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建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术研究

来源:未知
 

 

摘    要:
随着建筑规模的日益扩大,超高层建筑的数量逐渐增多,电气设备节能设计、安装施工难度不断增加。在绿色节能环保理念下,施工人员通过科学应用电气技术,能够有效实现电气节能目标,降低建筑的电能消耗。本文主要探讨了建筑电气节能设计和绿色建筑电气技术,阐述了建筑电气节能设计的原则、类型以及绿色建筑电气技术的应用价值、应用要点等,以期为设计人员建造绿色节能建筑提供参考。
 
关键词:建筑电气;节能设计;绿色建筑电气技术;
 
RESEARCH ON BUILDING ELECTRICAL ENERGY-SAVING DESIGN AND GREEN BUILDING
ELECTRICAL TECHNOLOGY
Zhang Dandan
 
Abstract:
With the increasing scale of buildings, the number of super high-rise buildings is increasing, and the difficulty of energy-saving design and installation of electrical equipment is increasing. Under the concept of green energy saving and environmental protection, construction personnel can effectively realize the goal of electrical energy saving and reduce the energy consumption of buildings by scientific application of electrical technology. This paper mainly discusses the building electrical energy-saving design and green building electrical technology, expounds the principles and types of building electrical energy-saving design and the application value and application points of green building electrical technology, so as to provide reference for designers to build green energy-saving buildings.
 
Keyword:
Building electricity; energy-saving design; green building electrical technology;
 
1 建筑电气节能设计
1.1 建筑电气节能设计的原则
1.1.1 从建筑的实际需求出发
建筑电气可以为人们的日常生活提供方便。在电气节能设计工作中,设计人员需要从建筑的实际需求出发,选择合适的工艺,保证建筑的美观性和舒适性。另外,设计人员还要在满足建筑实际需求的前提下,对建筑电气节能设计进行科学、合理的控制与管理。
 
1.1.2 提高建筑的经济效益
建筑节能设计要保证建筑的经济效益。虽然现在市面上出现了各种先进的节能技术与设备,但是在实际使用时,施工人员必须考虑到设计成本与实际需要,并且根据实际情况及施工单位的要求来合理地选择节能技术和设备,从而达到预期的节能效果,减少资金浪费。
 
1.1.3 注重节能环保
节能环保在建筑电气节能设计中非常重要。设计人员对电力系统进行合理的设计,可以有效减少能源消耗,保护环境。设计人员要在保证建筑电气安全运行的前提下对其进行优化,进而达到减少能源消耗的目的。因此,设计人员应采用更加先进的控制技术,选择低能耗、对环境影响不大的电气设备,以实现建筑电气设计的节能环保目标。
 
1.2 建筑电气节能设计的具体类型
1.2.1 照明节能设计
对于照明系统的节能设计,设计人员要注意选择易于清洁、时间易于控制的灯具。有条件时,设计人员可选用新能源灯具(如太阳能灯具等)、智能控制灯具来达到省电的目的。
 
在具有天然采光条件或适合安装天然采光设施的区域,设计人员可通过合理利用天然采光来实现节能目标。另外,在实际工作中,设计人员应对天然采光和人工照明进行综合利用。在天然采光条件良好的楼梯间和廊道等区域,设计人员可通过使用照明控制器或时间控制器来实现照明控制的自动化。此外,设计人员还可以根据采光情况和建筑使用条件,采取分区、分组控制及调节照度等措施来控制照度。设计人员应在天然采光的区域安装独立的照明控制系统,并且确保照明控制系统在自然采光充足时,能够自动关闭相应的灯具或降低照度,从而避免造成能源的浪费。
 
对于走廊、楼梯间、门厅、电梯厅、停车库等场所,设计人员应根据照明需求采用就地感应控制系统以及装有红外、雷达、声波等探测器的自动控制装置,以此来实现节能控制。不同分区应采取不同的照明控制措施,照明灯具应与采光窗平行。对于大型公共建筑的公共照明区域,设计人员可根据建筑空间形式和空间功能进行分区分组控制及调节照度。当空间无人时,降低照度可以实现节能目标。由于医院病房楼、中小学校及宿舍、幼儿园、老年公寓、旅馆等场所在灯光明暗转换期间易发生踏空等安全事故,因此不宜采用就地感应控制系统,可以采用安装集中控制或智能控制系统来保证场所安全。
 
