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关键词:建筑节能;设计重点;优化
1、建筑节能发展现状
面对能源短缺问题,我国积极倡导节约能源、可持续发展,建设部将建设节能型建筑纳入今后城市建设的重点发展方向,相关的指引、标准和法规相继出台,要求将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合。《民用建筑节能设计标准》规定通过在建筑设计和采暖系统设计中采用有效的技术措施将节能率从原来的50%提高为65%,对围护结构的技术与产品、部品以及供热系统的要求提高到一个新水平。
优化节能设计方法从本质上要求设计者从整体综合设计概念出发,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。但在实际操作中,设计者习惯于以往的设计思路,只考虑建筑、结构及水暖等方面的合理与否,并不用心去考虑节能的问题,因此实际的节能效果普遍达不到设计标准的规定,建筑能耗仍然处于一个很高的水平,形势不容乐观。
在我国既有城乡建筑中,只有3.2亿m2房屋是节能建筑,尚不足全国既有建筑的1%;在每年新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿m2,尚不足竣工建筑面积的5%。以居民住宅能耗与建筑业能耗为例(居民住宅能耗近似地以综合能源平衡表中居民生活能耗表示,建筑施工能耗以建筑业能耗表示), 我国建筑节能设计虽然已经得到政府主管部门的高度重视,但历年的能耗数据却反映出其实施结果令人担忧。
2、建筑节能设计重点
2.1整体环境规划
建筑选址、朝向、间距以及相互组合关系是整体综合环境规划的设计重点。合理的选址和布局对建筑节能的影响很大,应综合考虑气候、地质、水质、地形及周围环境条件等相关因素加以确定;适宜的外部环境能使建筑在其整个生命周期中保持良好的微气候环境,为建筑节能创造条件,同时维持整体生态环境的平衡;主要朝向应迎合当地夏季的主导风向,使住区内风速流畅,有效加强建筑物与空气的热交换,提高居住的舒适度。由于太阳高度角和方位角的变化规律,我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜,与东西朝向的建筑物相比,南北朝向的建筑物在夏季可以减少太阳辐射的热,冬季可以增加太阳辐射的热,从而节约了建筑保温所需的能耗,是最有利的建筑朝向。
2.2单体节能设计
2.2.1合理的建筑体形与空间组织
合理的建筑体形能够减少建筑物与外界的热量交换,在其他条件相同时,建筑的体型系数(外表面积和外表面积所包的体积之比)对建筑能耗的影响非常显著,其值越大,单位面积散热量越大,对节能不利。从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平上,但体形系数还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关,体形系数过小将对建筑使用功能造成一定影响,因此应权衡利弊,合理确定。合理的空间组织设计应在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑平面进行竖向、横向的合理分隔,以改善室内的保温、通风、采光等环境,达到节能舒适的目的。
2.2.2门窗的节能设计
在建筑保护结构中,门窗的保温隔热能力差,门窗缝隙是冷风渗透的主要渠道,因此解决好门窗节能的问题是节能工作的一个重点。门窗的节能设计应主要考虑:由于采暖耗热量随窗墙面积比的增加而增加,因此可在采光允许的条件下控制建筑不同朝向的窗墙面积比并在夜间设置保温窗帘、窗板;对门窗的相对位置及开启方式进行合理安排,以便组织穿堂风通过;设置可调节的活动遮阳(如遮阳棚、窗盖板、窗帘、热反射帘或自动卷帘等),减少夏季太阳辐射的热,增强冬季的热;提高门窗制作质量,对金属窗框进行断热处理,加设密封条以加强门窗的气密性,选择高性能的建筑门窗材料和幕墙技术,适当选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃或中空玻璃等节能玻璃品种。
2.2.3墙体的节能设计
墙体能够达到保暖的效果,就能够实现能量的损耗减少,从而达到节能的目的。墙体保温分为内保温和外保温两种,相对于墙体内保温而言,墙体外保温的保温效果更理想,可完全避免热桥,还可以起到保护墙体的作用,延长墙体的使用寿命,因此采用墙体外保温是在经济条件允许的情况下较好的选择。对于加强墙体的外保温设计,最直接有效的方法就是采用节能型建筑材料,利用高效保温隔热材料附着或填入墙体内来实现墙体热阻的提高,在一定程度上能有效地避免室外气候变化对墙体内部温度变化的影响,使结构主体寿命延长;也有利于消除或减弱冷、热桥的影响,避免室温发生较大的波动。同时墙体的节能设计还应适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施,能够改善微气候环境条件的特殊构造也应作为考虑的重点。
2.2.4屋顶的节能设计
屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,由于太阳直射和大气长波辐射的双重作用,冬季散热量大、保温性能较差,夏季吸收大量辐射热、室内气温过高。屋顶的节能设计应注重冬季保温、夏季通风隔热,常用的技术措施要点为:①采用架空隔热屋面、浅色屋面、种植屋面、通风屋面、蓄水屋面等,隔离太阳辐射热,减少阳光直射;②铺设高效保温隔热材料并适当采取其他辅助措施,减少热量传递;③密度较大、导热系数较高、吸水率较大的保温材料不宜选为屋面保温层材料,以免屋面重量厚度过大、保温层大量吸水而降低保温效果等;④“冷屋顶”节能:利用高反射率涂料的使用,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。
3、节能设计优化建议
主管部门应加强对建筑节能设计工作的监控。政府主管部门应利用其职能,总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标,为优化设计的进行提供良好服务,对设计图纸、节能计算书、节能设计表进行系统化监控,使其保持一致并在施工中得到落实。制定切实可行的节能标准。建筑节能设计技术与建筑物的安全性和长期使用寿命有关, 我国现阶段的建筑节能技术水平低下,性能还不完善,市场机制规范程度也欠佳,可借鉴国外成熟经验,在原有建筑节能标准的基础上进行完善、改革,使其更具有实践性。
加强建筑节能设计宣传,提高全社会节能意识。充分利用网络、电视、报刊、杂志等媒体,开展形式多样、内容丰富的节能设计与绿色建筑宣传,广泛宣传建筑节能设计的重要性,增强业主方优化建筑节能设计意识,提高各有关部门、单位贯彻建筑节能设计标准的自觉性,努力营造各级领导重视、相关部门理解支持、建设各方积极主动、人民群众普遍关心的良好氛围。
参考文献
关键词:建筑 机电设备 节能设计 设计优化
中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(a)-0035-01
