【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 17 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì) 1 引 言 我國(guó)是個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)，能源相對(duì)短缺，然而能源浪費(fèi)卻相應(yīng)嚴(yán)重，作為二次能源的電能供需矛盾近年來(lái)越來(lái)越突出，能源的短缺已嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(dǎo)致能源消耗劇增，能源危機(jī)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(shì)下 ,在建筑電氣中如何達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的 , 就是每一個(gè)建筑電氣專(zhuān)業(yè)人員在從事設(shè)計(jì)之時(shí)所必須首先要解決的問(wèn)題。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì) 2 1 建筑節(jié)能綜述 課題研究的起源 目前，我國(guó)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(yù)計(jì)到 2020 年底，全國(guó)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(lái)的巨大建筑能耗更不容忽視。建筑能耗過(guò)高相當(dāng)一部分的原因是由于設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)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(yùn)行和節(jié)能改造帶來(lái)了極大的困難。本文綜合了通過(guò)收集近年節(jié)能方面的部分文獻(xiàn)，簡(jiǎn)要分析了國(guó)內(nèi)外節(jié)能的現(xiàn)狀，并對(duì)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(jì)發(fā)展與人民生活水平提高，建筑能耗在國(guó)家總能耗中已占據(jù)越來(lái)越重要的地位。我國(guó)建筑總能耗占社會(huì)終端能耗的比例也已達(dá)到 %，且隨著生活質(zhì)量的改善還將呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，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(guó)外 （美國(guó)）建筑節(jié)能 的現(xiàn)狀 美國(guó)政府進(jìn)行建筑節(jié)能的手段主要是制定行業(yè)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)和推薦能源新技術(shù)等。 10 余年間，美國(guó)共出臺(tái)了 10 多個(gè)政策或計(jì)劃來(lái)推動(dòng)節(jié)能。 2020 年出臺(tái)的《能源部能源戰(zhàn)略計(jì)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(lì)使用節(jié)能設(shè)備和購(gòu)買(mǎi)節(jié)能建筑，美國(guó)對(duì)新建節(jié)能建筑實(shí)施減稅政策，凡在 IECC 標(biāo)準(zhǔn)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(guó)各州政府還根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，分別制定了地方節(jié)能產(chǎn)品稅收減免政策。 美國(guó)能源部提出“建筑技術(shù)計(jì)劃”， 對(duì)房屋建筑的供暖、供冷熱源、輸送渠道及實(shí)現(xiàn)方式都考慮比較完善。能源部還支持美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)推行以節(jié)能為主旨的《綠色建筑評(píng)估體系》，目前是世界各國(guó) 建筑環(huán)保評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中最完善、最有影響力的 。美國(guó)環(huán)保局的“能源之星”計(jì)劃，還對(duì)有利于節(jié)能的建筑材料授予“能源之星”標(biāo)準(zhǔn)。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì) 3 我國(guó) 建筑節(jié)能 的現(xiàn)狀 目前，我國(guó)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(zhǎng)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，使得我們對(duì)能源、經(jīng)濟(jì)資源的要求更加迫切。而在建筑領(lǐng) 域，我國(guó)建筑能耗占全社會(huì)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(dá)國(guó)家的 2 倍 ~3 倍，超過(guò)所有發(fā)達(dá)國(guó)家的總 和，已經(jīng)成為世界第二大能源消耗國(guó)。 目前，建筑節(jié)能已作為一項(xiàng)重要工作在開(kāi)展，建設(shè)部也相繼出臺(tái)和修訂了 建筑節(jié)能的一系列法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，比如《 民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)》、《 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等，這都將對(duì)我國(guó)建筑節(jié)能事業(yè)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。 課題研究的意義 （一） 我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展緩慢的原因 多年來(lái)，我國(guó)開(kāi)展了相當(dāng)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(jìn)的策略。但是到目前為止， 建筑節(jié)能仍然停留在試點(diǎn)、示范的層面上，尚未擴(kuò)大到整體， 究其原因主要有以下幾個(gè)方面： 1 建筑節(jié)能開(kāi)發(fā)建設(shè)成本高（ 按新的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算， 大體上每平方米建筑面積成本要增加 １００ 元）。 2 開(kāi)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(jì)從圍護(hù)的結(jié)構(gòu)、 設(shè)計(jì)的角度、施工的角度、計(jì)算達(dá)到的系數(shù)等要比一般普通建筑復(fù)雜。 4 政府考慮的是 ＧＤＰ 在全國(guó)所占的位置， 對(duì)建筑節(jié)能工作的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)不足。 5 建筑節(jié)能的建筑材料、工藝技術(shù)還沒(méi)有形成體系。 