建筑室外景观照明系统应针对平时、一般节日及重大节日采用不同的控制模式,以实现景观照明的统一管理。设计人员应根据各地区的实际情况来确定不同控制模式下的开灯数量和开关灯时间。此外,设计人员还可通过控制光照度、调整开关灯时间等措施来实现路灯节能。
 
1.2.2 电力系统节能设计
在建筑供配电系统设计过程中,变配电室应靠近负荷中心,且远离住户、教室等需要防电磁干扰的位置。变压器应采用新型的低能耗干式变压器,电力系统应采用无功功率补偿装置。设计人员应合理计算负荷电流,根据载流量合理选用导线,导线均采用铜芯电线、电缆。照明系统应采用三相五线的配线方式,使用电负荷均衡,以减小零点漂移。另外,三相不平衡电流应小于平均电流的±15%。
 
在进行负荷计算时,如果功率因数未达到要求,那么设计人员应设置无功补偿装置。当功率因数低于规定要求时,设计人员除需要在变电所内的变压器低压侧设置集中无功补偿装置外,还需要对电容量较大且负荷平稳的用电设备及气体放电灯进行单独补偿。另外,对于三相不平衡或单相负荷较多的供配电系统,设计人员可采用分相无功自动补偿装置来实现供电节能。当用电负荷较大时,独立设置的变压器可以退出运行,以减少变压器的空载损耗和负载损耗,达到节能的目的。
 
1.2.3 电动机节能设计
水泵、风机等能耗较大的设备在建筑中使用比较普遍,当这些设备需要调速时,设计人员应采用成熟的变频技术。在现场安装电容器,可以有效降低线路损耗以及轻负荷和无负荷工况下电动机的能耗。另外,设计人员应对水泵、风机以及电热设备采取自动节能控制措施,以使其更好地适应负荷的变化,从而提高电机的综合效能,达到节能目的。同时,对于一些其他机电设备,设计人员也应采取针对性的节能控制措施(如在电热水器等设备上安装时间控制系统,以此来控制加热时间),从而确保设备在无人使用时暂时停机。
 
1.2.4 电梯节能设计
在建筑中,电梯是重要的用电设备。当多台电梯同时运行时,设计人员应采取群控措施,最大限度地减少等候时间以及电梯运行次数,从而实现节能目标。当电梯轿厢内一段时间无预置指令时,电梯主要是通过关闭部分轿厢照明设备来实现节能的。此外,自动扶梯、自动人行步道应具备空载时暂停或低速运转的功能。
 
1.2.5 围护栏节能设计
在建筑设计工作中,设计人员不可以用高能耗的设备来增强建筑围护结构的性能。因此,在开展节能设计工作时,设计人员必须合理设计建筑的围护结构,以避免气温变化影响居民的日常生活或增加能源消耗。在这种情况下,设计人员可利用围护结构对建筑进行保温,以降低采暖设施及空调的能耗。另外,选择合适的屋顶建材能有效地改变建筑对外部自然光的吸收率,有利于减少外部温度对室内的影响,降低室内的各种能耗,从而达到节约能源和保护环境的目的。
 
2 绿色建筑电气技术
2.1 绿色建筑电气技术的价值
现在,能源紧缺问题严峻。在此背景下,绿色建筑电气技术在建筑领域得到了广泛应用。应用绿色建筑电气技术能够有效降低能源消耗,减少二氧化碳的排放。另外,合理应用绿色建筑电气技术是实现“碳中和”目标的重要措施之一。有关数据表明,我国建筑业的耗电量较大,占总能耗的30%以上,并且呈稳定增长趋势。因此,我国应该对节能技术进行更深入的研究,大力推广绿色建筑,减少环境污染,降低能耗,实现经济效益和社会效益双赢,从而促进经济和环境的协调发展。
 
