明控制子系统通过在房间或工作区安装位置和光照度采集器,将房间内的光照度信息和人员信息传递至照明墙控制器,由它控制照明灯具的开启/关闭,并根据环境的光照度,通过灯具组合的方式调节照度亮度[5]。4.4新风控制子系统新风系统接收来自环境监测系统的空气质量数据,并将接收数据与系统阈值进行综合对比分析。在正常环境条件下,新风系统处于低能耗状态,主要完成空气流通功能;当空气质量不达标,超过系统设定阈值时则启动应急机制,包括实现大功率新风输送以及开启部分氧气供给功能等。同时,不同于传统的新风交换模式直接采用室外新鲜空气作为气体源,本系统采用双向换气式新风系统,在源空气进入室内前通过高导热效率材料进行热交换,将室内欲度上降低了进入室内的新鲜空气与原室内空气的温度差,从而降低了空调的使用频率,实现了节能减排的目标[6]。4.5远程抄表子系统通过远程抄表系统,可以方便、快捷和可靠地实现对建筑物内各用电设备耗电量进行抄读,并能将相关数据自动保存。可以通过抄读的数据分析配电变压器是处于怎样的运行状态、负载率是多少、是否达到了经济运行,同时还可以分析出无功补偿设备运行情况。通过该系统,管理者可以获取综合的能源需量统计报表和分析报告,根据日、月、年的用电量情况全面了解电能消耗情况,辅助制定并不断优化节能方案、智能调整耗能设备的最佳运行状态,更好的整合、利用资源、节约成本,建立有序的管理模式。4.6家庭能源管理子系统该系统将家庭用电分为三类:用电负载、分布式电源和储能设备,其中将用电负载分为可调度负载(包括:洗衣机、干衣机、热水器、洗碗机、电动汽车)和不可调度负载(包括:计算机、打印机、冰箱、家庭娱乐系统、照明系统、安保系统等)[7]。利用传感器采集到的室内环境、人员活动和设备工作状态信息,通过对这些信息的分析来对用电设备进行调度和控制,在满足用户舒适度的前提下减少电能消耗,提高用电效率;同时,将可调度负载尽量安排在负荷低谷期工作,起到调节电力系统峰谷差的目的,进而减少电力系统备用装机容量。4.7光伏发电子系统随着光能发电技术的日益成熟,居民侧的分布式光伏发电将会在日照度高的地区得到较大程度的发展,尤其是在采用储能装置改善了电能质量,维持了整个电力系统稳定的条件下。光伏发电子系统接收来自综合分析子系统的部分参数(如:系统用电的峰谷期),将自身发出的电能在用电量高峰时期满足自身需求,并在高峰期时将多余的电能卖给电网,而在低谷期时将电能暂时进行储存,这样不但起到了削峰填谷的作用更能减少系统中的备用装机容量,进而起到了节能的目的。
5结束语
在物联网技术膨胀式发展和应用的今天,物联网技术应用于建筑电气的节能仅仅是其应用发展的一小部分。本文探讨了物联网技术条件下,应用ZigBee网络技术组建智能电网能源管理系统后,在中央空调、照明、家庭能源管理等几个部分的节能应用。不久的将来,物联网将依附于超级强大的中心计算机群,以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产水平,实现人类社会的长久发展。基金项目:本文系重庆水利电力职业技术学院科研一般项目“基于物联网的智能建筑电气节能方案研究”(编号:K201520)的研究成果之一。
作者:张过有 单位:重庆水利电力职业技术学院
【摘要】建筑的电气作为建筑系统中较为重要的部分,对能源的消耗量也十分大。为了更好地应对我国不断紧缺的资源能源现状,进行建筑电气节能设计很有必要。本文首先分析了建筑电气节能设计的基本原则,并在此基础上从建筑的照明系统、供配电系统、各类建筑设备的节能以及采用新型能源等方面对建筑的节能设计方法进行了研究。
【关键词】建筑;电气;节能设计
引言
我国经济和社会的发展对能源的消耗量正在不断上升,全球都面临着资源能源紧缺的问题。建筑行业作为我国能源消耗的大户,采取节能减排措施已经刻不容缓。建筑的电气是建筑能耗中较大的一个部分,通过相关的措施在保证建筑的基本功能和经济需求的基础上,最大限度地满足建筑节能的需求是建筑行业所需要解决的紧迫问题。
1建筑电气节能设计的基本原则
建筑电气的设计在考虑到节能这一基本的要求基础上,需要遵循以下原则来进一步保证建筑电气节能设计的适用性和基本效益。
1.1满足建筑的基本功能
在进行建筑的电气节能设计时,不能为了一味节约电气能耗而忽略建筑的基本功能需求。而是应该在满足建筑基本功能的基础上,来进一步采取措施实现建筑的电气节能。如对于建筑的基本照明的需求,以及建筑基本的舒适度的需求,同时还必须保证建筑内各类设施的正常运转。因此电气的节能设计的前提仍然是对建筑基本功能的满足。
1.2因地制宜
建筑的电气节能设计并不是一个通用统一的方式,它必须建立在建筑所处的当地环境的基础上。如建筑当地的基本温度、日照情况以及建筑周边的其他环境设施等,同时还需要兼顾到当地人民的基本生活水平和对一些电气节能设施的接收程度。如太阳能光伏发电系统虽然能够节能,但是却不适用于光照不强的地区。同时对于一些经济不发达的地区,就需要进一步考虑合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
2建筑电气节能设计的方法
2.1对于建筑照明系统的节能优化
建筑的照明设备是建筑电气能耗中较为重要的一个部分,因此在进行建筑的照明设计时,需要合理的对照明的需求、照明的设备以及照明的效果进行选择。通过合理的布置空间布局和利用自然光等方式,通过人工照明与自然照明之间的完美结合,更好地减少建筑照明的用能。同时在进行照明设计时,需要考虑到建筑不同部位的照明需求,如在办公场所中的照明需要能够满足人们办公的需求,而卧室中的照明需求则相对较弱,需要能够营造出温馨的环境。通过合理的照明设计能够更好地满足人们的基本需求,提高照明的质量和能源的利用效率,同时又能对建筑的能耗进行节约。
2.2供配电系统的节能设计
供配电系统的节能设计主要是考虑减少电能在运输和转换过程中的损耗。在进行供配电的设计时,首先需要明确建筑的基本用能需求和用能的部位,同时了解用电设备的特点以及负荷容量等因素。通过合理分析各用电器之间的距离,保证功能设备的设置能够满足用电器的需求,同时尽量减少用电传输的距离供电的场所应该接近负荷中心,同时供配电的线路尽量选择损耗少的电线,降低线路耗能!还要在考虑变压器的容量前提下,根据变压器工作的环境等因素选择高效节能的变压器。