经济的迅速发展,伴随着能源的大量的消耗,能源短缺已经成为世界性难题。虽然我国是资源大国,但仍面临着能源供应紧张的问题。为了解决这一难题,国家推出了一系列的节能减排政策,鼓励在生产建设过程中应用新方法、新技术来实现节能降耗的目的,只有稳步实现能源的节约,才能实现我国经济的可持续发展。在能源消耗这一方面,建筑领域所占比例相对较高。由于建筑行业的迅速发展,各类机电设备的需求也随之增长。对于机电设备,其涵盖面相当广泛,其涉及消防、通风、给排水、建筑智能等方面。总的来说,对于机电设备的节能,需要系统全面的考虑布置。加快建筑机电设备的节能建设,不仅有利于国民经济的发展,也有利于保护生态环境,与此同时对于建筑机电设备的技术发展也具有重要的意义。
1 建筑机电节能的现状分析
1.1 建筑机电设备的节能现状
伴随着经济的发展,城市化水平不断加快,必然带来能源大量的需求与消耗。就我国能源消耗而言,建筑机电设备是能源消耗的大户。调查研究表明,建筑机电设备有很大部分处于满负荷状态或高负荷状态运行,这样不仅大量消耗能量,同时也降低了运行质量。由于设备的满负荷运行,很大程度可能导致末端设备的承压增大,从而减少设备使用寿命,增大成本。另一方面,国内的建筑大多数是采用的单相电感性负荷,相对于其他负荷来说,功率因数较低,在电网中使滞后无功功率增大,也会很大程度影响设备的使用效率,增大设备损耗。
国内机电设备的设计中普遍存在设计深度不够的问题,在可操作性方面存在一定的不足;对于部分工程设计,其并不符合设计规范,从而带来一些安全性的问题。
1.2 建筑机电设备节能设计原则
对于机电设备的节能工程设计,理应遵循相关法规法则。其一,在节能设计中,必须要科学合理的进行设计,确保电能的有效利用。设计中需保证线路的安全,控制方式要合理有效。在一般的情况下,应优先考虑其经济性与适用性,确保其控制方式能使其发挥最大的效益与作用。近年来,人们对于设备安全性的要求也越来越高,机电设备的安全性也必然要纳入考虑范围。线路需具备安全隔离距离和绝缘强度,具有相应的动稳定和热稳定裕度。其二,对于设备的效率问题,也要着重考虑。低效率的机电设备,必然会消耗大量的能源,提高机电设备的运行效率,从而可降低电能的直接、间接损耗。其三,尽量优化设计参数,选择先进的节能设备,降低运行费用和维护成本。
2 建筑机电设备节能优化与设计措施
2.1 空调系统节能
提供给空调系统的能量由热源和冷源系统产生,然后经水系统传送给风系统,再由风系统将其能量传递给调节的房间,以此来达到所需要的室内温度。大部分的建筑的空调制冷设定温度都在24到28 ℃,然而对于一些公共的建筑中,空调温度甚至低于22 ℃,不但浪费资源,而且输送性能很差。
在此,合理调节空调房间制冷设定温度,降低室内外的传热温差,可降低因维护结构传热形成的空调负荷,同时也可降低新风要求(大部分公用建筑的新风负荷约占总空调负荷的30%到40%);当室外温度较低时,采用合理的通风措施,可降低空调的运行时间,提高送风温差,充分利用自然冷源,可降低输配电系统损耗。
有关数据表明,若将夏季空调室温从24 ℃提高到28 ℃,可节能36.6%,冬季将空调室温从22 ℃降低到18 ℃,可节能55.5%。因此,在满足生产和人体需求的前提下,夏季尽量提高空调温度,冬季尽量降低空调房间温度,可得到明显的节能效果。
2.2 照明系统节能
照明系统包括室内照明和公用地区照明。室内照明是照明系统中消耗量最大的。公共区域照明指走廊、楼梯间、公共场所等区域的照明。
充分利用自然光,对于靠近门窗的区域,可充分利用自然光,减少照明设备的使用;可适当的增加门窗面积,提高玻璃门窗透光率。当自然光无法满足作业要求时,可适当增加人工照明。正确合理地协调自然光和人工照明,可减少电能损耗。
采用高效光源,白灯价格虽然低廉,但其发光率低且耗电量大。据计算,白炽灯工作时,只有约6%的电能转化为光能,能源浪费相当大。据调查统计,我国照明用电量约占全社会总用电量的12%,若将白炽灯全部换为节能灯,那么我国每年可节省电量将近600多亿千瓦小时。因此,必须要采用高效率的光源,并且选择合适的灯具设备,有效的减少电能消耗。
2.3 给排水系统节能
给排水系统的能源消耗主要集中在两个方面,其一是为水循环提供动力所消耗的能源,其二则是水资源的消耗。通常有三种常见的给水方式:直接给水、恒压给水和高位水箱给水。
通过引进和推广新的节水设备,采用新型管材如PP-R管、PE管、铝塑复合管等可有效解决由于镀锌钢管易生锈而导致的水质污染问题。推广使用节水型卫生器具和配水器具。通常,普通淋浴喷头每分钟喷水20多升,而节水型喷头每分钟只需9L水左右,节约很大一部分水源。
采用闭环控制的水泵变频调速,通过管道网络的压力指数来控制水泵,实现变量供水,大大降低了水泵能耗。
开发二次水源,如中水,中水源自于建筑生活排水,人们日常生活中排出的生活污水和生活废水都可进行循环使用;完善循环系统,预防给水管网的爆管。一系列的措施都可有效控制水资源的消耗。
2.4 电梯系统节能
提高电机拖动系统的运行效率,可采用变频调速取代异步电动机调压调速。通过此方法,可有效的节约电机拖动系统运行时所消耗的电能。另一方面,可将运动中负载上的机械能,动能和位能转换成电能,实现电能再生。也可通过科学地控制电梯运行,并联建筑内的所有的电梯,利用智能系统进行控制,可通过给电梯设置单双号、关闭低层电梯等方法节省电能。
3 结语
建筑节能所涉及的方面广泛,是一个复杂的系统工程。随着城市建设进程的加快,建筑工程将会越来越多,要实现节省能源的要求,必须要做好机电设备的节能,在机电设计的每个环节都需要制定相应的技术措施对其进行规范,加大对机电设备节能技术的研究,不断改善设计方法,这些对于我国社会的经济可持续发展有重大的意义。
参考文献
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【关键词】:建筑设计;节能优化;设计;分析
【导言】:伴随着经济的迅猛发展,能源消耗的额度也逐年增大,能源问题已成为焦点,其严重违背了可持续发展原则,制约了国家经济建设,阻碍社会发展。目前,建筑业耗能居于首位,我国出台了一系列的节能标准,切实贯彻落实可持续发展原则。
1、我国建筑节能设计的现状分析
由于建筑节能设计具有很强的综合性与系统性,涉及到的专业领域较为广泛,技术含量较高,使得在节能建筑设计方面依然缺乏完善的建筑设计技术,建筑设计体系也不成熟。具体现状归纳如下:
1.1建筑节能标准执行率低
由于我国各地区的气候条件和经济条件差异较大,与当前的能源节能标准尚未细化,也没有充分考虑当地的经济条件,导致所有的标准在实施过程中存在一定的问题。
1.2设计人员缺乏J识
虽然建筑业已经成为我国经济的支柱产业,但仍然存在着很多问题,在建筑行业的发展上建筑设计没有充分展现出建筑节能创新的理念,这主要是由于设计人员缺乏充分认识和了解建筑节能设计,仍沿用传统的设计过程中的设计理念,从而导致在建筑行业的建筑节能理念和技术不能得到充分的体现和应用,阻碍了节能建筑的开发应用。
1.3管理人员节能意识薄弱
建筑节能设计不仅体现在建筑中,它与建筑的管理密切相关。但在建筑节能技术应用的现状并不乐观,原因是创新和管理意识缺乏,不会使用节能建筑的设计理念,施工管理,施工企业的管理模式仍然是传统的粗放式管理应用,这显然不利于建筑节能技术。
