【文章內(nèi)容簡介】 17 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 1 引 言 我國是個能源消費大國，能源相對短缺，然而能源浪費卻相應嚴重，作為二次能源的電能供需矛盾近年來越來越突出，能源的短缺已嚴重制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。由于人口的增加，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展 , 建筑業(yè)的迅速興起 ,導致能源消耗劇增，能源危機迫在眉睫。而根據(jù)建筑物的功能不同 , 電能在建筑總能耗中占有的比例在 60%～ 90%之間 ,多數(shù)民用建筑 ,其電氣能耗在 80%左右 ,因此 ,在新形勢下 ,在建筑電氣中如何達到節(jié)能環(huán)保的目的 , 就是每一個建筑電氣專業(yè)人員在從事設(shè)計之時所必須首先要解決的問題。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 2 1 建筑節(jié)能綜述 課題研究的起源 目前，我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近 20 億平方米，其中 80％以上為高耗能建筑。預計到 2020 年底，全國房屋建筑面積將新增 280 多億平方米。如此大規(guī)模的建筑量，帶來的巨大建筑能耗更不容忽視。建筑能耗過高相當一部分的原因是由于設(shè)計方案存在問題，如大面積的采用玻璃幕墻、不合理的空調(diào)系統(tǒng)、低效率的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、不合理的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及建筑選材等等，由此給這些建筑的節(jié)能運行和節(jié)能改造帶來了極大的困難。本文綜合了通過收集近年節(jié)能方面的部分文獻，簡要分析了國內(nèi)外節(jié)能的現(xiàn)狀，并對建 筑節(jié)能方法作出了綜合分析、歸納整理。 課題研究的 現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟發(fā)展與人民生活水平提高，建筑能耗在國家總能耗中已占據(jù)越來越重要的地位。我國建筑總能耗占社會終端能耗的比例也已達到 %，且隨著生活質(zhì)量的改善還將呈增長態(tài)勢，因此降低建筑能耗是節(jié)能工作中最重要的任務(wù)之一。 國外 （美國）建筑節(jié)能 的現(xiàn)狀 美國政府進行建筑節(jié)能的手段主要是制定行業(yè)和產(chǎn)品標準、開發(fā)和推薦能源新技術(shù)等。 10 余年間，美國共出臺了 10 多個政策或計劃來推動節(jié)能。 2020 年出臺的《能源部能源戰(zhàn)略計劃》更是把“提高能 源利用率”上升到“能源安全戰(zhàn)略”的高度。 為鼓勵使用節(jié)能設(shè)備和購買節(jié)能建筑，美國對新建節(jié)能建筑實施減稅政策，凡在 IECC 標準基礎(chǔ)上節(jié)能 30%以上和 50%以上的新建建筑，每套房可以分別減免稅 1000 美元和 2020 美元；美國各州政府還根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，分別制定了地方節(jié)能產(chǎn)品稅收減免政策。 美國能源部提出“建筑技術(shù)計劃”， 對房屋建筑的供暖、供冷熱源、輸送渠道及實現(xiàn)方式都考慮比較完善。能源部還支持美國綠色建筑協(xié)會推行以節(jié)能為主旨的《綠色建筑評估體系》，目前是世界各國 建筑環(huán)保評估標準中最完善、最有影響力的 。美國環(huán)保局的“能源之星”計劃，還對有利于節(jié)能的建筑材料授予“能源之星”標準。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 3 我國 建筑節(jié)能 的現(xiàn)狀 目前，我國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，工業(yè)的增長、城鎮(zhèn)化進程的加快、居民消費結(jié)構(gòu)的升級，使得我們對能源、經(jīng)濟資源的要求更加迫切。