2.3各类建筑设备的节能设计
建筑中各类设备包括空调系统、给排水系统、电动机、电梯等,都是整个建筑中用能较大的部分。对于电梯而言,可以通过采用一些变频的措施以及优化的设计,从而能够根据不同时段的具体人员需求,对电梯的运行进行调整。通过调节电机转速使整个电机拖拽系统达到输入与输出间动态平衡,从而达到提高系统功率因素、节能降耗的目的。电梯的优化设计则是可以通过建筑内多部电梯之间的运行组合,减少电梯的空载程度,从而能够更好地节约能耗。在建筑中的风机也可以通过变频的方式来进行控制,主要采用工频电源向变频器切换、变频器向工频电源切换的双向切换控制。
2.4采用各类新能源技术
新的能源技术包括了风能、太阳能、地源热泵、生物质能等各类清洁的新型能源。太阳能主要可以用于建筑中的采暖以及热水供应中。在进行建筑的电气设计时,需要考虑到太阳能集热器的基本朝向、布置面积以及周围是否有遮挡物等。而风能主要用于建筑的辅助发电,在建筑环境中利用风能不仅具有免于输送的优点,所产生的风力电能资源可以直接用于建筑本身,同时风能的利用还十分环保无污染。地源热泵以及生物质能的采用则需要考虑到当地的地下环境以及周边的生态环境。在进行各类新能源技术的设计时,应充分考虑到不同技术与建筑之间的结合,采用一体化设计的方式,能够更好地综合应用各类技术,实现建筑的总体节能。
3结语
建筑的电气节能设计对于建筑的节能而言有着重要的意义,各电气工程设计人员应该明确电气节能设计的原则,从建筑的照明系统、供配电系统以及各类设备节能设计和新能源的使用等方面,实现建筑的整体节能,促进我国建筑业的可持续发展。
摘要:改革开放以来,我国建筑行业发展迅速,已经成为推动我国经济发展的主要动力之一。在取得喜人成就的同时也凸显了发展过程中的一些问题,发展方式粗犷,能量消耗较多,这与提倡节能环保的国内主流不符。随着建筑智能化技术的深入应用,电气技术将科技完美的体现在建筑中,电气系统耗能作为智能楼宇耗能的主要构成部分,为建设资源节约型社会,实现建筑行业可持续发展,提高能源利用效率,必须优化智能楼宇电气设计,降低智能楼宇建筑耗能。
关键词:智能楼宇建筑;电气系统;设计
作者简介:贺继胜(1987-),男,硕士毕业,主要从事电气设计工作
智能楼宇建筑电气节能水平很大程度决定了建筑耗能量,在降低建筑工程运行成本和实现可持续发展目标中应用电气节能技术具有非常重要的意义和价值。建筑企业应当认真分析建筑电气设计中存在的问题,通过有效的节能设计方案提升建筑整体的节能水平。本文将分析智能楼宇建筑电气节能现状,并在此基础上对相应的设计措施进行探讨。
1智能楼宇建筑电气节能现状
①智能楼宇建筑电气节能现状。当前我国各类工程师对智能楼宇建筑内部系统还没有形成全面了解,制定节能措施和方案仅限于部分节能产品的选型安装或实施存在已久的节能方案,真正的统筹规划还远远没有实现,不合理的选择照明光源和控制方式会大大增加照明系统的能耗。②监管和施工问题。为了实现对建筑节能的有效管理,国家逐步出台了相应的节能标准、法规、政策,但是地方发展不平衡现象却仍然存在。实际当中产生这一现象的原因包括设计单位变更部分设计后,建筑节能设计没有重新进行备案。其次建设单位为了达到节约项目资金的目的,在没有得到设计单位许可的情况下改变施工材料。再次施工设计图纸要求没有在施工活动中得到满足[1]。
2智能楼宇建筑电气节能设计措施
2.1供配电系统节能设计
智能楼宇建筑节能的关键环节之一就是供配电系统节能设计,通过对建筑物内容用电总负荷和用电等级进行前期统计分析,进行智能楼宇供配电节能系统的科学设计,这样不仅能够达到节省初期投资的目的,还能够推动建筑面积性价比的提升,是回馈住户的重要手段和途径,住户能够长期从中获得利益。在进行设计时应当对以下方面进行考虑:
(1)提升供配电系统的功率因数。功率因数的高低很大程度决定了无功功率的损耗,因此可以通过提升功率因素以减少线路无功功率的损耗,进而降低供配电系统的损耗在具体工程设计中应当对不同情况进行区分考虑,并采取相应的措施。在条件允许的情况下,设计人员应当将用电设备功率因素尽量提升。同时可以通过使用电容器对线路实行无功补偿,提升线路的功率因素,降低系统的无功电流。在特定线路中,还可采用高低压柜集中补偿和分散就地补偿的方式进行无功补偿。
(2)变压器有功损耗及优化。变压器是配电系统中的重要基本设备,总能量的6%被变压器消耗,所以在降低能耗的过程中应当采取有效措施降低变压器的能耗,实际当中空载损耗和负载损耗构成了变压器的有功损耗。在选择变压器的过程中,应当充分考虑节能变压器的性能,包括SC8、SL9等型号变压器,主要应用优质冷轧取向矽钢片,具有接接缝密合性好的特点,并且矽钢片的具有一致的磁畴方向,这样涡流损耗和漏磁损耗就能够降至最低。同时,还应当注意绕组的阻值和变压器的容量应当控制在合理水平,这样就能够避免在供电线路过载情况下线路产生的损耗。设计人员应当对初期投资和运行费用进行综合考虑,并保证变压器在预留一定余量的情况下运行。最后,还应当优化变压器的运行方式。设计人员应当对建筑负荷需求和年运行费用进行综合考虑,同时保证电负荷的合理分配,并且选择和电力负荷相适应的变压器容量,保证其在低耗区域内工作。另外,还应采取有效措施降低变压器的运行环境温度,并对三相负荷进行平整、对变压器的接线方式进行合理选择[2]。
2.2照明系统的节能设计
