现代建筑电气设计中的节能策略分析

2022-09-21 16:46:47 来源:写作指导

摘要:目前,绿色与环保的理念已经广泛深入到了我国的各行各业里面。其中,建筑电气设计中如何有效应用节能策略成为了当前设计工程师研究的课题。为了有效实现建筑电气节能,需要从建筑应用的功能及效果等多方面进行考量,通过科学选择建筑电气节能设计方案,才能确保在后期使用过程中的节能环保。基于此,本文将对现代建筑电气工程设计中的电气节能问题、节能策略展开研究探讨,可供电气工程同行借鉴。

关键词:建筑电气;节能设计;现状;问题;策略

引言

节能降耗是我国的一项基本国策。近年以来,全国各行各业都在抓紧落实中央“碳达峰、碳中和”低碳环保政策,取得了明显的成效。现代建筑是我国能源消耗的一大重点,加强建筑电气节能设计的重要性也越来越凸显。建筑工程中的电气系统是建筑物基本的动力系统。随着近年来城镇建设与科学技术的发展,新型合理的电气设计技术被广泛地用到现代建筑电气系统之中,让现代建筑物的电气工程系统可以满足现代建筑项目高效率运行的需求。但是,随着现代建筑物的内部用电设备增多,建筑物内各电气系统做功所消耗的能源量也在不断的增长。因此,我们电气设计人员需要加强电气系统节能设计,以使其能够达到现代绿色建筑节能的应用目的。

1筑电气节能设计时需遵循的基本原则

开展建筑电气工程的节能设计时,我们首先应综合考虑当前的经济环境,还有就是要分析各方面的影响因素;然后在建筑电气工程的节能设计中要综合运用各种先进的技术,把建筑的能源利用效率进行大力提升,尽可能的减少不必要的能源消耗设备用电。

1.1实用原则。实用原则指的是电气节能设计要满足建筑物实际的使用功能,我认为这是现代建筑电气设计最为基本的要求。因此,电气工程设计首先必须满足用户日常生活所需的基本用电需求,满足所设计的建筑内部使用者的日常的照度、色温与显色的指数;除了应用太阳能等清洁能源之外,建筑节能的着手点也要重点考究;这就要求我们电气设计工程师在进行建筑物电气设计时,要尽可能避免一些无谓的能耗。首先,我们要分析项目,然后找出项目中这些可以进行节能设计的地方,然后再对项目中这些可以节能的节点进行深入的研判;最后,根据工程项目的实际情况再去制定出最为实用的节能设计方案。

1.2经济性原则。在影响建筑电气设计的因素当中,经济因素也是非常重要的考究原因。开展建筑电气工程的节能设计,其中所涉及的范围比较广泛,因此也会在一定程度上增加项目建设投资者和施工单位的经济投入。虽然我们大力提倡开展绿色建筑的节能设计,但是,如果只为建筑节能,而不考虑建筑项目的造价成本的话,这显然也是不切合实际的。那么,我们进行绿色建筑电气节能工程设计又应该从何处着手呢?根据笔者多年的建筑电气设计经验来看,我认为建筑电气工程设计的节能应根据建筑电气设计项目的实际使用情况,遵循经济性设计原则。首先在前期的设计过程中,应充分考虑电气设备投入使用后所需的维护管理等问题,其次要从电气设备原材料选型来着手,在对电气设备以及原材料成本控制的同时,也应该保证电气项目工程的施工质量。为了尽可能的减少项目竣工使用后各电器系统设备的维护方面的资金,在后期建筑电气设备使用过程当中,也要尽量减少电气设备故障的发生几率,确保项目的经济效益。

1.3降低损耗原则。首先,高能耗设备会严重的造成能源浪费。因此,我们在进行建筑工程项目电气设备设计比选时,最好选择一些能耗低的设备。此外,还要尽可能多运用一些现代化科技含量的电气设备,从而有效降低建筑物内电气设备所需的能耗。其次,在满足建筑物电气设备相关的使用功能的基础上,设计时要考虑到还应该对各电气系统设备的统一集中管理,以实现更加科学合理功耗的分配,以便后期更好的管控电气设备的能耗,有效降低能源损耗。总之,在电气工程设计时坚持降低损耗这一原则也完全符合我国对于绿色建筑节能减排、低碳环保的要求。