而在建筑領(lǐng) 域，我國建筑能耗占全社會商品能耗的比例已經(jīng)由 1978 年的 10%上升到目前的 30%，單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的 2 倍 ~3 倍，超過所有發(fā)達國家的總 和，已經(jīng)成為世界第二大能源消耗國。 目前，建筑節(jié)能已作為一項重要工作在開展，建設(shè)部也相繼出臺和修訂了 建筑節(jié)能的一系列法規(guī)和標準，比如《 民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《 民用建筑節(jié)能設(shè)計標 準》、《 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》、《 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》等，這都將對我國建筑節(jié)能事業(yè)產(chǎn)生積極而深遠的影響。 課題研究的意義 （一） 我國建筑節(jié)能設(shè)計發(fā)展緩慢的原因 多年來，我國開展了相當規(guī)模的建筑節(jié)能工作，主要采取先易后難、先城市后農(nóng)村、先新建后改建、先住宅后公建、從北向南逐步推進的策略。但是到目前為止， 建筑節(jié)能仍然停留在試點、示范的層面上，尚未擴大到整體， 究其原因主要有以下幾個方面： 1 建筑節(jié)能開發(fā)建設(shè)成本高（ 按新的建筑節(jié)能設(shè)計標準測算， 大體上每平方米建筑面積成本要增加 １００ 元）。 2 開發(fā)商追求的是以最小的投資換取最大的空間利益。 3 建筑設(shè)計從圍護的結(jié)構(gòu)、 設(shè)計的角度、施工的角度、計算達到的系數(shù)等要比一般普通建筑復雜。 4 政府考慮的是 ＧＤＰ 在全國所占的位置， 對建筑節(jié)能工作的重要性和緊迫性認識不足。 5 建筑節(jié)能的建筑材料、工藝技術(shù)還沒有形成體系。 6 國家對建筑節(jié)能的規(guī)范還沒有列入強制執(zhí)行的范疇。 7 國家及地方缺乏對建筑節(jié)能的實質(zhì)性經(jīng)濟鼓勵政策， 建筑節(jié)能缺 乏必要的資金支持。 （二） 促進建筑節(jié)能的對策 1） 從規(guī)劃入手 ,推進全過程建筑節(jié)能 建筑節(jié)能首先要從集約型的城市化模式做起。事后的節(jié)能改造做得再好 ,也建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 4 趕不上科學規(guī)劃建設(shè)來得好。城市布局、功能分區(qū)和建筑物一旦成形 ,能源消費總體水 平也就大致確定。這就需要以資源節(jié)約和環(huán)境友好為原則 ,進行城市土地利用規(guī)劃 ,形成科學合理的城市布局。要大力推廣節(jié)能省地型建筑 ,從規(guī)劃和設(shè)計入 手 ,降低建筑物的能源消耗水平。如合理控制總體建筑規(guī)模 ,避免盲目追求大房子、盡量使用自然光 ,減少“黑 ”房間、走廊等。應強制 推行商品住宅的裝 修一次到位 ,迅速提高商品住宅中精裝修產(chǎn)品所占的比重 ,盡快使毛坯房這一已成“中國特色 ”的住宅產(chǎn)品形式銷聲匿跡。 在建筑規(guī)劃階段 ,要慎重考慮建筑選址、建筑布局、建筑體型、間距、朝向、季風風向、水面和綠化配置等因素對建筑節(jié)能的影響 ,改善熱環(huán)境。在規(guī)劃 (設(shè)計中 ,分析形成氣候的決定因素 輻射因素、大 )氣因素、環(huán)境因素、地理因素 的利弊 ,從改善城市環(huán)境和區(qū)域環(huán)境出發(fā) ,根據(jù)不同地區(qū)的地形及小氣候 ,合理布置建筑群 ,盡量避免不利因素的影響。另外還要考慮對太陽能、季風風向、地形等自然因素的 利用 ,以達到節(jié)能之目的。 2） 建筑節(jié)能的三個途徑 1 增強外圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能和采光效果 ,以此來減少冷氣、熱量和照明電能的消耗。 2 采用科學的控制手段 ,根據(jù)需要供給建筑的冷、熱和用電 ,避免不必要的消耗。 3 使用自然能量 ,如風能、太陽能及地冷、地熱等 ,達到減少傳統(tǒng)能源的消耗。