在进行照明系统节能设计时应当合理选择照明光源,具体选择的过程中应当考虑价格、寿命、显色指数、色温、光效等要素。在我国节能政策实施的过程中,已经广泛的运用了一些新的光源,包括LED照明灯等等,甚至白炽灯已经被一些新的光源取代,包括紧凑型荧光灯,虽然使用它作为光源具有初期投资略高的问题,但该类灯具的使用寿命和能耗更加优越。实际当中确定建筑工程光源时应当综合考虑工程性质、照明数量、使用场所等因素[3]。选择照明控制方式也是照明系统节能的主要环节,传统的照明控制系统包括双控开关质控、多灯控制、声音控制、单灯控制等。而智能照明控制方式则由探测器控制、自控系统控制、楼宇总线控制构成。实际当中应当根据实际情况进行照明控制方式的选择,但是应当满足方便节能的原则。通过对智能楼宇内外照明系统的综合分析,应当尽量将先进的节能照明灯具作为首选。如果是建筑内部室内照明,还应当对照明光源的舒适性和实用性进行综合考虑。在照明系统开关的选择上,应当考虑自动控制系统和声光控模块,这样就能够在具有较大人员流动的情况下,有效控制系统损耗[4]。
2.3空调系统的节能设计
在现代建筑中除照明设备外,使用最为普遍的电器就是空调,根据相关统计发现实际当中空调系统耗能约占整体耗能的一半左右,所以智能楼宇电气化节能设计中的重要课题就是空调系统节能[5]。开展进行空调系统施工时强电系统设计师应当强化与暖通系统工程师的交流和沟通,对控制模式进行合理选择并优化设置各参数,通过系统节能潜能的挖掘,确保接口设计和施工的节能水平,使得空调系统在最佳运行状态的节能。例如可以选用先进的按热泵空调系统,该系统由建筑物内系统、地热能交换系统、水源热泵机组等构成。在外界温度较低的情况下,热泵机组能够吸取地源热量,建筑物基于此实现供暖。当外界温度较高时,热泵机组将室内热量导向地源当中,这样建筑内部的制冷功能就实现了。该系统还具有无污染和零排放的特点,但是需要建筑项目附近有丰富的可供使用地表水才能够使用。相对于传统空调,这种系统不仅能够大量节约能源,还具有较高的可靠性和低耗能性的特点[6]。
3结语
通过以上内容可知,智能楼宇电气设计节能水平对于降低建筑运行成本、推动社会可持续发展具有非常重要的意义。建筑工程企业应当对电气系统节能设计进行深入的研究,并且及时有效的解决设计方案中存在的问题,进而有效推动建筑工程电气节能水平的提升。本文分析了智能楼宇电器系统节能设计中存在的问题和相应的解决方案,但仍具有一定局限性希望行业人员能够重视,提升建筑电气系统的节能水平,实现建筑工程建设的可持续发展。
作者:贺继胜 单位:广东省重工建筑设计院有限公司
党的十六大、十七大提倡加大力度建设节约型社会,建筑行业相关部门也接连出台了不少关于节约能源的系列政策和文件。节约能源已成为每位公民的责任和义务。目前国家针对建筑设计的节能审查已属于强制审查环节,建筑物特别是公共建筑的能耗控制尤其引人关注。
节能已成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针,是保障国家经济安全、改善环境、增强企业竞争力,实施可持续发展战略的重要措施。
1.我国建筑电气节能概述
早在2005年7月初国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作》的通知,特别指出“要坚持资源开发与节约并重,把节约放在首位的方针”。在经济发展中,电气用电是一个耗能大户。很多相关的文章都曾显示过,其每年要消耗总发电量的10%以上,如果大量使用节能的照明产品和有效的措施,节电5%,则每年可节约照明用电60亿kWh,为国家节省投资约30亿元,并可延缓温室效应,减轻对生态环境的破坏,经济和社会效益非常可观。因此,在设计文件中,电气节能措施以专篇的形式陈述,从建筑物规划的初期就以节能的思想为指导,在技术根源处为实现电气节能提供理论依据及可行性。建筑电气节能的原则是:在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下,减少能源消耗,提高能源利用率。节能的途径之一是合理配置建筑设备,并对其进行有效、科学的控制和管理。
建筑电气节能应坚持以下三个原则:1)满足建筑物的功能;2)考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用,而是应该让增加的部分投资,能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收;3)节省无谓消耗的能量。同时在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果。从技术上、经济上进行比较后,再选定节能设备,才能真正达到节能的目的。
如今建筑电气节能的应用已经在我国取得了一定的成效,但是往往在节能措施上存在相关问题。1)盲目节能;通常为了达到节能效果,而刻意地控制电气,从而导致满足不了建筑物的功能。而这样的情况在我国出现不在少数,通常一方面是设计原因,而主要的方面是人为因素。2)经济因素考虑不周;由于建筑物的电气节能措施,必须采取相关先进的设计技术方案,然而这些必然会增加部分成本。通常这样的原因主要是未采取合理的节能方案,导致额外的附加成本。3)节能目的偏差;节能的目的是为了可持续发展,而相对部分的节能建筑,只是表明形势上的节能,节约无谓消耗的能量,导致从实质上来说,不是正规节能。
2.建筑电气节能策略
2.1高效光源、高效灯具和节能控制措施
对于住宅公共部分节能控制措施即是指采用节能自熄开关。由于住宅公共部分是无人值守的,所以灯具在人来时点亮,人去时熄灭是很重要的。对于高层住宅电梯前室,由于其对于保证人员疏散的重要意义,所以此处只能采用翘板开关,但对于住宅大部分公共楼梯间,节能自熄开关的采用可作为一条重要节能措施。高效光源顾名思义具有高光效,显色好等优点。试验证明,白炽灯只有10%的电能转变为可见光,90%的电能转变为热辐射,而这种热辐射性又往往带来火灾隐患。细管径荧光灯、紧凑型荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯和节能灯均为高效光源,应积极推广应用,尽量减少白炽灯的使用量。好的光源有了,如何使这种好光源发挥其功效能,这就要求灯具的效率要高。灯具的效率为灯具出射光通量与光源总光通量的比值,其值越高,照明的效率也就越高。灯具反射面设计科学,这样才能使好的光源物尽其用。高效光源、高效灯具不仅适用于住宅公共部分照明,在民用建筑中也可大量采用。
2.2供配电系统节能措施