2.2 绿色建筑电气技术的具体类型
2.2.1 太阳能集成技术
太阳能集成技术是绿色建筑的理想选择。太阳能具有绿色、节能、零排放的优点,加强太阳能的应用是建筑领域的重要节能减排方式。光伏发电技术已逐步取代传统的发电技术,在建筑中使用太阳能光电产品,可以有效减少建筑的能耗。太阳能系统可分为太阳能热利用(热水、供暖、空调)系统、光伏发电系统、光伏光热系统,它能够将太阳辐射能转换为热能或电能,可全年为建筑物供电、供生活热水、供暖以及供冷。近年来,太阳能光伏发电效率不断提高,成本大幅下降,使得太阳能集成技术在建筑领域得到了广泛应用,成为实现“碳中和”目标的重要技术路径。
 
2.2.2 建筑能耗检测技术
建筑能耗检测技术属于一种集成控制技术,它是在太阳能集成技术、绿色照明技术的基础上形成的。建筑能耗检测技术,不仅能够检测节能建筑中各种用电设备的能源消耗量,还能够实现对能耗的自动控制,使建筑成为真正的绿色建筑。
 
在建筑能耗检测技术的过程中,管理人员应建立能效管理平台,对水、电等能源进行计量管理,对所有用电设备的用电量进行计量。该平台可以反映分类能耗、能源折标系数、综合能耗以及单位面积能耗。管理人员通过采集不同类型的数据对组合式空调机组、风机盘管、冷水机组等设备进行集中管理和节能控制,从而满足用电可靠、安全、节约、高效、有序的要求。
 
2.2.3 绿色照明技术
绿色照明技术在家电节能系统中占有重要的地位。以LED灯具为例,与传统灯具相比,它的光利用率达到了80%~90%,且光质较软,被人们称为“绿色光源”。另外,LED灯具的使用寿命较长,发光时长为10万小时,其是由绿色的、无汞的物质制成的,可以循环使用,符合环保要求。
 
建筑各功能区的照明设计(如照明功率密度值设计、照度设计等),除了需要满足照明及环境要求外,还应符合《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB 55015—2021)的要求。在人员长期工作或停留的场所,照明光源的显色指数不应低于80。除有特殊要求的场所外,普通场所主要采用三基色T5荧光灯(并配置电子镇流器)或紧凑型节能灯。灯具的形状应采用深抛物面形,以提高灯光的输出效率。此外,设计人员还应合理计算灯具的安装高度,利用灯具遮光角来控制眩光,并且通过计算来统一眩光值。
 
2.3 绿色建筑电气技术的应用要点
电力供应与分配是建筑电气节能设计中的重要环节。在开展建筑电气节能设计工作时,设计人员必须根据绿色建筑电气技术的特点以及电力负荷与设备的需求进行合理设计,以保证电力供应与分配合理,使电气设备处于最佳状态并发挥其最大效能,从而减少能源消耗。
 
为了保障建筑物的安全与建筑电力设计的合理性,设计人员必须对建筑物的电力系统进行管理,以实现对功率消耗的有效控制。在35k V和10k V高压配电系统中,同一电压等级的配电级数不超过两级,低压配电系统的配电级数不超过三级。另外,供电电压的选取对能耗有一定的影响。供电电压越高,功率消耗就越小。除此之外,线缆的选择也同样重要,线缆的功率消耗与线缆的电阻成正比,线缆的电阻越小,功率消耗也就越少。因此,设计人员应按电缆载流量合理选用导线,导线一般采用铜芯电线、电缆。
 
配电箱位置靠近负荷中心,能够降低供配电线路的损耗;安装低压电力电容器集中自动补偿装置,可以减少无功损耗;尽量使三相负荷平衡,可以减少变压器及线路的零序损耗。
 
3 结语
总而言之,想要实现建筑节能降耗,设计人员需要加强照明、供电、空调等系统的设计。此外,在满足建筑能源需求的基础上,设计人员可通过科学应用建筑电气节能技术,对设施、能源消耗进行有效控制,从而建造出节能环保型建筑。
 
参考文献
[1] 住房和城乡建设部,国家市场监督管理总局.《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB 55015-2021)[S].北京:中国建筑工业出版社.2021.
[2] 牛美英,渠基磊,牛晓波.建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术研究[J].中小企业管理与科技,2021(34).
[3]唐典建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术[J]城市建设理论研究(电子版),2016,6(8).
 
 

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