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 5 2 建筑 電氣 節(jié)能 設(shè)計 原理 電氣設(shè)計包括：強電系統(tǒng)設(shè)計 (供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地及等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng) )和弱電系統(tǒng)設(shè)計 (電話通訊系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)等 )兩大部分內(nèi)容， 建筑電氣節(jié)能應堅持 3個 原則 ： 即要滿足建筑物照明的照度、色溫及顯色指數(shù) ； 滿足空調(diào)舒適性的溫度及新風量，也就是舒適、衛(wèi)生、健康的要求 ； 滿足上下左右運輸通道的暢通無阻 ； 滿足特殊工藝的要求，如滿足娛樂場所的一些電氣設(shè)施用電，滿足展廳的工藝照明及電力用電等。 節(jié)能應結(jié)合我國國情，充分考慮實際經(jīng)濟效益，不能為了節(jié)能而過高地增加投資，增加運營費用，而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)以通過節(jié)能減少運營費用的方式進行回收。 量無謂 消耗的原則 節(jié)能的著眼點應是減少能量的無謂 消耗，因此，先找出與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的能量消耗 。 再考慮應該采取的有效節(jié)能措施。如，變壓器的功率損耗、傳輸電能線路上的有功損耗等 都 是無用的能損耗 ； 又如，針對量大面廣的照明要 求 ，應采用先進技術(shù)的產(chǎn)品以降低能耗。 供 配電系統(tǒng) 的節(jié)能 設(shè)計 供配電系統(tǒng)功率損耗主要包括三相線路中有功及無功功率損耗，電力變壓器的有功及無功功率損耗等。 因此供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計應緊緊圍繞供配電系統(tǒng)的損耗原理展開 ,主要集中在以下幾個方面： （ 1）、合理選擇變壓器。包括變配電所、變電站的位置選擇須合理，盡量靠近負荷中心；變壓器的容量選 擇須合理，變壓器容量過大或過小都不利于設(shè)備節(jié)能；變壓器的運行方式需合理；變壓器盡量選擇節(jié)能型變壓器，逐步淘汰老舊高能耗配變。 （ 2）、 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)能改善電壓質(zhì)量，減少無功在線路上的流動 ， 提高用電設(shè)備的工作效率，從而達到節(jié)能 的目的。包括合理選擇電動機等用電設(shè)備型號， 提高 系統(tǒng) 自然功率因數(shù) ；通過并聯(lián)電容器、安裝移相器等措施，采取集中補償與分散補償相結(jié)合，高壓補償與低壓補償相結(jié)合等人工方式，達到提高功率因數(shù)目的。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計 6 （ 3）、盡量減少 線路損耗， 特別注意 線路單位長度的交流電阻、電抗和線路長度 ， 低壓線路截面選擇 需合理 。 照明系統(tǒng) 的節(jié)能 設(shè)計 照明節(jié)能設(shè)計就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能。 根據(jù)不同工程的使用要求合理選用高效節(jié)能型光源，盡可能不選白熾燈（個別設(shè)計中仍采用老式熒光燈的也均已在出圖前經(jīng)審查后改正）；采用高效節(jié)能燈具，并多選用直接照射型燈具；按照現(xiàn)行的建筑照明設(shè)計標準所規(guī)定的功率密度值的要求進行照明設(shè)計（但有時難度較大，功率密度值往往難以達到建筑照明設(shè)計標準的節(jié)能要求）；普遍選用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器；部分項目采用了照明節(jié) 電器；盡可能多設(shè)置開關(guān)點，使燈具開關(guān)控制靈活，方便、節(jié)能；大進深房間或商場、大廳等大空間照明采用分區(qū)、分級控制，充分利用自然光，以節(jié)約電能；居住建筑樓梯間、內(nèi)走道等采用聲控開關(guān)，室外有關(guān)的照明燈具采用光控開關(guān)等