应采取提高系统的运行电压和功率因数,减少无功功率及导线中的电阻,降低供配电系统线路损耗等措施。节能途径主要有:(1)根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压,供配电系统应尽量简单可靠,同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。(2)变电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径,减少线路损耗,电力用户内部变电所之间宜敷设联络线,根据负荷情况,可切除部分变压器,从而减少损耗。(3)降低线路电阻,线路截面选择要与国际接轨,推广应用“电力电缆截面的经济最佳化”,按经济电流密度法合理选择导线截面,以减少损耗。此外,对于环形供电方式,为降低线路的电阻值,将开式网运行改为闭式网运行,同样可明显降低线路损耗。(4)传输上可以采用提高电压等级的方法。通过计算可知,当电压提高10%耗损可降低17.4%,因此,提高电压传输,是降低线损的有效途径。(5)提高功率因数减少电能损耗。线损与电力用户的功率因数的2次方成反比,故提高功率因数也是降损的有效措施。提高功率因数,可从合理选用电气设备容量及装设并联补偿电容器两方面着手。
2.3太阳能节能措施
目前住宅热水系统虽然已不少设计采用了太阳能设备,但本人认为在大型住宅小区以及公共建筑的室外照明系统应该可以设计采用太阳能蓄电的照明设备。目前这类产品以太阳能LED灯具为主,其产品的工作原理是:白天太阳光照射到太阳能组件上,使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压,把光能转换为电能,再传送给智能控制器,经过智能控制器的过充保护,将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存;到了夜晚太阳能组件因接收不到光能,其输出的直流电压降到接近为零时,智能控制器自动开启控制装置,向LED提供电能,促使LED发光源发出足够的亮度用于照明;到天亮时,太阳能组件又接收到光能产生电压时,智能控制器又自动转换到充电模式工作。随着太阳能蓄电的照明设备的产业发展,这种产品的制造成本将会越来越低,相信在不久的将来太阳能蓄电的照明设备应该会在室外照明领域得到普及应用。
2.4变压器节能措施
变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。变压器有功功率损耗可用下式计算:p2=p0+β2pk
式中:p2——变压器有功功率损耗(kw);
P0——变压器空载损耗(kw);
Pk——变压器短路损耗(kw);
β——变压器负载率(%)。
一般,在50%~60%时,变压器效率最高。在设计中,要正确选择变压器的负载率,以便合理选择变压器容量。变压器的经济运行在节能的同时,还能降低运行费用(包括设备折旧、正常维护和能耗),取得经济效益。铁损对变压器来说虽为常数,但可通过合理选型与运行而达到节能的目的;变压器铜损是变化的,合理地确定最佳运行,保持变压器在正常条件下,选择最大效率点,可达到经济运行的目的。故变压器节能措施主要为:1)合理选择变压器容量和台数,选择容量与电力负荷相适应的变压器,对负荷进行合理分配,使其工作在高效区内。对车间停产后仍不能停电的负荷,宜设置专用变压器,大型厂房及非三班制车间宜设置照明专用变压器。2)选用节能型变压器,更换或改造高能耗变压器。近年来逐渐推广的S10、S11系列油浸变压器比s9系列更为节能。S11型卷铁芯变压器与s9型变压器相比:空载损耗平均降低30%,空载电流平均下降70%。新型干式变压器SC9系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力。
3.结语
建筑电气节能应该始在设计上体现,终在实践中应用,只有采取合理的设计方案,应用合理的节能器具以及优化节能措施,才能实现建筑电气节能的可持续发展。
1、可拓理论综述
在可拓理论体系中共包含了三大分体系,分别是:基元、可拓集和可拓逻辑。基元这一分体系又包括了:元、事元和关系元,其能够实现对物体等的系统性描述;可拓集这一分理论可以将事物中复杂的变化过程转化成清晰的关系,并对变量进行系统描述,进而解决矛盾问题;可拓逻辑是基于原有可拓问题的基础上,以新的方法来解决矛盾问题。可拓理论应用于实际时,需要把握可拓理论的可拓方法。从可拓理论的结构上进行定位,可以将可拓方法划分为以下几种:拓展分析法、可拓变化法、共轭分析法、可拓集法、优度评价法、可拓思维模式。
2、基于可拓理论的建筑电气节能
电的发明与应用可谓是开启了人类的新时代,不仅给人们的生活带来了便利,也为社会的生产注入的动力。在当今的社会中,各行各业对于电能的需求都十分巨大,人们的生活离不开电、社会的生产更是离不开电。在建筑行业发展迅猛的背景下,建筑电气对于能源的需求量更是与日俱增,其在设计与应用能源的过程中存在着一系列技术上的问题,致使能源浪费严重。面对当前能源紧缺与环境污染的世界性问题,建筑电气需要实现节能设计,这是行业发展的必要趋势,也是社会发展过程中的需求。在建筑电气的能源消耗中,其主要是能源需求对象为动力、电源以及照明。而基于能源使用者的不同以及使用的实际状况等差异,在实施节能技术的过程中自然会存在不同。当前,节能环保已经成为了行业发展的主题与焦点,各种新兴能源的不断出现以也证明了当前行业发展的趋势,建筑电气技能技术也随之得到发展,各种建筑电气节能产品不断问世,然而,当前的建筑电气节能产品的价格较高,应用者面对较高的成本投入望而却步,进而无法实现普及性的应用。因此,节能成本与节能措施的落实之间所存在的矛盾也就成为了当前建筑电气节能实现有效落实的最大矛盾。基于这一矛盾,可拓理论完全能够实现对这一矛盾的分析,进而能够为问题的解决提供思路。这就需要基于可拓理论构建可拓模型,而可拓模型的构建中,需要明确界定矛盾问题,具有界定内容如下:第一,对目标的界定。首先,选定主题并明确目标对象与类型,然后标志目标的上级极限,实现对其的形式化处理、分析;最后选择目标的下级极限,按顺序进行排列,最终锁定目标。第二,对条件的界定。需要按照如下的步骤进行:首先收集材料并分析出实现目标所需的条件,然后结合实际对现实所具备的的条件进行总结,再次,将理论与实际条件所存在差异进行分析,从而给予明确差别的基础上确定条件的形式,最后,以可拓学中基元的方式将现实条件表现出来,从而选中目标进行限制。以上两种给予可拓理论下的可拓方法,都能够实现对矛盾问题的系统性分析,从而为问题的解决提出对策。