1.4先进节能技术应用不足
当前,我国的建筑行业对国外先进技术的依赖性强,特别是在建筑节能设计技术领域。因此,先进的节能技术在节能建筑设计中不能得到充分的应用,许多设计理念仍然沿用传统的设计理念和方法,严重制约了资源的保护和环境的保护。
2、建筑设计中的节能措施分析
2.1屋面节能措施
屋面是建筑围护结构的重要组成部分,对于屋面的节能措施,在屋面进行保温隔热处理显得尤为重要。在夏季,太阳辐射很强,经受太阳辐射后的建筑屋面的温度能够达到七十摄氏度或以上的高温;在冬季,虽然太阳的辐射要弱得多,但是室内外温差却很大,从屋顶散发到室外热量非常多。基于这方面原因的考虑,很有必要对屋面采取节能设计。在屋面节能设计方法上,以把保温层铺设到建筑屋面这种方法运用得比较多。然而,为了使屋面的保温隔热效果更加的理想,则需要严格要求和控制保温材料质量。具体的做法是:第一,在设计上对保温材料的吸水率以及密度要把握好尺度,屋面自重更是要控制在合理范围之内。第二,在选取保温材料的时候,应尽量选用具有环保的、优良保温隔热性能的以及性价比高的等优点的材料。第三,设计人员还可以用蓄水或者是绿色种植的方法运用到屋面设计中。其中蓄水式的屋面能够散热,还能使屋面温度降低,绿色种植式的屋面不但可以增加建筑的绿化,队环境起到美化的作用;还可以使屋面的保温隔热效果更加理想。
2.2墙体节能措施
墙体也是建筑围护结构的重要组成部分,在墙体上采取行之有效的节能措施,能够使建筑墙体的节能效果得到很大程度的提升。对于墙体的节能设计,主要采用以下几种方法:在建筑外墙的材料选择上,采用隔热保温性能较为理想的材料;在墙体中间,将保温的材料放入其中,形成墙体和保温材料凝结在一起的复合墙体;在建筑的外墙添加保温层,不但能起到隔热的效果,还能为墙体充当保护的功能,这种方法也叫外墙外保温。如果只考虑保温节能的效果,第三种方法可以说是最佳的选择,因为室外的温度不会对外墙外的保温材料产生太大的影响。
2.3门窗节能设计
2.3.1控制建筑窗墙比
窗墙比顾名思义就是窗和墙之间的面积比,指的是窗户洞口的面积和房间立面单元面积之比,常常把窗墙比作为指标参数运用到建筑和建筑工节能设计中。其中房间立面单元面积指的是建筑的层高与开间定位线所围成的面积。不同的区域,不同的气候条件,在窗墙比的要求也很不同。尽管如此,对于门窗节能方面的措施来说,控制好建筑外窗的面积是很好的也是有效的一个途径。
2.3.2门窗玻璃的选择
着色玻璃:着色玻璃是一种节能装饰性玻璃,它不但具有良好的透明度,还可以对阳光中的热射线显示出很强的吸收能力,有效吸收太阳辐射出来的热量,从而达到隔热节能的功效。不但如此,从外面透入隔热玻璃的阳光,会被其柔化掉,大大降低阳光刺眼的程度,隔热玻璃还能把太阳光中的紫外线过滤掉,有效隔绝了紫外线对室内物品的直接作用而引起的物品褪色和变质情况的发生。镀膜玻璃:镀膜玻璃也叫反射玻璃,它是通过改变玻璃的光学性能,来达到某种特定要求的。具体来说,是将一层或者多层金属、合金或金属化合物薄膜涂镀到玻璃的表面。在建筑门窗节能中,采用的镀膜玻璃指的热反射玻璃,它具有在对热辐射进行反射时候,还能发挥很好的透光性能的优点。阳光控制镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃是比较常用的镀膜玻璃,阳光控制镀膜玻璃,可以对阳光起到一定的控制作用,隔热性能极佳,从而降低了室内空调的使用率,最终达到节能的目的。这种玻璃在安装时,还要在室内侧安装膜层来延长它的使用寿命。低辐射镀膜玻璃可以放射远红外线,也可以很好地阻隔可见光里的热射线,保温效果极其理想。中空玻璃:中空玻璃是一种将两片或者三片玻璃,用高强度高气密性的复合粘结剂,将其与含有干燥剂的铝合金窗框粘结在一起,从而形成的高效隔音隔热玻璃,门窗的保温隔热性能得到很大的提升。
【关键字】暖通空调;节能减排;设计原则;优化设计;新能源;设计参数;
前言
目前随着我国经济的迅猛发展,人们生活水平的提高,人们对生活舒适度的要求也越来越高,暖通空调为城市居民提供了舒适的生活环境的同时,也造成了相当大的能源消耗,暖通空调的节能设计应运而生,做好暖通空调的节能减排能够有效降低整个建筑的能源消耗,进一步提升居民的生活质量,实行可持续发展。因此暖通空调需采取节能减排的优化设计,重点在暖通空调运行的过程中实现节能降耗,避免暖通空调的资源消耗过度,强调节能减排优化设计在暖通空调中的重要性。
一、暖通空调节能减排的设计原则
暖通空调节能设计的基本原则就是节能,在节能设计过程中,热舒适指标是实际应用的指导。对于热舒适指标的影响因素主要是:温度、空气湿度、风速、劳动强度以及辐射温度。对上述因素进行合适比例的探索和组合,对舒适和节能进行现实协调。并且对建筑物的导热性进行适当的围护,对室外的气候变化进行应对,保证室内的舒适性。笔者认为还有以下几方面的原则:
1.1 动态性原则
暖通空调节能减排的优化设计中,需要综合考虑多项因素的影响,所以在优化设计中提出动态性原则,利用动态性的方法,不断改进节能减排的设计,促使暖通空调达到节能减排的标准,最主要的是利用动态性原则控制暖通空调的设计,保障其与建筑工程的和谐相处。暖通空调的动态设计决定了节能减排的效果,促进暖通空调节能设计的发展。
1.2 技术性原则
技术性原则是暖通空调节能减排优化设计的根本,通过技术改进暖通空调的设计,促使其具有最大化的节能效益。暖通空调设计中的技术性原则,可以在根本上找出设计中消耗比较大的点,进而依照节能减排的要求,优化改进设计方式,发挥技术性原则的指导性。
1.3控制室内空气品质
通风量大是暖通节能空调的设计趋势,解决空气质量是最重要的问题。因此,对室内气流进行合理的排风、进气,对室内空气质量进行提高,不仅保障了室内空气质量,而且达到了节能目的。
1.4重视规划设计
规划设计是建筑节能设计的重要方面,建筑的节能应充分考虑当地特有的自然调节,通过合理的规划布局,在考虑当地的风向,地形,辐射和大气环流等因素,做到因地制宜。所谓因地制宜,就是要充分合理的利用当地的自然资源,开发出适合当地气候特色的空调方式,这是空调节能的绿色思路。
二、暖通空调节能减排的优化设计
2.1改进暖通空调的运行方式
随着节能减排的发展,暖通空调优化设计中引入了变频技术,其可根据室内的需要,自主调节暖通空调的运行方式。例如在办公楼、商务类建筑内,暖通空调对变频技术的应用较为广泛,因为变频运行状态的暖通空调,实际消耗的功率远低于传统运行方式,可以节约30%~50%的能耗,所以变频技术普遍应用在公共区域比较大的建筑工程内,目前逐渐推行到民用建筑工程内,目的是通过变频式的运行方式,控制暖通空调的能源消耗,达到节能减排的目的。
2.2 积极推进新能源的应用
新能源是暖通空调节能减排的发展趋势,近几年,越来越多的新能源投入到工程项目中,如太阳能、地热等,而且此类新能源具有可再生的特点。暖通空调节能减排设计中应该积极落实新能源的应用,采取新能源优化暖通空调的设计。建筑工程暖通空调设计中,比较常见的新能源是太阳能,例如:利用太阳能构建热泵系统,用于降低暖通空调对传统电能供热的依赖性,同时体现太阳能资源清洁、无污染的优点,改善暖通空调的运行环境,既可以优化暖通空调的消耗,又可以减少运行中的污染,遵循节能减排的思想。
