关于绿色建筑电气节能设计的若干思考与建议 杨春鹤

发表时间:2020/6/30   来源:《当代电力学文化》2020年5期   作者:杨春鹤
[导读] 本文结合实际工程项目,大量查阅国内外资料和相关标准规范,
        摘要:本文结合实际工程项目,大量查阅国内外资料和相关标准规范,从基本认知(概念)、政策标准、设计、先进技术应用等层面深入分析研究了电气节能设计,应基于满足建筑物基本功能的基础上,通过一系列新技术、新设备的应用等,全面研究、综合考虑,不断创新和完善,总结经验,进行科学的降耗节能设计,建造更加环保、节能、舒适的绿色建筑,实现人与自然的和谐共存。
        关键词:绿色建筑;电气节能设计;思考与建议
引言
        能源短缺和环境污染是21世纪全球各国的关注点,在这一背景下,绿色建筑电气节能设计的概念应势产生,成为建筑电气设计人员关注的重点,更是新时期建筑行业发展的趋势。绿色建筑将环保理念融入到建筑工程施工中,实现建筑项目的节能环保,而电气节能则是通过对传统电气技术进行完善和改革,实现建筑电气的环保、节能和绿色发展。
1绿色建筑电气节能技术意义
        1.1促进科技进步
        绿色建筑电气节能技术中运用到很多先进的智能化技术手段,在某种程度上是对科学技术的检验,绿色施工与科技进步是相辅相成的,科技的进步使得绿色建筑电气节能设计与施工更加周密与顺利,而反过来绿色建筑环保节能的理念对科技又提出了一定的要求,淘汰落后科技,使新型科技技术与设备占据主导地位,不断进行新旧更迭,促使科技技术不断进步。
        1.2推动经济发展
        科技是第一生产力,绿色建筑电气节能技术促进科技进步,也推动了经济的发展。绿色建筑的要求是节能、环保和经济,每一点都可以创造一定的经济效益,不仅可以节约资源,还能减少对环境的破坏和污染,促进可循环利用,使生产成本大大降低,避免了一笔可观的维护环境费用,企业也可以在较低的负担下获得一定的利润回报,可见,绿色建筑电气节能技术兼顾了环境和经济效益,减轻了国民经济负担,实现双赢[1]。
2绿色建筑电气节能设计要点
        2.1供配电系统节能设计
        供配电系统是电气系统的重要组成部分,关系着终端用电负荷安全性、运行经济性,也是实现建筑居住性和功能性的关键,合理优化的供配电系统设计是绿色建筑电气节能设计的基础。配电系统设计人员应考虑地理气候条件、建筑布局等各种因素,充分调查计算建筑负荷特点、用电量大小等,基于此选择配电系统电压等级、电源位置等,节能措施还包括改进三相不平衡、治理谐波及提高功率因数,本节着眼于上述能耗点研究供配电系统节能设计。
        2.1.1电压等级及变配电房位置确定
        应根据建筑总用电量确定电压等级,一般来说,当控制功率为定值时,电压越大电流越小。而计算线路损耗时采用公式为:
        P=I2R=I2R0L
        式中:I—为线路电流;R0—为单位长度电阻值;L—为线路长度。
        也就是是说电压的大小决定了电流,而电流又与输电导线长度共同决定了线路的电能损耗,合理选择电压等级即供电半径(即变配电房位置)可以有效减少电能损耗。根据本工程用电设备总容量和单台设备容量确定,供电电压等级采用10kV供电,所有用电设备均经10/0.4kV变压器后配电;变配电房设置在负荷中心,本工程至末端配电箱最长供电距离约240m,低压侧线路长度减少,线路损耗降低。
        2.1.2三相不平衡治理
        三相负荷不对称导致三相电流(电压)幅值不一致即所谓的三相不平衡现象,其不仅会造成严重的线路损耗,还会带来一系列其他问题,如电机发烫、照明设备寿命缩短和通信质量降低等等。只有当三相平衡,即三相电流(电压)幅值一致,相位互差120°时,才能保证电网的经济性和稳定性。

然而绝对的三相不平衡是不存在的,本工程只能控制三相单负荷尽可能分配在三相上,最大相负荷不超过三相负荷平均值的115%,最小相负荷不小于三相负荷平均值的85%,同时采用分相无功自动补偿装置[2]。