3、总结
综上所述,面对当前世界性能源紧缺的现状,实现建筑电气的节能环保势在必行,这不仅是行业发展的必然趋势,同时也是时展下各行业所应肩负起的责任,只有这样才能在实现能源可持续发展的基础上,实现经济、社会的可持续发展。可拓理论这一技术理论应用于建筑电气节能中,能够有效的解决当前节能成本与措施落实之间的矛盾,进而为建筑电气实现节能提供了可能。
作者:蔡垒 单位:重庆市惠庭都市建筑设计事务所
1供配电系统节能。
1)电源选择。从供电能力、传输效率、热稳定性等几方面综合考虑,选用10kV电压等级供电。10kV电压级比低压供电更有优势,其线损更小,金属投入量更少,同时也有利于提高用户端电压质量。本工程采用高压电力电缆埋地引入两个独立的10kV市电电源(双重电源),并装设一台柴油发电机组作备用电源,一级负荷中特别重要负荷还需增设应急UPS电源。备用发电机组与市电之间设机械及电气联锁。当10kV市电停电,或变配电房变压器发生故障时,柴油发电机组须在30s内向一级负荷及重要负荷供电,投入额定负载运行。当市电恢复后,自动恢复市电供电,柴油发电机组经冷却延时后,自动停机。事故时,各柴油发电机组持续运行时间应大于三小时。非消防情况下市电故障时发电机房可带部分医疗重要场所备用照明。
2)电压选择。本工程为一类高层建筑,对所有设备均采用低压220/380V三相四线制配电。3)保证电能质量的措施。a.选用D,yn11联接组别的三相配电变压器,保护罩防护等级不低于IP20;b.变配电间及楼层电井尽量靠近负荷中心,以提高系统效率,降低线路损耗,减少低压供电线缆用量;c.采取有效措施提高供配电系统中的功率因数,变配电房设集中补偿柜,功率因素补偿至0.95左右;d.医院医技楼等场所应对供电系统进行谐波监测,采取谐波抑制和治理措施,在变电所内设置有源滤波器。
2建筑照明节能。
1)光源、灯具的选择。光源灯具的选择除了关系到照度外,还关系到功率消耗。高效的光源、灯具是照明节能的基础。整个照明系统要达到节约能源的目的,改变光源是最简单、最廉价的一个途径。本工程应采用高效灯具,尽可能采用三基色灯管、LED、金卤灯等高效节能光源,配用的高品质电子(感)镇流器,其功率因数应满足规范要求。给光源加合适形状与材料的反射罩是提高灯具发光效率的一项重要措施。优质的反射罩可以减小灯罩对光能量的吸收,增加灯罩对光能量的反射能力。同时让光束在反射罩限定的角度内传输,减小光能量在空间传输中的损耗,最大限度地提高光源发出的光通量在被照面或被照区域的利用效率。
2)照明控制。照明控制常用的方法有两种,一种是智能照明系统通过场景控制、调光控制、照度感应控制、时间控制、传感器控制等实现节能,另一种是对自然光反射补偿室内照明实现节能。本工程每个照明开关所控光源数不宜太多,一般采用一灯一控方式;门诊医技综合楼和1#住院楼的走道照明采用智能控制系统;车库、餐厅等大空间场所一般照明按使用条件和天然采光状况采取分区、分组集中控制措施,有条件时可考虑采用智能控制。本工程各场所的照明功率密度限值(现行值)、照度标准值、统一眩光值、照度均匀度、一般显色指数参考指标详见下表。
3建筑设备节能。
1)选择低损耗、低噪音、高效率的节能变压器,本工程采用低损耗节能型非晶合金型SCRBH15变压器,大大降低变压器空载损耗,并在设计中充分考虑其散热与振动,有效降低损耗,使设备运行在最佳状态。
2)客梯(含自动扶梯)、水泵、风机等设备应采取节电措施。
3)公共建筑能耗根据需要按照明、空调、动力和其他特殊用电等不同功能分类、分区域进行分项计量。本工程设置SmartPM配电管理系统(能耗监测管理系统)。建筑电气节能的重点是经济合理性节能设计而不是简单的技术堆积和设备的集成。在电气节能设计的时候,应针对建筑能耗需要,通过供配电系统的节能设计和照明节能设计来达到节能降耗的目的,此外还要继续探索电气节能设计的新方法,以进一步提高电气节能的效果。
作者:欧江秒 单位:深圳市华蓝设计有限公司
1供配电线路的节能技术措施
笔者从大量实践经验和相关案例分析,归纳总结后认为减少供配电线路的电阻应从以下几个方面入手:(1)优选导线类型,尽量选择电阻率较小的导线,以铜芯导线为较佳,尽量少选铝芯导线。(2)合理规划供配电线路走向,避免出现迂回送电等问题。供电线路敷设过程中药尽量走直线避免走弯路;要尽量将配电变压器布设在负荷中心位置,减少供电半径,降低电能输送距离。(3)合理增加导线截面。增加导线截面势必会增加导线成本,但要充分考虑后期导线运行情况,要结合线路损耗等方面进行综合考虑。尤其对于供电距离较长、供电负荷较大的导线,应在满足电流载流量、热稳定、继电保护配合以及电压降等特性的基础上,优选大一级界面的导线进行供电,以降低运行损耗,达到节能降耗的目的。
2电气照明系统的节能技术措施
据一些统计文献资料表明:照明用电约占全国总用电量的11%以上,其中居民照明约有70%以上依然采用低效高能耗的灯具,比高效节能灯具大约要多耗电50%以上。由此可见,建筑电气照明系统具有非常强大的节能降耗潜力。
2.1优选高效节能光源要根据使用场所、面积等因素,合理选择光源。高压钠灯虽然其发光率最高,但由于其存在色温低、光色偏暖等问题,同时显色指数只有40-46之间,因此,通常用在路灯场合。建筑物内部应优选T5、T8等紧凑型荧光灯、LED节能灯、金属卤化物等等高效节能光源,以达到节能降耗的目的。