2.3合理的选择暖通空调系统的设计参数
室内温度取值的高低与建造暖通空调系统的能耗密切相关,经调查研究表明夏季制冷条件下,室内温度每升高1℃,能耗将会降低10%左右; 冬季制热的情况下,温度每降低1℃,能耗可减少8%左右。因此,科学合理地进行室内温度计算取值能够有效地降低暖通空调系统的能耗。我国《公共建筑节能设计标准》对一般民用建筑室内供暖和制冷设计计算温度的取值标准进行了科学合理严格的规定,公共建筑夏季空调制冷不应低于25℃,居民建筑和办公室室内冬季采暖温度不得高于20℃。
2.4控制暖通空调的新风环节
暖通空调的新风供应是能源消耗比较大的环节,如果暖通空调的新风量较大,直接加重了空调运行的负担,促使大量的电能负荷投入运行,但是不能全部转化成新风供应,由此增加了暖通空调的运行电量。暖通空调节能减排优化设计中,应该控制暖通空调的新风环节,主动调整新风与送风的比重,合理安排暖通空调的新风量,避免新风量供应中消耗过度的能源。
2.5 推进热能回收再利用理念
暖通空调节能减排优化设计中可以发现,暖通空调的热能可以实现再利用,提高热能资源的利用效率。暖通空调运行中散发出诸多热量,针对此部分热能资源实行再回收设计,重新利用暖通空调的消耗热能,避免暖通空调的热能过度损失.
三、结束语
节能减排应注重能源节约和排放标准降低的双重效益,注重环境效益与经济效益的均衡发展。暖通空调节能减排的问题已经成为了一个受到广泛关注的社会性问题,并且是建筑工程的重点项目,也是能源消耗较大的工程内容,其与当前人们的日常生活息息相关,此外,这还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染,是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业,因此,暖通空调设计的从业人员应本着以用户的切身利益的服务原则,严格按照相关的法律、法规设计。
参考文献:
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关键词:建筑节能;优化设计;设计方法
在我国经济社会发展过程中,有三个”耗能大户”,也就是工业耗能、交通耗能和建筑耗能。在这三个“耗能大户”中,建筑这个“耗能大户”在全社会总耗能中的比重越来越大,与我国建立资源节约型和环境友好型的社会发展目标相背离。所以,必须高度重视建筑节能优化设计,切实降低建筑能耗,缓解我国能源资源紧张的局面。
1 建筑技能及其优化设计
1.1 建筑节能的内涵
建筑节能的内涵主要包括两个方面,第一个方面指的是建筑在正常发挥其功能条件下的能耗问题;简单来说,在满足人们日常生活所需中建筑所需要耗费的能量;第二个方面是建筑结构的隔热和保温问题。如果隔热和保温材料的质量不高,则会增加建筑耗能总量。
这两个方面的问题好比一枚硬币的两面,如果把两个方面的问题同时解决,或者是在设计过程中叫好解决这两个方面的问题,则可一石二鸟,不仅实现建筑物的节能,而且可以节省工程造价。
建筑节能问题关系着国家能源资源战略、可持续发展和环境保护等等,对于扩大内需、提高国民经济发展的质量和效益有着重要的作用和意义。
1.2 建筑节能设计优化
建筑节能设计的优化问题,指的是在建筑节能设计中,通过节能方案的对比等,找到节能的最优办法,从而实现建筑节能的目标。而其中最难的便是“最优”两个字,笔者把这来给个字理解成一定的范围,也就是根据建筑的具体能耗情况,设计多种节能方案,通过对比研分析和研究,确定采用哪个建筑节能优化方案。
而建筑节能方案的制定,需要综合考虑建筑群的朝向、间距和道路的布局情况等,以及绿地分布范围。
2 建筑节能技术和内容
2.1 建筑节能技术
现阶段,建筑节能技术主要包括维护结构的节能技术、采暖节能技术和太阳能技术等。
2.1.1 维护结构的节能技术
建筑物的维护结构,也就是通常所说的墙体、屋面及门窗工程。围护结构的节能技术是指通过采用墙体保温(外保温、内保温、自保温、夹芯保温等技术)、门窗及屋面节能等措施,减少建筑的使用能耗。其节能技术的应用,直接影响着建筑物的整体耗能情况。如住宅节能就是通过围护结构节能设计,达到比传统住宅节约能耗25%的目标。
2.1.2 太阳能节能技术
太阳能取之不尽,用之不竭,太阳能技术当前在现阶段的建筑节能设计中得到了广泛的应用,实现了建筑散热、遮阳效果和能量收集三者的有机结合;其中混合型节能技术的应用,为建筑物提供了光照和热能,并在一定程度上降低建筑物整体耗能。
2.1.3 采暖节能技术
当前,水源热泵系统是应用最广的是采暖节能技术。水源热泵系统把地表水源吸收太阳能,把地下水源吸收的地热能收集起来,形成比较丰富低温低热的能量,大幅降低了高位电能输入,实现建筑物热能的转移。由于前期投入成本较高南方地区应用较少。
2.2 建筑节能的内容
建筑的内容主要包括三个方面的内容:
2.2.1 建筑主体节能
建筑主体节能的优化设计,需要根据不同气度的气候和建筑能耗特点来进行,需要遵循兼顾冬夏、整体优化的原则,通过模拟建筑能耗,优化建筑能耗设计,主要是选择体型系数、合理布置空间格局、控制不同朝向的窗墙比例等等,从整体上降低建筑物的能耗。
2.2.2 常规能源的优化利用
常规能源的优化利用可以从四个方面入手:①因地制宜选择冷热源优化设计,提高采暖、空调等能源的转换效率;②采用合理的调控方式,节省输配系统的能耗;③优化照明的控制系统,降低照明能耗;④选用合适的能源制备生活用水。
2.2.3 可再生能源的综合利用
根据建筑物的类比、建筑物所在地的气候特点,以及可再生能源的综合利用情况,选择上文中所提到的各种建筑节能技术,也就是采暖节能技术、太阳能技术和地热能技术等。
3 建筑节能的优化设计方法
建筑节能,从设计角度来讲,指的是在住宅、公共建筑等规划和设计中,执行国家现行的建筑节能标准,通过采用先进的节能技术和施工工艺流程,利用可再生能源系统等,降低建筑的能耗。
3.1 屋顶节能优化方法
实际上,屋顶属于建筑的围护结构,其可以让室内和室外产生温差,如果室内外的温差过大,则会增加建筑能耗。屋面节能一般通过材料和构造来实现,如选用传热系数小、蓄热性大的材料,同时注意材料层的排列。现代建筑中平屋面相对较多,倒置型保温屋面被广泛使用,此种屋面保温层在防水层之上,使保温层还起到了防水层作用,这些材料必须防水和耐气温性能好,不易老化。(如矿(岩)棉或玻璃棉板具有良好的憎水性,税率低,热阻大,10m厚相当于50m厚混凝土板隔热效果),在建筑设计中被广泛应用。提高建筑屋顶的保温隔热性能,在冬季可以有效抵挡寒气进入到室内,夏季可以吸收太阳的辐射,减少热能,从而减低空调的能耗。
而屋顶节能优化的方法另一个是依靠太阳能技术。相关的数据显示,地球所拦截的太阳辐射能量相当于当前全球电力消费的1500倍,而在当前的技术水平条件下,太阳能技术仅仅有一小部分被开发利用。因此,太阳能开发有着非常巨大的潜力。
此外,太阳能作为一种可再生能源,代替常规能源的可能性非常大,同时其也是一种清洁能源,不会对环境造成任何的污染和破坏。现阶段,太阳能应用在建筑节能上的方式包括:被动式太阳能采暖、主动式太阳能采暖、太阳能发电和太阳能供热水等。而过把太阳能技术应用到建筑屋顶节能中,无疑是建筑屋顶节能的最好设计方法。