        2.1.3提高功率因数
        功率因数是指用电设备正常运行消耗的电功率与视在功率(电压有效值×电流有效值)的比值,代表了电源的利用效率,功率因数越大,线路损耗越小。本工程在变配电所的低压测设集中无功自动补偿,采用自动投切装置,要求功率因数保持在0.95以上,对容量较大、负载稳定且长期运行的功率因数较低的用电设备采用并联电容器就地补偿,采取静止无功发生器抑制谐波,有效提高电源利用效率。
        2.2照明系统节能设计
        照明是建筑必不可少的功能之一,照明节能设计是指根据建筑物类型及功能,以不降低视觉效果及照明质量为前提,对建筑物进行照明系统的电气节能设计,最大程度降低电能损耗。照明节能设计主要可从两个方面入手。一方面是合理利用天然采光,太阳能是可再生能源,在进行电气节能设计时,完全可以考虑利用自然光作为白天照明,合理设计建筑门窗,同时还能利用太阳能发电。另一方面是采用智能照明控制系统实现节能,可通过开关控制、调光控制、分区控制、定时控制等手段综合达到降低损耗目的。
        调光控制是通过调整灯具敏感程度控制电能使用量,如会议室开会时筒灯与槽灯明亮辉煌,投影时则亮度调暗,本工程针对公共场所采用以LED荧光灯为主的高光效光源,显色指数不小于80,而各房间的照明功率密度值满足现行国家标准即可。定时控制一般运用在大型体育场所或办公场所,根据时间设置照明设备状态,本工程中的门厅、报告厅、电梯厅等场所,采用楼宇自动控制,定时管灯,景观照明采用集中控制方式,根据使用情况设置一般、节日、重大庆典等不同的开灯方案。
        分区控制在以上所有控制方式中均有体现,建筑物的办公室、走道、餐厅等各个功能区域的照明显然是相对独立的,也就是所谓的分区,每个区域照明目的、照度等不一样,一般分为应急照明、走廊日常照明、景观等功能性照明等等,同样一个区域内的照明也可以分组控制,如本工程的景观照明系统就设有分区节能控制,楼梯间、卫生间和室外等无人长期停留的场所采用发光二极管(LED)灯[3]。
        2.3建筑设备节能设计
        建筑设备节能设计可从设备的选型和运行两个角度进行,设备选型是指选择适宜的变压器、电动机及电梯配置,设备运行是指控制空调系统、电梯设备等的能耗。变压器是电力系统中必不可少的电气设备,其损耗高达电力系统的50%,可见变压器的选型节能具有重要意义。在选择变压器时,主要依据以下原则。第一,优先选用新型节能变压器,如非晶合金铁芯变压器相较于硅钢片作铁芯变压器空载损耗就下降了80%左右。第二,根据实际使用情况选择变压器容量。第三,尽量保证负荷匹配,轻负荷会导致实际功耗比值增大[4]。
        电梯是建筑长期运行的动力设备,运行耗能较大,应按电梯的载重量、提升高度和停层方案,综合比较科学选择电梯拖动和控制方式,一般来说,高中档电梯采用变压变频(VVVF)调速方式,电梯组宜并联控制,多级梯照明应接到三相上使三相负荷平衡,电梯优化调度也对节能有一定意义。
结语
        我国经济的高速发展以及人口的不断增加带来了建筑行业的黄金发展期,人们生活水平的不断提高促使了建筑工程中电气设备种类与数量的增加,电气设备的设计与安装为建筑工程施工带来了庞大的工作量,同时也为建筑带来了巨大的能耗。电气节能是建筑节能领域的重要组成部分,电能损耗占据建筑耗能比例巨大,通过合理的电气节能设计施工,可以减少损耗,实现建筑物资源的最大程度合理化应用,为居住者提供舒适、经济、节能、环保、健康的生存环境,具有良好的社会经济和环保效益。
参考文献
[1]张茂锋.关于绿色建筑电气节能设计的若干思考与建议[J].绿色环保建材,2020(04):63-63.
[2]赵昆.绿色建筑电气设计若干思考[J].智能城市,2017,3(01):307.
[3]胡敏.关于绿色建筑电气设计若干思考[J].江西建材,2015(17):29+32.
[4]张巧云.绿色建筑电气设计若干思考[J].中外企业家,2015(06):115-116.
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