2.2采用高效节能的灯具要从效率、配光等方面,优选高效节能的灯具。建议在满足眩光限制要求的基础上,应优选直接型灯具,同时室内灯具的效率宜大于70%,室外灯具效率宜大于55%。要结合照明场所的功能结构,优选控光合理的灯具。尽量采用电子镇流器,其除了具有启动电压低、噪声小等优点外,还比常规电感镇流器功耗要低50%-75%,节能效果非常明显。优选灯具控制设备,开关设备、附件等应优选低能耗、高光效、无频闪等优良功能的光源用电附件。
2.3采用高效节能的照明控制系统根据照明场所功能需求,合理设计高效节能的照明控制手段。应充分结合Internet、GPRS等通信手段,结合现场总线控制技术、网络地址控制技术等,按照经验和照明功能,根据各种不同的“预设置”控制方式和控制手段,对不同时间段、不同场所的光照度进行准确可靠调节管理,实现舒适照明、智能照明和节能照明。
3建筑电气动力设备系统的节能措施
要充分统计动力设备负荷容量,合理采取变配电中心集中补偿、就地补偿等技术手段,提高供配电系统的功率因素,降低有功损耗。要结合建筑电气动力系统的设备负荷、功能等,合理选择变频节能调速、软启动等节能降耗控制手段。通过变频器、软启动器等控制设备,根据电机运行工况,智能自动调节电机输入电源频率,以达到随系统中水压、气压等负荷波动而及时调节,确保电机设备工作在高效工况区,达到节能效果,同时降低启动电流减少启动电流对电机等设备的冲击。
4结束语
建筑电气节能是绿色建筑中的重要内容。在保证建筑物功能和需求的基础上,通过采取相应的优化技术措施,从安全性、可靠性、经济性和节能性等方面,提高能源利用效率和设备使用效率,降低建筑电气系统能耗,真正将节能理论落实到建筑电气系统各环节中,达到减少成本、降低开支的目的。
作者:厉波单位:深圳市荣建智能系统有限公司
1建筑电气节能设计的应用
1.1照明节能设计照明能耗是建筑整体电气系统能耗较为突出的一个部分,实行照明节能设计的目的就是要保证整体照明质量的前提下,降低整体照明回路中能量的损失。在进行照明节能设计时,要严格按照国际相关规范与标准进行设计,保证照度符合相应的标准。在对于自然光的应用上,要尽量考虑将人工光与自然光进行结合,充分的利用自然光来提供室内照明。进行光源的选择上,要综合考虑光源的色性、效率、价格、启动时间以及寿命等因素,保证光源设计的合理性。在进行灯具镇流器选择上,要选用节能型的镇流器,降低照明系统的电流消耗。进行照明设计时,要选用合理的照明方式,对于照明系统进行控制。通过进行有效的分区与分组控制、声控、感应控制、智能控制、调光控制等方式,有效的达到照明节能的目的。另外,还要积极的对于LED灯源等新的设备与技术进行应用,提高照明系统的寿命、效率,提高整体系统的节能水平。
1.2供配电系统节能设计在进行供配电系统节能设计时,要对于整体系统的负荷容量进行有效的分析,并且把握好其中供电距离的变化,结合用电设备的实际特点,提高供配电系统设计的科学性与合理性。只有保证供配电系统设计的简单、可靠、可操作性强,才可以进一步的开展供配电系统节能设计。在进行变压器的选择上,要注重变压器对于整体配电系统的重要性。在进行变压器台数与容量的选择时,要与整体配供电系统负荷变化进行研究,搭配合理的变压器参数与台数,降低损耗。在变压器容量的选择上,要避免过大的容量对于线路损耗造成负担。对于负载率较为适宜的变压器,要保证其负载率在75%~85%左右。对于变压器的运行方式要进行有效的优化,合理分配负荷。线路降损是供配电系统节能设计中重要的一环,在进行导线的选择上,要保证导线的电阻率较小,并且尽量采用铜柱导线。在进行路径的选择上,要尽量保证路线以直线为主,并且降低弯路,将配电房与负荷中心进行靠近,有效的降低供电半径。在进行导线截面的选择上,要根据实际电流的指标进行确定,避免由于导线截面选择不合理,造成线路损耗的情况发生,提高线路运行的成本费用。
1.3动力设备系统的节能设计电动机作为动力源,在建筑整体系统中的应用较为普遍,并且耗电量巨大。对于电动机的电能损耗进行有效的控制,是实现动力设备系统的节能设计的重要关键。现阶段,对于电动机电能损耗进行控制的主要方式是对于电动机的效率与功率因数进行提高。在电动机的选用时,要采用有效的措施,对于电动机空载与负载的损耗进行降低,提高电动机的效率和功率因数。在电动机的选择上,要保证电动机与实际需求进行匹配,避免出现“大马拉小车”的情况。对于电动机的运行管理中,要采用有效的轻载手段,降低能耗。根据负载情况,对于电动机进行有效的补偿。控制电动机时,根据符合的变化,对于电机转速进行有效的调整,并且通过变极调速、变频调速和变转差调速的方式,提高动力设备系统的节能水平。
1.4空调系统的节能设计空调系统是建筑物中,电能消耗的主要系统,并且粘整体建筑能耗的一半以上。对于空调系统进行有效的节能设计,是降低系统整体消耗,提高整体建筑能耗控制水平的重要措施,具有很大的节能潜力。在对于空调系统进行节能设计时,要对于变风量、变流量系统最优控制,并且对于系统的启停进行合理的控制。在冬季与夏季对于水泵进行有效的控制,并且通过与冰蓄冷相结合的低温送风方式,对于空调系统进行控制。在进行空调参数的调节上,要设定有效的温度标准,并且对于空调系统的参数进行有效的设定,结合实际运行状态,不断的调整,进而保证空调系统高效的运行,进而实现整体建筑能耗的降低,提高建筑节能水平。
2结论
建筑电气节能设计的研究,近年来才刚刚起步,并且具有很大的发展潜力。电气设计工作者要深入的对于建筑电气节能设计进行研究,并且通过精心的考量,有效的提高整体设计的安全性、经济性、可靠性与节能性,最大限度的提供一套有效、合理的设计方案,保证节能技术得到深入的应用,对于建筑节能设备进行合理的配置,真正的降低能源消耗,为我国社会的可持续发展提供有力的保障。
作者:李武宁张振军申耀克单位:西安市建筑设计研究院
能源日益紧缺的今天,节能技术的开发和应用需要更大力度去进行,建筑电气节能系统也需要设计师更加合理科学地设计,保障能源的合理损耗和居民的生活需求。
1供配电系统的节能方法