3.2 围护结构节能优化方法
建筑围护结构节能优化方法主要包括三种:
(1)外墙内保温技术。该技术主要是指在建筑的外墙结构内部增设保温层,内保温层的施工进度比较快,施工方式也比较灵活,同时还可以对施工质量进行有效的控制。内保温技术已经成熟,国内这方面的施工经验也比较多,因此可大范围推广;
(2)外墙夹芯保温技术。该技术主要在我国东北等冬季较为寒冷地区有着广泛的应用,其主要是在是把保温层夹在内外墙的中间,而建筑主体需要时混凝土结构或者砖墙结构。这种技术的主要优点是:防水性能良好、耐候性能良好等。
(3)外墙外保温技术。该技术是现阶段正在大力推广的一种节能保温技术,就是在垂直外墙的表面建设保温层,所以,建筑主体结构需要是混凝土结构或者砖墙结构。这种技术的技术含量比较高,适用范围也比较广,不仅可以用于新建楼房的节能保温,而且可以用于危旧楼房的改造。
(4)外墙自保温技术。该技术是指通过对墙体自身采取一系列新型技术,使其导热系数极低,甚至达到了绝热的程度。一般采用保温砌块为主要护材料,在造价上较为经济,且施工周期较短,可大大加快施工进度,绝热材料设置在外墙中间,有利于较好的发挥墙体本身对外界的防护作用。作者在建筑设计过程中,特别是公建设计中用外墙自保温较多。
3.3 门窗节能优化方法
对于建筑门窗的节能优化,主要是减少门窗的渗透量、传热量和太阳辐射能量三个方面。具体的优化方法是:尽可能缩小门窗的面积;选择最适合建筑物的窗型;在门窗上增设保温隔热层;合理确定门窗的材料;增加遮阳设施等。其中玻璃及型材的选择在节能优化起着相当重要的作用,一块12mm厚的透明玻璃的传热系数为5.5,而6mm透明玻璃+12mm空气层+6mm透明的中空玻璃的传热系数能达到了2.8,因此中空玻璃在门窗节能设计中被广泛应用。
通过以上分析,我们可以指导,建筑节能的一个重点便是建筑主体维护结构的节能措施。所以,在建筑节能优化设计中,应在这方面多设计几套节能方法,通过对比分析,选择最优的设计方案。
4 结 语
作为我国三大“耗能大户”之一的建筑耗能,在我国社会总耗能中的比重有逐年上升的趋势。而随着我国新型城镇化进行的不断加快,建筑节能设计成为当务之急。在本文中,笔者介绍了建筑节能及其优化设计的内涵,并介绍了当前集中借助节能技术,最后指出了建筑节能的优化方法,主要是建筑屋顶节能优化、内外墙保温节能优化和门窗节能优化这三个方面。
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某段时期我国空调高峰负荷严重超出了三峡电力满负荷输出,直到随后进行了一系列的工业结构调整才使这一状况有所改善。但随着我国经济的持续增长和结构调整的完成,工业能耗的降低并不能满足建筑能耗的增加,建筑能耗问题将更加突出。因此,建筑节能所带来的社会和经济效益也是十分可观的,但长期以来我们一直依靠的是强制性的建筑节能设计标准,而实际实施起来效果差强人意。
2建筑节能设计当中应注意的问题
2.1多方利益不均衡
房产开发商主要以赚取最大经济利益和价值为目标,节能设计者的目的是能够最大限度的节省能源和杜绝资源浪费,这就与开发商利益最大化目标产生了背离,设计者与开发商、投资者之间的矛盾也由此而生,这也对节能建筑的全面建设造成了较大的阻碍,难以形成利益共赢的局面。
2.2节能建筑技术水平低,整体工程建设差强人意
节能建筑是近几年内建筑行业的新兴领域,因此,缺乏一定的设计经验,在建筑节能设计管理方面也缺乏一定的底蕴。节能建筑设计技术落后,设计过程中还会遇到各式各样的技术难题,严重的甚至会影响建筑工程整体质量,与预期效果产生极大的差距。因此,我们也不应敝帚自珍,应当引进国外节能设计经验和技术,结合自身建筑设计实际情况,不断提升我国建筑设计的水平,提高建筑资源和能源利用率,实现工程建筑实用性最大化。
3节能建筑设计优化对策
3.1采用节能环保结构设计
环境保护已经成为我国社会主义和谐发展的首要问题,因此,我们在开展建筑设计时必须要充分考虑到环保结构、外形设计,提高建筑规划环保节能意识,从各方面将建筑设计对周围环境的影响考虑到其中。这也是极易被设计人员忽略的重要因素,从而降低了建筑与周围环境的协调性,造成了建筑物同整体环境的突兀感,其中最明显的就是东西朝向的建筑,采光不好,早晚室内温差较大,极易产生室内环境效应。如果我们能够充分利用周围环境优势,将其纳入到节能设计当中就能够有效降低能源耗损,因此,我们应当提高对建筑结构设计的重视,使其在具备较高的实用性之余,还要使其符合建筑节能设计标准。节能建筑设计人员只有严格遵循节能建筑施工政策要求,才能够真正提升我国建筑设计水准。例如,设计人员可以根据建筑的通风情况,对室内热工环境进行适当改良,既能发挥资源优势,又能够在很大程度上节约能源,一举两得。
3.2采用节能环保建筑材料
目前,生态建筑材料正处于科学研究阶段,并未全面大量投入到节能建筑当中。我们所说的生态建筑材料简单来说就是生态环境材料,但其具体该如何定义,仍需要我们不断研究探索。对于生态环境材料特征,我们将其归纳为以下几点:第一,节约能源和资源;第二,降低建筑对环境的污染,从根本上降低建筑对环境的破坏;第三,实现材料的高度利用,生态建筑材料从某种意义上来讲就是能够循环再利用且能源消耗低、环境污染极小的建筑材料。目前,建筑市场上出现的节能环保材料主要有陶粒砌块、加气混凝土块、纤维石膏板以及新型隔墙板等等,他们主要以煤灰、石粉和煤矸石等废料为原材料,同时具有很好的隔音、隔热等特点,部分特殊材料甚至具有良好的防火功能。新型节能环保建筑材料的投入使用,有效降低了新建筑对环境的污染,同时也降低了大量生产成本。
3.3利用新能源,保证建筑能源的可持续性
利用新能源和其他可再生能源代替建筑用电。所谓的可再生能源是指像风力发电、太阳能和水利发电等原材料能够往复使用、不会出现枯竭等问题的能源。可再生能源的利用极大丰富了我国能源市场,同时也受到许多国家的重视和认可,特别是在一些资源奇缺的国家,可再生能源的出现为其带来了希望。虽然我国拥有一定的资源优势,但同样存在着能源短缺的现象,能源的充分利用在我国一样备受关注。现阶段节能建筑设计必须要将这个因素考虑进去,更好的提高我国资源的利用率,降低有限能源消耗。例如,我们可以将太阳能发电技术应用于家庭日常用电等小规模电力用户当中,风能发电技术也可做同样的用途,剩余电量还可以留待备用,这样不仅可以减低国家电网供电压力,还可以降低输送过程中的能源浪费。
4结语
【关键词】暖通空调;节能;优化设计
1引言
暖通空调的设计,要遵循节能减排的基本理念,尽可能提高居住环境的舒适度,合理地应用创新理念,尝试新产品和新工艺的应用,多方面采用科学灵活的设计方法,促进节能减排目标的实现[1]。
2暖通空调的特点分析
2.1构件相对复杂
在建筑工程中,对暖通空调的节能减排设计主要包括房间冷暖末端设备、冷热源及冷热量输配等参数。单个部分的构建相对复杂,并且存在非常紧密的联系。为了顺利地完成暖通空调节能减排优化设计,加强对其复杂性的重视十分必要。
2.2形式多种多样