2前我国建筑电气设计中电气节能现状问题分析

2.1节能总量较低当前,我国绿色建筑电气设计中,其电气节能的总量较低,还有待进一步提高。随着我国现代化城市建设进程的飞速发展,各行业对能源的需求也呈现出了明显上升的趋势。但是,在这一过程中需要注意的是,常规能源是属于不可再生的能源。因此,这也意味着未来我国的能源会越来越紧缺的情况将不可避免。其次,节能总量较低还体现在建筑物电气设计与施工相比较其他方面能源消耗所需要消耗的能源往往会更多,并且在这一过程中不断发展的建筑行业也使得这一情况进一步的加剧。

2.2节能技术不完善。建筑电气设计与施工中相关的节能技术应用有待进一步的完善。目前,建筑电气设计与施工中电气节能还存在比较多的问题:例如,由于电气节能技术不完善而使得建筑电气设计与安装中的电气节能效率低下。其次,节能技术不完善还体现在诸如电气负荷的计算不科学和用电数据的记录不全面等问题上。与此同时,电气节能技术不完善也体现在建筑设计的照明度与选择的照明光源不合理和许多设计人员偏爱较大的变压器所带来的能源消耗无端增加。并且由于我国很多建筑仍旧缺乏对于室内电器设备与照明工具有详细的节能要求,这些技术上的落后导致了我国建筑电气节能还有很大的完善提升空间。

3筑电气设计中的建筑节能策略研究

下文将分别从建筑暖通空调系统的设计、变压器、供配电系统、线路、照明等几个方面综合地对建筑电气节能设计措施进行研究探讨。

3.1暖通空调系统的设计。据分析统计,在公共建筑工程项目中,暖通空调所需耗电量约占整个建筑物能源消耗的一半以上。因此,在暖通空调系统设计上采取节能设计措施的潜力较大。我认为在暖通空调系统节能设计的重点应放在暖通系统的接口位置。这就要求我们暖通空调系统的设计师和电气安装施工的工程师之间,加强统一协调配合管理,通过优化暖通空调系统的接口处的设计,做好一体化暖通空调系统的设计与施工,以便更好地实现建筑物的电气节能目的。暖通空调系统节能的主要措施分析如下:3.1.1优化暖通空调设备中的机电设备开启与暂停的控制。3.1.2优化系统变风量和变流量系统。3.1.3对水泵节能控制设计时,不同季节要进行差异化的控制,选取最为节约能耗的控制设计方案。3.1.4设计时应优化低温送风系统的控制。

3.2选用节能型变压器。建筑物电气设计时要要认真分析变压器的功率损耗问题。应选用损耗较低、能效比高的节能型的变压器。通过节能型变压器来有效控制电压,是为了确保建筑物电器设备的运行效果以及建筑物内用户用电的安全。同时,设计设备选型时要符合与限定标准中的最低要求(三级标准)。在输电方面,因为当负载的功率因素与输送的功率一定时,电压和线路电流之间是成反比的,因此,在输电方面设计考量时应适当利用变压器来升高电压。此外,还可以通过采用并联运行的方式,通过公式计算,以便获得变压器的临界的负载值,以具体使用的负荷量为依据,对变压器的运行数量进行有效的调整,以实现电气节能的目的。另外,节能型变压器的合理选用,还能延长变压器的使用寿命。

3.3优化建筑物的供配电系统节能设计。为了确保建筑物内用户的正常用电。我们对供配电系统的节能设计方案必须综合考虑,要对供配电系统设计的方案进行优化设计,做到合理节能。其中重点是要对供配电系统的方位、用户用电高峰与低谷的负荷,以及电力分配等问题进行充分的研判。3.3.1首先要确保建筑物的用电负荷的计算做到准确无误,并符合建筑物的实际情况。为了降低在电压器的容量从而降低其所消耗的能量,可以选用负载率合适的节能型变压器。3.3.2 为了将变压器的损耗和发生在能源传输线路上的损耗降低到最小值。我们可以采用分散式或集中式的节能设计方案,通过无功补偿的应用,可以在一定程度上有效提高低压侧功率的因数。3.3.3对配电系统的位置的选择。保证高压尽可能的深入用电负荷中心,目的是减少了在线路上损耗的电能,同时也节省了传输电线。3.3.4对于非线性的用电设备,设计时要对其进行控制,促使它们在工作状态下产生的高次谐波合理化。3.3.5对用电高峰期和低谷期进行分析,通过采取合理节能控制措施,减少无畏的能耗。