以下几项节能设计,在各个方面都体现出了自身节能性的特点:1)供电电压需要合理调配。在供电环境和条件不变的情况下,供电电压的大小直接关系到了电能的损耗程度,施加的电压越高,电能的损耗就越大,因此设计师在供电电压的选择时需要进行相关的计算和分析。2)供配电系统的结构尽可能简单。配电系统中,配电级数要有效地进行控制,一般不赞成太高的配电级数,级数越高,相应的电能需求也就越高。3)变压器的选择需要多加考虑。在整个配电系统中,变压器的挑选也是需要考虑的。作为配电系统中的一个组成部分,变压器在运行中也会产生一定的能量损耗,其中的铁耗主要与变压器的铁芯有着直接关系,铁芯的材料的不同带来的铁耗大小也就不同,因此在变压器的选购中要特别注意铁芯部分。而除了铁耗之外,变压器还会产生铜耗,铜耗的大小与变压器的自身物理性质无关,更主要的是与变压器的负荷量有所联系,因此在节能系统中对于变压器的台数和运行模式都需要加以调配,减少变压器的铜耗。4)降低传输线路的损耗。电气系统中,线路的损耗主要与线路的长度和连接的负载有所联系,因此在系统的设计过程中要将线路的功率系数加以调整提高,将导线的电阻减小,这样线路在电能传输过程中的损耗也就有所降低。线路在布置过程中尽量以直线进行布局,有效减少电能的传输路程;对于电缆的导线截面积需要多加考虑;在线路的布局上,尽量减少线路的分配路程。
2动力系统的节能方法
一个建筑物,内部的家电设备的运行与电动机息息相关,然而,电动机的使用也使得能耗量加大,因此需要适当地提高电动机的运行效率,减少能源的损耗。以下几点做法,对提高电动机的工作效率都起到了一定的作用:1)对电动机的负荷需求要做好估测工作,再结合电动机的负荷大小进行型号挑选。2)在电动机的挑选过程中,其自身性能需要认真分析,尽量选用效率较高的电动机为对象,自身效率越高,能量损耗值也就越低,工作效率也就更高。3)对于电动机的控制方法也需要加以研究,使电动机能够更加高效地运行,例如交流电动机的运行可以以变频调速的方法进行控制。
3照明系统的节能方法
在建筑工程中,照明系统的应用区域和范围都较广,这也就使得照明系统的能耗成为了建筑系统能耗中的一个不可忽视的组成部分。据相关报道指出,照明系统所造成的能耗在整个建筑能耗中占到了15%~25%,所以在照明系统的技术方法上都要求设计师加以更改完善,例如照明光源的选择、照明设备的控制方式等,这些都对照明系统的能耗控制起到一定的作用。设计师需要结合多种因素对照明系统的节能系统进行设计,在照明系统能够满足居民的生活工作需求和建筑本身功能作用的情况下,对照明系统的输送导线上的电能损耗要加以控制,对不必要的能源损耗要尽量减少。对于照明光源的选择上,要严格遵循相关的照度标准,提高光源的使用效率,减少浪费。在光源设备的选择上,要选择照明效果优质出色并且环保节能的光源设备。传统使用的白炽灯在灯光质量和使用效果方面都有所欠缺,对于电能的损耗更是严重,因此白炽灯在照明系统中并不适合应用,其自身也逐步被社会淘汰;LED节能灯和荧光灯则受到了广泛的推崇,在光源质量和使用效果方面都较为出色,且对于电能的损耗也远远低于白炽灯,正是这些优点,使得LED节能灯和荧光灯在建筑工程的照明系统方面得到了广泛的应用和推广。在照明系统的线路布置上,供电的方式不同,输电导线的类型规格不同都在不同程度上影响了照明系统的电能损耗值。相关的科学实践证明,照明系统以三相四线制进行供电运行能够将线路的电能损耗大大减少,这种供电方式在建筑照明工程中同样受到了推广和应用。自然光是一种取之不尽的资源,同时也是一种具备经济性和环保节能性的能源物质,因此将自然光引进到照明系统中也是一种降低建筑电气能耗和节约能源的有效途径,自然光的干净无污染在保护环境的同时也起到了绿色节能作用,在照明系统中所起到的积极作用也是不容忽视的,设计师在照明系统的设计中更应该考虑到自然光的自身优势,在设计过程中加大自然光源的使用率。例如,在建筑设计中可以装配透光性能较好的玻璃,满足室内的采光条件;配置相关的光电传感器用来控制电气照明设备,当光线强度和面积能够满足居民的生活工作需求时,控制电气设备的照明系统停止照明,切换成以自然光为光源对象的照明方式,减少照明系统中不必要的电能损耗;建筑过程中还可以考虑应用反射光线能力较强的建筑材料,提高建筑室内的照明强度,减少电气照明设备的使用;在人流量较少的建筑区域要配置相关的声控开关和光线传感器,避免在无人走动时造成电能的浪费。
4空调系统的节能方法
在建筑能耗总值中,空调系统的能耗值也占据了很大一个部分,随着电气节能技术的不断开发和发展,空调系统其节能技术的巨大的发展空间和潜力也开始有所呈现。空调系统在节能性上的改进方法主要是结合空调自身在能耗方面的时间规律,对空调合理地进行启停控制;或者可以在不同季节的负荷情况进行水泵分设控制;对空调系统的变风量和变流量采取更加完善的控制方法;还可以在参数设置方面进行设计,根据室内二氧化碳的浓度的大小对空调系统的新风量和温度标准进行控制,进而让空调系统能够更加节能高效地服务居民。
5引进建筑设备自动化管理系统
在科学技术和经济进步飞快的今天,计算机技术、网络信息技术等自动化设备也相继得到了发展,在建筑工程中,面对能源紧张的严峻现状,对这些高科技电气设备的管理也就显得更加重要,建筑设备自动化管理控制系统的出现也使得这一问题得到了有效解决。在建筑工程中引进建筑设备自动化管理控制系统,能够有效地对建筑设备中的采暖系统、通风系统、给水排水系统和热水供应系统等进行更为科学有效地控制管理,保证了每种电气设备的稳定运作,也在满足了居民生活工作需求的同时,大大降低了建筑设备的电能损耗。
6结语
在资源能源损耗严重的今天,能源物质的紧缺逐渐满足不了社会的需求,因此,节能工作也需要加大力度进行。建筑电气节能设计在满足了居民生活工作需求的同时,大大改善了建筑设备的能源使用,减少了不必要的能源损耗,从而提高了能源的使用率。
作者:闫晓辉单位:中煤科工集团重庆设计研究院山西分院
一、电气节能设计应遵循的原则
我们在建筑的节能设计的过程中必须遵循两个原则,帮助电气节能工作的进行。
1.尽可能地满足人们的用电需求。电气消耗的目的就是要创造良好的生活环境,这有利于人们提高工作、生活、学习效率,也有利于身心健康。虽然要倡导节能能源,降低成本,但是绝不能以牺牲人们的切身利益为前提,要充分考虑到人们的用电需求。