现如今,暖通空调系统在我国具有多种多样的形式。因此,在对暖通空调系统的具体形式进行选择的过程中,需要对各种因素进行综合考虑,尤其是不能忽视节能问题,这也是其系统设计过程中最重要的一个方面。同时在选择的过程中也要对其应用效果进行充分判断,对暖通空调运行过程中所产生的能源消耗量进行合理分析。
2.3影响因素众多
在暖通空调节能减排优化设计的过程中,会遇到很多动态因素的影响。为了保证暖通空调节能减排设计的顺利进行,就要对这些动态因素进行全面、综合性的考虑研究,提高设计方案的合理性和科学性,最终保证在做到节能减排的同时还不影响系统的正常使用。
3暖通空调节能减排优化设计的原则
3.1整体性设计原则坚持整体性设计原则
对暖通空调节能减排设计有着非常重要的指导意义。在进行具体的暖通空调节能减排设计过程中,相关人员要对各方面的节能因素进行综合性的考虑,提高设计的科学性和合理性,以降低空调运行过程中的能源损耗为根本目标,从根本上推动节能减排事业的健康发展。
3.2以人为本的原则
以人为本的设计理念,是暖通空调系统节能设计必须要坚持的理念。在这一过程中需要明确的是,坚持以人为本的原则就需要在降低能源消耗的设计过程中充分考虑使用者的感受。在实现室内温度自我调整的基础上,尽可能地满足每个个体对室内温度的要求,满足人们的居住需求。
3.3动态设计原则
众所周知,暖通空调系统具有复杂性的特点,因此,在对暖通空调系统进行优化设计过程中,要能够用发展的眼光科学地看待系统建设的问题,同时要结合实际情况,加强对暖通空调设计趋势的观察,随时做好方案的调整工作。
3.4不断创新设计原则
加强对暖通空调系统节能减排技术的不断创新和改良,可以有效实现其节约能源的根本目的,在暖通空调系统设计的过程中,加大对能源利用方案的研究力度,尽可能地应用最少的资源创造出最大的供暖效果,这也是暖通空调节能设计的根本目标。
4暖通空调节能减排优化设计分析
4.1优化系统设计
暖通空调系统相对复杂,就空调系统来说,其设计就会对系统的性能和耐久性等方面产生不同的影响。因此,在对暖通空调进行节能减排优化设计的过程中,要以建筑物的具体情况和业主的实际要求为主要依据,对可能产生不必要能源浪费的环节进行科学的缩减。比如说,当管材穿过建筑围护结构时,很容易产生负荷和冷热损失,因此,在进行优化设计时需要采取一定的手段来确保围护结构的隔热保暖性能。根据暖通空调工程的具体工程特点分析,在实现节能的过程中不以缩减性能为代价。
4.2减少热媒介输送经过中的能耗
首先,在管道保暖材料的选择上,要尽可能选择保温效果好的新型保温材料,例如,可以选用热水预制保温直埋管等。其次,在对能力输送体系管理进行设计的过程中,可以利用计算机体系对供暖系统进行全面的平衡调试,加强对平衡阀和其专用智能仪表为重点的管网水力平衡技术的应用。再次,为了确保暖通空调工程施工中和应用中都能实现节能的目标,在设计时应该考虑实用性比较强的动力传输体系,加强对动力系统的优选。这样可以有效提高输送效率,减少输送能耗,既提高了暖通工程的整体质量又实现了工程的节能减排。
4.3合理应用变频技术
一般情况下,空调系统的运行都是按照提前设计好的额定功率进行,如果在负荷较低时还按照额定功率进行全负荷运行,就会造成一些不必要的资源浪费。在对暖通空调进行设计时,要合理地应用变频技术,可以对设备的变频、末端变风量等进行调节,这样空调的输出功率就会随负荷的变化而变化,最大限度发挥节能效果。同空调系统的实际负荷情况相结合,合理改变风流量和水流量,最终达到节能的目的。
4.4加强新型节能、舒适健康空调的使用能够对人体舒适性产生影响的环境参数有很多,不同的环境参数组合可以获得同样的舒适性结果,不同的热湿环境参数组合,空调体系的能耗是完全不同的。例如,在寒冷的冬天,如果对室内空气进行加热时选用陈旧的空调,经过空气完成人体和环境的热湿交换,对室内温度要求较高,在这一过程中产生的热损失也相对较大。如果根据湿热环境的研究成果,采用辐射加热的方式,改变陈旧的空调方式,这时所需要的空气温度显著降低,通常能达到12耀14益,而传统方式通常在18耀20益,通过对比不难看出,后者比前者的节能效果更加明显。
4.5尽量选择可再生与低品位能源
在现在的暖通空调系统中,通常使用不可再生能源和高品位能源作为关键能源,这样一来就会出现能源消耗量大、环境污染严重的问题。因此,加强可再生能源和低品位能源的推广应用势在必行。
5设计中应注意的问题
5.1暖通空调的施工管理不够严格
在暖通空调工程中,不仅设计会影响节能效果,施工对节能也会产生一定程度的影响,也可以说两者之间存在着相互影响的关系。在具体的施工过程中,一些施工人员缺乏质量意识,没有按照设计意图进行设备安装,这样使得施工效果与设计意图大相径庭。面对这种情况,要及时做好施工人员的培训教育工作,对其施工操作进行严格的要求管理,严格按照工程设计进行科学施工,将暖通空调节能减排设计成果最大化体现出来,提高整个建筑的节能性。
5.2后期使用管理方面存在漏洞
近年来,虽然国家对建筑节能环保的要求不断提高,节能技术在不断发展,但是在进行项目前期考察的过程中还是会遇到各种问题阻碍。另外,要做好预备方案的准备工作,对一些可能出现的突发问题,进行及时处理,避免问题的扩大。在对管道埋设进行施工之前要进行反复测量和确认,尽可能避免人为原因造成的工程误差。
6结语
总之,在新时代的背景下,加强暖通空调节能减排优化设计已经成了建筑企业的一个重要发展目标。暖通空调系统是建筑工程中一项重要的组成部分,加强其节能减排设计不仅可以提高建筑工程的整体效果,可以促进社会经济的快速发展,提高建筑企业的经济效益和社会效益,已经成为我国建筑工程发展的重要推动力。
【参考文献】
关键词:建筑工程;电气设计;节能;原则;技术
Abstract: With the rapid development of social economy, the problem of resources and energy has become one of the most important problem restricting China's economic development, the construction industry as China's most energy consumption in industry, construction industry, electrical energy saving design has important significance for reducing the energy consumption of a building, the building electrical energy saving design and its application is an important task in the development of the construction industry. This paper combined with the author's practical experience, analyzes the energy saving principle and technology used in building electrical design.