6 國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的規(guī)范還沒(méi)有列入強(qiáng)制執(zhí)行的范疇。 7 國(guó)家及地方缺乏對(duì)建筑節(jié)能的實(shí)質(zhì)性經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策， 建筑節(jié)能缺 乏必要的資金支持。 （二） 促進(jìn)建筑節(jié)能的對(duì)策 1） 從規(guī)劃入手 ,推進(jìn)全過(guò)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(jì) 4 趕不上科學(xué)規(guī)劃建設(shè)來(lái)得好。城市布局、功能分區(qū)和建筑物一旦成形 ,能源消費(fèi)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(jìn)行城市土地利用規(guī)劃 ,形成科學(xué)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(jì)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(yīng)強(qiáng)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(guó)特色 ”的住宅產(chǎn)品形式銷(xiāo)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(fēng)風(fēng)向、水面和綠化配置等因素對(duì)建筑節(jié)能的影響 ,改善熱環(huán)境。在規(guī)劃 (設(shè)計(jì)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(duì)太陽(yáng)能、季風(fēng)風(fēng)向、地形等自然因素的 利用 ,以達(dá)到節(jié)能之目的。 2） 建筑節(jié)能的三個(gè)途徑 1 增強(qiáng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能和采光效果 ,以此來(lái)減少冷氣、熱量和照明電能的消耗。 2 采用科學(xué)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(fēng)能、太陽(yáng)能及地冷、地?zé)岬?,達(dá)到減少傳統(tǒng)能源的消耗。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì) 5 2 建筑 電氣 節(jié)能 設(shè)計(jì) 原理 電氣設(shè)計(jì)包括：強(qiáng)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) (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(jì) (電話(huà)通訊系統(tǒng)、綜合布線(xiàn)系統(tǒng)、有線(xiàn)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(yīng)堅(jiān)持 3個(gè) 原則 ： 即要滿(mǎn)足建筑物照明的照度、色溫及顯色指數(shù) ； 滿(mǎn)足空調(diào)舒適性的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適、衛(wèi)生、健康的要求 ； 滿(mǎn)足上下左右運(yùn)輸通道的暢通無(wú)阻 ； 滿(mǎn)足特殊工藝的要求，如滿(mǎn)足娛樂(lè)場(chǎng)所的一些電氣設(shè)施用電，滿(mǎn)足展廳的工藝照明及電力用電等。 節(jié)能應(yīng)結(jié)合我國(guó)國(guó)情，充分考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能為了節(jié)能而過(guò)高地增加投資，增加運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)以通過(guò)節(jié)能減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的方式進(jìn)行回收。 量無(wú)謂 消耗的原則 節(jié)能的著眼點(diǎn)應(yīng)是減少能量的無(wú)謂 消耗，因此，先找出與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的能量消耗 。 再考慮應(yīng)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(xiàn)路上的有功損耗等 都 是無(wú)用的能損耗 ； 又如，針對(duì)量大面廣的照明要 求 ，應(yīng)采用先進(jìn)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(jì) 供配電系統(tǒng)功率損耗主要包括三相線(xiàn)路中有功及無(wú)功功率損耗，電力變壓器的有功及無(wú)功功率損耗等。 因此供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)緊緊圍繞供配電系統(tǒng)的損耗原理展開(kāi) ,主要集中在以下幾個(gè)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(fù)荷中心；變壓器的容量選 擇須合理，變壓器容量過(guò)大或過(guò)小都不利于設(shè)備節(jié)能；變壓器的運(yùn)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(wú)功在線(xiàn)路上的流動(dòng) ， 提高用電設(shè)備的工作效率，從而達(dá)到節(jié)能 的目的。包括合理選擇電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備型號(hào)， 提高 系統(tǒng) 自然功率因數(shù) ；通過(guò)并聯(lián)電容器、安裝移相器等措施，采取集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合等人工方式，達(dá)到提高功率因數(shù)目的。 建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì) 6 （ 3）、盡量減少 線(xiàn)路損耗， 特別注意 線(xiàn)路單位長(zhǎng)度的交流電阻、電抗和線(xiàn)路長(zhǎng)度 ， 低壓線(xiàn)路截面選擇 需合理 。 照明系統(tǒng) 的節(jié)能 設(shè)計(jì) 照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)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(gè)別設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的功率密度值的要求進(jìn)行照明設(shè)計(jì)（但有時(shí)難度較大，功率密度值往往難以達(dá)到建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目采用了照明節(jié) 電器；盡可能多設(shè)置開(kāi)關(guān)點(diǎn)，使燈具開(kāi)關(guān)控制靈活，方便、節(jié)能；大進(jìn)深房間或商場(chǎng)、大廳等大空間照明采用分區(qū)、分級(jí)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(kāi)關(guān)，室外有關(guān)的照明燈具采用光控開(kāi)關(guān)等