2.在设计过程中要严格遵循设计规范。很多现在的设计中,在设计的安全、可靠这些方面没有严格遵循具体的设计规范,这样的现象很大程度影响了设计最终的效果,也影响了最终的建筑质量和安全。比如通常在电气设计的工程概况说明中,尚应交待建筑物的总建筑面积、主体高度、层数、各层功能用途;变配电所、水泵房、冷冻站、锅炉房位置;消防控制室、弱电机房位置;强电井、弱电井位置与数量;客用电梯、消防电梯数量、防火分区的划分情况等。如果其中某一项为交待或交待的不清楚,就很有可能导致建筑设计的不合理。
3.合理利用有限资源,要做到经济、适用、节能、环保。应根据实际情况考虑经济效益,避免过高的节能投资和运行费用。合理利用初建费用和运行维护费用,提高电气系统的能效,满足使用要求,并要求电气的消耗是环保性很好的,减少对环境的污染和干扰。每年的发电量也是有限的,来之不易,充分利用好电力能源,做到节能环保,电能节省了,也会带给缺电地区以光明,更加使电能充分发挥,做到经济适用。
二、建筑电气节能的策略
1.供电系统的节能设计
合理设计供配电系统,选用节能型变压器,变压器的损耗主要分为空载损失和与负载成平方比的负载损失两部分。节能变压器有损耗低、噪音低、重量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,采用节能变压器有巨大的节能潜力。保证供电系统的稳定性,是第一位。线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗,只有减小线路电阻,才能减少线路损耗。在工程设计中,变电所的中心位置应尽量接近负荷中心,减小导线长度,缩短供电半径,线路尽可能走直线,少走弯路和回头路,减少线路损耗;另外,从降低电能损耗考虑,电缆或导线的截面越大越节电;从减少投资和节约有色金属出发,则导线截面越小越有利。减小导线截面,合理选择导线截面,应按经济电流密度法,以减少损耗。选用高效率电动机,降低电动机电能损耗,提高电动机的工作效率和功率因数。选用交流变频调速装置,使电机在负荷下降时自动调节转速,从而与负荷的变化相适应,即提高了电机在轻载时的效率,达到节能的目的。在传输电力的过程中,实现配电线路的节能。
2.用电器的节能
(1)照明的节能。应根据《建筑照明设计标准》确定合理的照明标准,不同场所应有目的地进行照明。由于我国幅员辽阔,各地区经济条件差别较大,民族习惯不同,因此还应结合现场实际情况,在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准,对标准值的确定应掌握适度,并合理利用局部照明。照明是建筑不可缺少的一部分,照明种类可分为:正常照明、应急照明、值班照明等。采用高效光源,照明用的白炽灯已经很少见,但因为其价格便宜,很多装饰用灯在偷偷地使用白炽灯。白炽灯以前应用最为广泛,它安装维护简单,属于热辐射光源,它们的致命缺点在于发光率低,所以在电气照明节能设计中不应该使用这一类电光源。所以我们尽可能选择发光效率高的照明灯。合理控制照度,满足照度的情况下尽量减少灯具的数量,减少能耗及投资。另外,也要提示人们,出门时一定要随手关灯,白天时尽量不要开灯,睡觉时也尽量不开灯,这样也为家庭节省用电开支,提倡人们积极争做节约照明的道德模范。
(2)空调的节能。现在在市场上占主要地位的空调差不多都是属于电力空调,虽然方便了许多,但是有的空调含有氟利昂,不利于环保,用电多,运行成本高。鉴于这些问题,空调的节能很有必要,它可以缓解城市用电紧张的状况,也有利于节约成本,降低投资力度。那么,空调的节能主要从提高水系统、通风系统的保温水平、减少热损失、采用自动控制技术、蓄冰蓄能空调技术等等。空调耗能比较高,主要是系统设计不合理,只要我们精心、合理、优化设计,提高空调的性能,不断提高空调制冷设备的能效比。这样,空调的节能有助于建筑电气的节能设计工作的推进。除此之外,还应该提高全民空调节能意识,调动全民节能环保意识的积极性,使各部门协调好,推行节能工作,使节能工作真正地落到实处。
(3)电梯、电脑、电视等用电设备的节能。电梯的节能主要根据坐电梯的人数来决定,如果乘坐的人比较多的话,需要使用自动扶梯,因为这时用自动扶梯要比较节约电能。如果每天乘坐的人数比较少,则选择垂直升降式的电梯,这样安排才比较合理。对于电脑、电视等家用电气设备,则要注意减少待机。很多家庭在无人在家的时候,家用电器都处于待机的状态,这样会白白地消耗浪费掉许多电能,所以在设计的时候应该设立电源总开关,在不用的情况下,可以切断总电源,使家用电器关机,避免浪费电能。
3.新能源的开发与利用
开发新能源,使电力供应多元化,是电气节能的一个关键步骤。现在,新型的太阳能技术、潮汐发电技术等新能源的开发利用,在我国已普遍存在。在自然条件允许的场所,合理利用太阳能、风能等可再生资源,新能源的充分利用有助于缓解供电压力,有利于节能减排、改善能源结构、保护环境。
4.人性化的设计
电气节能需要考虑建筑中生活人的切身感受,应以人为本,充分考虑人们的舒适程度,不能违背为人民服务的宗旨。人性化的设计,既可以让人感受到舒适,也能达到电气节能德尔预期效果。在公众场合我们可以安置一些声控开关,没人的时候灯会自动关掉;在公用的插座、电器等地方贴上节能的标志,让人看到标志之后能自觉地节约能源。另外,在照明时,使人们可以充分利用自然光,在设计中电气设计应与建筑设计配合,充分合理地利用自然光与室内人工照明相结合,可很大程度上节约人工照明电能。
三、结语
在何时何地,我们都要在设计中考虑到节能减排的宗旨,只有悉心设计,以人为本,充分协调好各方面的节能设备,制定一套完备的节能方案,行之有效的节能措施,从而才能便于管理和操作,只有这样才能够达到预期的节能最佳效果,获得最佳经济效益。建筑电气的节能设计,也有助于我们建设节约型社会,这并不是党和国家应该做的事情,也是企业和个人应该做的事情,节约每一度电,每一份能源,应从现在做起。综上所述,通过以上对建筑电气优化设计的分析,可以发现加大建筑电气工程的节能设计与应用在现实生活中是非常必要的。
作者:孙国斌单位:满洲里建筑勘察设计有限责任公司