Key words: building engineering; electrical design; energy saving; principle; Technology
中图分类号:TU201.5
在当前城市化进程不断加快的大背景下,人们的生活水平日益提高,而建筑功能越来越复杂,能源消耗已成为不得不关注的问题。以下根据建筑电气设计的基本原则,提出几点相关节能技术。
1 建筑电气节能的基本原则
1.1 符合建筑基本功能
对于建筑的电气设计来说,应优先保证人们的正常生活、工作用电,确保用电的安全性、可靠性,因此选择性能良好的电气设备,是最基础、最重要的一环。包括调节新风量、调节空调温度、调节灯光照明度等。
1.2 减少不必要的浪费行为
在电气设计中采取节能措施,必须充分考虑建筑运行过程中可能产生的无谓消耗,如线路中的能量、电能传输过程的变压器消耗等;应采取先进、有效的调控技术,确保建筑发挥基本功能的前提下,尽量节约能量。
1.3 实现经济环保目标
在确定建筑电气设计方案过程中,应遵循合理性、适用性、节能性目标;通过切实可行的方案和精准的计算结果,提高电气设备与控制方法应用的效率,尽量在控制投资额的前提下,提高节能效果,实现环保目标。
1.4 符合建筑经济效益需要
对于建筑电气设备的安装来说,既要结合工程实际情况,更要考虑经济因素;但是不能一味压低施工、安装成本,而造成投入使用之后的高能量消耗;那么在电气设计过程中,就要对节能设备、节能材料优化选择,尽量节约施工费用与运行费用。
2 建筑电气设计的节能技术
2.1 供配电系统的节能设计
结合建筑内部用电负荷的实际情况,包括用电设备、负荷量等级、负荷量分布等,优化设计供配电系统,确保其处于安全、稳定的运行状态下,减少不必要的损耗。具体从以下几方面加强设计:
1)尽量保障供电系统的简单性,在同一个电压等级的供电系统中,不宜设计过多的变配电级数,通过控制变电级数,也可减少不必要的电能消耗。2)确定电缆与导线的截面。在符合基本载流量,并保留一定电压损失的前提下,应结合经济化发展目标,根据电流密度实际情况确定导线的截面;从电能消耗控制、投资控制等多方面综合考量。3)选择变压器的容量与数量。一般情况下,变压器的负载率控制在 70%~85%范围内,以确保接线能够较好地适应负荷变化需求;结合经济性运行原则,提高变压器切换的灵活性,确保变压器处于最佳运行状态,减少不必要的损耗。4)设计时应缩短低压供配电线路的长度
(1)输电线路上的损耗功率与电压的关系为
式中
P1——输电线路上的损耗功率(kW)
P2——输电线路上的输送功率(kW)
由式(1)可知,输电线路上的损耗功率与电压的平方成反比。所以,设计时应尽量使10kv高压线路深入负荷中心, 使输电线路上的功率损耗减少, 以利于节能。
( 2) 输电线缆的截面积与电压的关系为
式中 S——输电线缆的截面积( mm2)
P2——输电线路上的输送功率( kW )
由式 ( 2) 得到, 输电线缆的截面积与电压的平方成反比。所以采用 10 kV高压输电线路, 能大大节省有色金属材料, 有利于节约资源, 保护环境。
( 3) 配电线缆的长度与电压偏差的关系为
式中
U——电压偏差( V )
L——配电线缆的长度(mm)
由式 ( 3) 得出, 配电线缆的长度与电压偏差成正比, 即线缆越长, 电压偏差越大。供给用户端的电压若超过其允许范围, 就会影响到用电设备的正常运行, 严重时会造成用电设备损坏, 给用户带来损失, 故设计时应缩短低压供配电线路的长度。
2.2 照明系统的节能设计
据估计,我国照明用电量约占总发电量的10%左右,而建筑照明用电占建筑耗电的20%-30%,且现有照明装置以低效照明为主,节电潜力巨大。照明节能设计主要可从以下几个方面着手加强对自然光的重视与利用;一方面,利用自然光不会对人体造成任何损害,也不会产生环境污染问题;另一方面,自然光几乎没有成本,实现节能目标。因此在建筑电气设计时,应该将人工照明与自然光相结合,可减少人工照明所需的电耗;
但是也要保障单位面积内足够的照明功率;在保障室内照明需求的前提下,选择高效发光型的节能灯或者紧凑型的荧光灯作为照明工具;节能灯的应用更加明显。
照明节能设计时光源选用应根据不同的使用场合,在满足照明质量的前提下,尽可能选择高光效光源,降低照明功率密度值。常用光源性能表:
2.3 电动机运行的节能设计
在建筑项目的暖通、水电等工种中,电动机是必不可少的配套设备,在运行过程中,也要注意落实节能目标。一方面,可采取就地补偿方式,减少输送线路过程中形成过多的无功运行问题;另一方面,尽量避免电机的轻载或者空载,减少不必要的能源消耗。另外,对负荷有变化的空调系统水泵、空调机等,可设计采用变频控制,确保随着负荷的实际变化而优化运行速度。从电动机启动到运行的整个过程,电流的变化不得过大,以此将电网电压波动状态控制在一定范围内,完善散热及通风等基本功能。
2.4 功率因数的节能设计
适当提高电气运行的功率因数,可有效控制线路损耗及变压器的损耗。对于线路传输过程的功率来说,可划分为无功功率与有功功率两大部分,其中有功功率是满足建筑用电需求的基本功能,是不能调整或者变化的,但是无功功率则可优化调节,具体措施分析如下:
1)通过增强设备运行的自然功率因数,可减少对超前无功功率的大量需求;一般情况下,选择同步电动机应尽量提高功率因数;采用荧光灯照明系统,电子镇流器的高次谐波系数应在15%以下;2)产生感抗过程中,就会出现相对滞后的无功功率,此时可利用电容器进行补偿;在电容器中产生了超前无功功率,二者实现抵消作用;另外,应用电感镇流器的气体放电灯,在安装电容器时可以适当增强功率因数,以此保障电源输送的能力水平;3)在选择用电设备型号、数量以及确定调速控制方案过程中,如果自然功率因素与运行要求不相符,就需要采用无功功率补偿方法;如果供电点相对较远而设备的无功功率比较大,就需要采取就地补偿方式,避免线路中的无功损耗过大,以此实现节能降耗目标;在用电设备较为集中的区域,则可采取成组补偿方法。
3 结语
由上可见,随着我国经济社会的不断发展与完善,对能源的需求量和消耗量大幅度增加,能源短缺问题已成为制约社会发展的因素之一。因此在当前低碳经济发展的大背景下,若想切实改善能源问题,除了开发新能源以外,采用节能技术也是有效方法。在建筑电气设计的节能技术运用过程中,涉及到一些较为繁琐、复杂的内容,但是积极响应低碳经济发展的政策要求,全面控制建筑能耗问题,已成为当前建筑设计人员必须思考的话题,可更好地实现建筑电气设计的节能目标,促进我国建筑行业健康、持续发展。
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心的位置,以缩短供电半径,降低线路损耗,减少电压损失,满足供电质量的要求。供电干线半径应控制在200m
,当供电容量超过500kW(计算容量),供电距离超过250m时,宜考虑增设变电所。
2.供配电系统应尽量简单可靠,同一用户,高压配电级数不宜多于两级,变压器二次侧至用电设备见得低压配电级数不宜超过三级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗?由两路电源进线供电的系统,宜采用两路电源同时运行的方式,以减少正常运行时的线路损耗?