3.4减少线路传输损耗实现节能。3.4.1可以选择铜芯作为导线。考虑到节约用铜,部分高层建筑设计时可以采取铜铝复合母线来作为垂直干线母线。3.4.2减少配线的长度。在低压柜出线与配电箱出线设计时,要尽可能设计为直线,低压线路的半径一般不大于200m为宜,负荷中等密集的地区不超过150m为宜,负荷密集的地区不超过100m为宜,这样设计施工,可有效减少电缆(线)的长度,做到供电配线的距离最短。3.4.3增大导线截面。在满足电压降要求的前提下加大一级导线截面,虽然在一定程度上增加了些成本,但从整体运行上节约了电能,为后期的设备技术升级提供有利整改条件。3.4.4选择新型的绝缘型电力电缆材料,比如:选用YJV型号的绝缘电缆等。3.4.5为了节约线材,减少主干线(电缆或插接母线)的长度,我们在进行高层建筑电气设计时,变配电室设计应尽量靠近电气竖井位置。对于面积比较大的建筑工程项目,让我们可以在设计时把电气竖井设计在建筑中部或者建筑物两端的位置,以便减少水平电缆所需要敷设的长度。

3.5合理选择照明系统节能设计方案。为了更加有效合理的节约电能,我们建筑电气设计工程技术人员,一定要根据《建筑照明设计标准》规范要求来最大限度的利用光能。电气设计与建筑设计工程师要加强合作,在不降低建筑使用功能、照明质量、保证使用人员的视线要求的前提之下,尽量减少照明系统中的光能损耗,合理地选择照明系统节能设计的照度值。通常,我们可以采用的节能措施有下述几项:(1)充分合理地利用自然光源。把建筑自然光源和室内的照明系统有机地结合起来,从而有效地节约人工照明的电损。(2)选用高效的光源。在设计照明线路时,设计人员要分析建筑工程项目的特点来合理选择光源。我们在进行照明线路的设计的时候,还可以利用高效节能灯具的智能控制方式,更好地节约电能。在公共建筑场所内,可以大力推广选用环保节能型的LED光源。设计选用要具备有无功补偿的荧光灯,如果想用紧凑型荧光灯,应该首先选用带有电子镇流器的产品。(3)合理科学设计照明灯具的控制方式,有效的节电。根据照明设计的使用方式,可通过分区控制灯光或者适当多增加照明的开关点来调节。房间灯具的控制应该考虑节能的原则。卧房、客房等位置的床头灯,通常设计为可调光的开关,公共场所及室外照明,可采用带程序编程的自动控制或声控、光电开关,走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所,通常可采用节能的自熄开关等各项照明节能措施。

3.6建筑取暖系统方面的节能设计。在建筑工程电气的设计中,取暖系统的节能设计也很关键,尤其是在我国的北方比较寒冷的地方要更加重视建筑物取暖系统节能设计。首先,我们在设计建筑物的取暖系统时,要尽量避免采用耗电多的非节能型电器设备。因为选用那些非节能型电器设备,不仅会造成电能的大量损耗,而且建筑物内各房间的取暖效果也不佳。因此,在建筑物设计安装取暖系统时,要尽可能选用能效比高的节能型电器设备,比如:可以选用蓄热型的电取暖设备,要尽量多的把太阳能等可再生的能源综合利用,这样既满足了建筑住户的取暖要求,又可以大大减少电力能源的消耗。其次,取暖计量设计时可以采用“分户计量”的办法,“分户计量”设计可以将建筑物内各住户的经济利益与能源消耗之间直接的挂钩,可以大大提高用户的节能意识,减少不必要的能源消耗,提高取暖能源的有效应用率。

3.7充分利用太阳能光伏发电系统。面对资源、能源短缺的现状,充分利用可再生的清洁新型能源:太阳光伏发电系统可有效缓解目前的能源危机。通过光伏发电系统的设计应用,不仅可以有效地降低建筑物的能耗与资源,促进“碳达峰、碳中和”环保理念与目标的贯彻实行,而且对人们的生存环境也可以起到良好的保护的作用,同时也正在走进我们千家万户,大大降低了人们的生活用电成本,也进一步改善了我国社会的能源结构。

4结束语

总之,建筑电气节能设计是当下实现“碳达峰、碳中和”环保理念的必然要求。因此,我们设计人员在开展建筑电气工程设计的时候,要始终遵循我国电气节能设计技术标准与规范,以满足用户电气设备的功能需求出发,深入电气各个系统之中。同时,我们建筑电气工程设计的人员要深入研究分析当前电气节能技术的发展现状与存在的问题,仔细了解其节能设计应用的原则,将其有效地应用在现代建筑工程项目电气设计的实际过程里面,从而进一步促进我国新型绿色环保节约型社会的建设。

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作者:朱思进 李嘉旋 单位:深圳中深建筑设计有限公司 浙江新东南工程设计管理有限公司