3.合理选择供电电压?同等情况下,电压越高,损耗越小。城镇的高压配电电压优先采用10kV,特殊情况下,可采用6kV,低压配电电压应采用220V/380V。当用电设备功率在250kW及以上或需用变压器在160kVA及以上者,宜采用10kV供电。对于大型公用建筑的冷水机组,条件许可时,应尽量采用10kV(或6kV)冷水机组,以利节能?
4.减少线路能量损耗,合理选择电缆?导线截面?在满足允许载流量?运行电压损失等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗.减少投资和节约有色金属等方面综合考虑?
5.合理选择变压器?电力变压器应选用S11型及以上非晶合金等节能环保.低损耗和低噪声的变压器?注重提高设备运行的负荷率,尽可能使变压器处在经济运行状态?部分对供电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器?在选择变压器容量和台数时,应根据负荷变化情况,综合考虑投资和年运行费用,选取容量与电力负荷相匹配的变压器?
6.降低电动机电能损耗,提高电动机效率。根据负荷特性选择合理高效的电动机,提高电动机工作效率和功率因数。功率较大的电动机壳采用变频调速器(消防设备除外),减少电机轻载和空载运行。采用软起动器,使电机启动平稳,减少对电网电压的冲击。
7.合理提高供配电系统中的功率因数。正确合理的选择电动机.变压器的容量及照明灯具的镇流器,降低线路感抗,采用正确的电线?电缆敷设方式,提高用电单位的自然功率因数?若自然功率因数达不到接入电网要求时,应进行无功功率补偿,提高功率因数,减少能耗?
8.谐波治理?配电系统的合理设计.用电设备的正确选型对于提高电能使用效率至关重要?选用Dyn11变压器,设置滤波或隔离滤波装置?合理选择中性线截面等措施抑制谐波,提高电能质量?
二、动力系统的节能措施
在建筑中,家电和电力设备的使用都离不开电动机,它的能耗相当大,提高它的工作效率可以有效地减少电动机的能耗。具体可以采用以下几种方法:
1.根据电动机的负荷大小合理地选择电动机的型号,这就要求对电动机的负荷需求事先进行评估。
2.尽可能地使用高效率的电动机,以减少电动机的空载消耗和负载消耗,提高电动机的工作效率。
3.对电动机的控制方式加以改进,提高其运行效率。另外,还要注意发动机的质量,保证电能消耗的计算的准确性。
三、照明系统的节能措施
照明系统节能的关键就是在不降低照明质量的情况下,力求减小照明系统中损耗的光能。可以考虑使用以下几种方法:
1.充分利用自然光。自然光是绿色环保的清洁能源,在设计中要充分加以利用,比如增加靠近室外部分的门窗尺寸等,保证建筑物在白天利用自然光可获得稳定的照明条件。这样一来,可以很大程度的节约照明能耗,也利于提高室内的温度,进一步降低建筑的能耗。
2.根据建筑的各个部分照明的需求,合理选用照明灯具,采用各种节能开关。
3.尝试性地使用太阳能技术及相关产品。太阳能技术的开发利用,可节约资源.保护生态环境,在节能减耗方面具有重大的意义。
四、暖通空调控制系统的优化设计
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的 50%以上,系统节能潜力巨大。目前,暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统。BA 系统是智能建筑的特征之一,也是建筑节能的有效途径之一。
1.BA系统 简介。BA系统是通过中央计算机系统的网络,将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来,集中完成分散的操作和综合监控。系统中各子系统或设备应采用相同的通信接口,使用公开的通信协议,使系统具备集成和互操作能力。 2.节能控制优化设计。BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位,对系统的结构
和参数进行最佳匹配,使整体效能最佳。从整体上讲,暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略:(1)机电设备启停优化控制;(2)变风量.变流量系统最优控制;(3)冬夏季部分负荷时水泵分设控制;(4)与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;(5)参数设定节能控制,包括温度标准设定.焓值控制.利用室内CO2浓度控制新风量等。
3.用户管理系统。用户管理系统主要用于以下几个方面:(1)高压监测功能。监视10kV 高压配电柜进线.出线和母联断路器的开关状态及故障报警;(2)低压监测功能。实时检测回路的电流.电压.有功功率.无功功率.功率因数.频率.有功电能.无功电能等电参数;(3)设备维修功能。根据历史记录.实际运行状况和检修条件,为设备检修提供建议;(4)预警记录功能。设定各电量参数的上下限值,在事故发生前提前报警,并根据不同类型的报警信号发出不同声音;(5)节能增效功能。通过调整尖峰谷平用电时间,优化电费成本;均衡负载,优化能耗分配。
五、建筑设备自动化管理控制系统的应用
随着计算机网络.信息通信.自动化控制.显示及计算机软件等技术的发展,建筑设备的自动化管理控制系统的性能日趋优异,逐渐成为建筑控制能源损耗的有效手段。通过建筑设备自动化管理控制系统的应用,可以对建筑物内部的采暖通风.给排水和热水供应等系统的运行进行能效管理,确保各个设备系统安全稳定的运行,在正常发挥建筑物功能的情况下最大限度地降低能源消耗。我国智能建筑设计时经常将整个项目交由集成商负责,而他们并不了解智能建筑设计程序和全过程,没有太多的经验和专业知识,设计的东西经常不符合建筑要求,有些甚至有很大危险。这样的运行环境下,电气自动化这一安全性要求极高的项目在智能建筑中的应用定会受到严重阻碍。
六.结论
对于电气设计人员而言,在工程设计中要不断总结经验,深入调查研究,把握成熟的新技术.新设备信息,逐步加以推广应用。既要采用高科技的.联动控制的节能技术,也应重视行之有效的传统的.分立的节能方案;既重视大范围.大容量的节能大户,也不应忽视局部.点滴的节能功效。将电气节能技术充分运用到建筑电气设计中,真正达到提高效率,节约能源的目的。
参考文献: