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摘 要：民用建筑电气节能潜力巨大, 节能总原则是消除供用电过程中不必要的电能损耗和提高电能的利用率。目前民用建筑电气节能技术尚未深入研究并形成体系, 本文亦仅从民用建筑电气节能的技术层面进行初步探讨, 望能引起重视。
关键词：电气设计；民用建筑；节能
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
我国是一个能源短缺的国家, 但能源浪费却非常严重, 节能降耗已经成为我国发展经济的一项长期的基本国策。节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题,而建筑电气节能设计的空间还很大,电气人员要提高认识, 将节能技术用到建筑电气照明设计中, 精心思考,反复斟酌,从而真正达到提高照明效率, 节约能源, 为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
一、建筑电气设计节能的原则分析
1.满足建筑物的功能
满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适性空调的温度及新风量, 也就是舒适卫生; 满足上下、左右的运输通道畅通无阻; 满足特殊工艺要求, 如娱乐场所一些电气设施的用电、展厅的工艺照明及电力用电等。
2.考虑实际经济效益
节能应考虑国情及经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的投资在几年或较短的时间内用节能效益进行回收。
3.节省无谓消耗的能量
节能的着眼点应是节省无谓的能量。首先找出哪些地方的能量消耗与发挥建筑物功能无关, 再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量,要采用先进技术使其能耗降低。因此, 节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、建筑电气设计节能具体措施分析
1.供配电系统节能设计
配电系统应从全局出发, 统筹兼顾, 按照负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模和发展规划以及当地供电条件, 选择合理供电电压和供电方式, 合理设计供配电系统, 做到系统经济合理, 简单明确, 减少电能损失, 并便于维护和管理。根据建筑布局、系统分配要求、用电设备分布等情况, 并考虑供电半径及减少电能损耗, 合理设置机房及竖井, 变配电所及供配电设备应尽量靠近负荷中心。
2.照明系统的节能措施
现代民用建筑的照明系统在满足基本照明功能的同时,也适应了灵活多变以及个性化的需要, 增加了建筑物的舒适感, 对居住环境也有一定的美化作用。設计时, 要根据不同房间不同的使用功能, 对环境美化与照明要求进行协调。充分利用自然光。自然光是绿色能源, 应该多加利用。目前利用天然光的方式有: 导光管法、光- 热- 电- 光转换法、棱镜多次反射法、平面反向镜反射法、光电效应法。设计民用建筑时, 靠近室外部分的建筑面积, 门窗尺寸应该尽量增加, 玻璃门窗透光率也应较好, 让更多的自然光照射到房间里面。
合理选用光源、灯具及附件。灯具的选择据悬挂高度而定, 一般在悬挂较高的场所, 选用高压钠灯、金属卤化物灯, 悬挂较低的场所照明采用荧光灯。在选择光源时, 应尽量减少白炽灯的数量, 而使用高效光源、照明器反射面的反射比较高的灯具。附件选择时应尽量选择低能耗的光源用电附件。民用建筑中一般采用荧光灯, 并尽可能地采用电子镇流器, 以达到节能等目的。一般民用建筑节能指标按照以下规定: 房间或场所的照明按照照明功率密度值作为照明节能的评价标准, 客厅、卧室、厨房、餐厅以及卫生间的照明功率密度目标值不宜> 6 WPm2 , 现行值不宜> 7 WPm2, 且卧室的对应照度值不宜> 75 lx。在选择光源时, 根据不同的使用场合, 选用合适的照明光源, 并且应具有尽可能高的光效, 以达到照明节能的效果, 并尽可能选用功率因数不< 0. 9 的照明光源。
2. 1 客厅的照明
客厅是家人娱乐和休闲的场所, 也是家人滞留时间最长的场所, 所以要根据家具的位置以及功能对照明器具进行布置。对照明器采用分组的控制, 根据不同的情况对照明器进行同时开启或者是部分开启。客厅的照明开关也适宜采用双控或者是多控的开关方式, 在客厅入口、卧室出口或者是沙发等多处设置, 也可以采用遥控控制的方式, 做到既方便又节能。
2. 2 书房的照明
书房的照明要满足阅读的需要, 所以要有较强的局部照明, 可以采用荧光灯或者是台灯等局部照明的方式。
2. 3 卧室的照明
卧室的灯光应柔和, 还应该设置脚灯或者是床头台灯, 主灯开关也应在床头和门口进行双控, 或者是采用遥控开关。
2. 4 厨房以及餐厅照明
由于厨房的烟雾较大, 所以应该采用带有保护罩的荧光灯具, 便于擦洗且具有较高的照明度。而餐厅的照明应柔和明亮, 能够正确地反应食品的色香味, 促进人进食的欲望。
2. 5 卫生间及公共走廊的照明
卫生间的照明要充分地考虑器具的防潮, 卫生间的外侧可设脚灯便于夜间上厕所。而对于公共走廊和楼梯间的照明灯具, 适宜安装声光控制或者是带指示灯的双控延时控制。
3.空调系统的节能措施
空调系统的耗能占电气总耗能的1P2 左右, 所以空调系统的节能设计对民用建筑电气节能设计有着非常重要的作用。在做民用建筑设计时, 要尽量将建筑结构设计得宽敞并且避免过多的凹凸。从建筑外形结构来说, 要尽可能地采用外表较小的圆形或者是方形的建筑。同时还要严格地控制门窗的数量, 在满足室内照明的前提下, 尽量减小窗户的面积, 从而减少空调的制冷负荷。在减少建筑物外表面面积以及窗墙比的前提下, 要采用合适的建筑材料降低维护结构的传热性能,以进一步地降低空调的耗能。另外设置合理的室内参数对于空调系统的节能也是非常重要的。
4.动力设备的节能措施
有效的降低电动机的电能损耗的主要途径就是提高电动机的工作效率, 或者是减少电动机的使用频率。在建筑结构中, 主要的动力设备就是电梯、水泵以及风机等以电动机拖动的电气设备, 其产生的费用占总电费的1P3 左右, 所以应该积极地采用节能型电动机, 比如高效电动机要比普通电动机节能3%左右, 但还要根据建筑的结构特点, 合理地选择电动机的荷载和容量。另外, 电动机在启动和制动的过程中所消耗的能量很大, 所以应该尽量地减少电动机启动和制动的次数。同时高层住宅还应该合理地选择电梯的速度, 对于多台电梯处在一个出入口的, 应该采用并联控制功能, 这样不仅能够减少电梯运行的次数, 同时还能够减少单台电梯的平均行程, 有效地节约电能。将多台电梯分区运行也是减少电梯耗能的有效方法。
5.降低线路损耗设计
当电能传输时, 在电路网络中就产生功率损耗,一般来说, 其与线路的长度和负载的大小相关联。因此,应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻,从而降低其损耗。其措施主要有以下几种: 线路路径的选择要合理。为减小导线长度, 线路尽可能不走弯路,尽量走直线; 合理选择导线截面积: 导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经济条件来确定。对于线路较长的电路, 在满足电流以及电压降要求的情况下,可使导线的截面积加大1 一2级; 合理确定电气用房所在的位置。其遵守的基本原理就是尽量减小供电路径。
6.合理选择变压器
变压器作为配电系统的基本设备, 其损耗大约占总耗量的6% ,合理选择变压器的容量、台数、运行方式, 合理调整负荷。季节性负荷较大或冲击性负荷严重影响电能质量时, 设专用变压器, 以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器, 实现经济运行, 减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
三、结束语
随着能源与环境问题的日益严重, 能源危机已经成为了当今世界上亟待解决的问题。目前我国的经济正在腾飞的阶段, 对于能源的消耗很大, 能源的浪费现象也相当严重, 已经严重地制约了我国经济的可持续发展。降低建筑电气能源的消耗是大势所趋, 有关资料显示, 目前我国建筑耗能是发达国家的4 倍左右, 所以建筑电气设计师在设计的过程中, 要综合地考虑建筑物的功能、实际的经济效益以及减少能源消耗这三个方面的因素。
关键词：电气设计；民用建筑；节能
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
我国是一个能源短缺的国家, 但能源浪费却非常严重, 节能降耗已经成为我国发展经济的一项长期的基本国策。节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题,而建筑电气节能设计的空间还很大,电气人员要提高认识, 将节能技术用到建筑电气照明设计中, 精心思考,反复斟酌,从而真正达到提高照明效率, 节约能源, 为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
一、建筑电气设计节能的原则分析
1.满足建筑物的功能
满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适性空调的温度及新风量, 也就是舒适卫生; 满足上下、左右的运输通道畅通无阻; 满足特殊工艺要求, 如娱乐场所一些电气设施的用电、展厅的工艺照明及电力用电等。
2.考虑实际经济效益
节能应考虑国情及经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的投资在几年或较短的时间内用节能效益进行回收。
3.节省无谓消耗的能量
节能的着眼点应是节省无谓的能量。首先找出哪些地方的能量消耗与发挥建筑物功能无关, 再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量,要采用先进技术使其能耗降低。因此, 节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、建筑电气设计节能具体措施分析
1.供配电系统节能设计
配电系统应从全局出发, 统筹兼顾, 按照负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模和发展规划以及当地供电条件, 选择合理供电电压和供电方式, 合理设计供配电系统, 做到系统经济合理, 简单明确, 减少电能损失, 并便于维护和管理。根据建筑布局、系统分配要求、用电设备分布等情况, 并考虑供电半径及减少电能损耗, 合理设置机房及竖井, 变配电所及供配电设备应尽量靠近负荷中心。
2.照明系统的节能措施
现代民用建筑的照明系统在满足基本照明功能的同时,也适应了灵活多变以及个性化的需要, 增加了建筑物的舒适感, 对居住环境也有一定的美化作用。設计时, 要根据不同房间不同的使用功能, 对环境美化与照明要求进行协调。充分利用自然光。自然光是绿色能源, 应该多加利用。目前利用天然光的方式有: 导光管法、光- 热- 电- 光转换法、棱镜多次反射法、平面反向镜反射法、光电效应法。设计民用建筑时, 靠近室外部分的建筑面积, 门窗尺寸应该尽量增加, 玻璃门窗透光率也应较好, 让更多的自然光照射到房间里面。
合理选用光源、灯具及附件。灯具的选择据悬挂高度而定, 一般在悬挂较高的场所, 选用高压钠灯、金属卤化物灯, 悬挂较低的场所照明采用荧光灯。在选择光源时, 应尽量减少白炽灯的数量, 而使用高效光源、照明器反射面的反射比较高的灯具。附件选择时应尽量选择低能耗的光源用电附件。民用建筑中一般采用荧光灯, 并尽可能地采用电子镇流器, 以达到节能等目的。一般民用建筑节能指标按照以下规定: 房间或场所的照明按照照明功率密度值作为照明节能的评价标准, 客厅、卧室、厨房、餐厅以及卫生间的照明功率密度目标值不宜> 6 WPm2 , 现行值不宜> 7 WPm2, 且卧室的对应照度值不宜> 75 lx。在选择光源时, 根据不同的使用场合, 选用合适的照明光源, 并且应具有尽可能高的光效, 以达到照明节能的效果, 并尽可能选用功率因数不< 0. 9 的照明光源。
2. 1 客厅的照明
客厅是家人娱乐和休闲的场所, 也是家人滞留时间最长的场所, 所以要根据家具的位置以及功能对照明器具进行布置。对照明器采用分组的控制, 根据不同的情况对照明器进行同时开启或者是部分开启。客厅的照明开关也适宜采用双控或者是多控的开关方式, 在客厅入口、卧室出口或者是沙发等多处设置, 也可以采用遥控控制的方式, 做到既方便又节能。
2. 2 书房的照明
书房的照明要满足阅读的需要, 所以要有较强的局部照明, 可以采用荧光灯或者是台灯等局部照明的方式。
2. 3 卧室的照明
卧室的灯光应柔和, 还应该设置脚灯或者是床头台灯, 主灯开关也应在床头和门口进行双控, 或者是采用遥控开关。
2. 4 厨房以及餐厅照明
由于厨房的烟雾较大, 所以应该采用带有保护罩的荧光灯具, 便于擦洗且具有较高的照明度。而餐厅的照明应柔和明亮, 能够正确地反应食品的色香味, 促进人进食的欲望。
2. 5 卫生间及公共走廊的照明
卫生间的照明要充分地考虑器具的防潮, 卫生间的外侧可设脚灯便于夜间上厕所。而对于公共走廊和楼梯间的照明灯具, 适宜安装声光控制或者是带指示灯的双控延时控制。
3.空调系统的节能措施
空调系统的耗能占电气总耗能的1P2 左右, 所以空调系统的节能设计对民用建筑电气节能设计有着非常重要的作用。在做民用建筑设计时, 要尽量将建筑结构设计得宽敞并且避免过多的凹凸。从建筑外形结构来说, 要尽可能地采用外表较小的圆形或者是方形的建筑。同时还要严格地控制门窗的数量, 在满足室内照明的前提下, 尽量减小窗户的面积, 从而减少空调的制冷负荷。在减少建筑物外表面面积以及窗墙比的前提下, 要采用合适的建筑材料降低维护结构的传热性能,以进一步地降低空调的耗能。另外设置合理的室内参数对于空调系统的节能也是非常重要的。
4.动力设备的节能措施
有效的降低电动机的电能损耗的主要途径就是提高电动机的工作效率, 或者是减少电动机的使用频率。在建筑结构中, 主要的动力设备就是电梯、水泵以及风机等以电动机拖动的电气设备, 其产生的费用占总电费的1P3 左右, 所以应该积极地采用节能型电动机, 比如高效电动机要比普通电动机节能3%左右, 但还要根据建筑的结构特点, 合理地选择电动机的荷载和容量。另外, 电动机在启动和制动的过程中所消耗的能量很大, 所以应该尽量地减少电动机启动和制动的次数。同时高层住宅还应该合理地选择电梯的速度, 对于多台电梯处在一个出入口的, 应该采用并联控制功能, 这样不仅能够减少电梯运行的次数, 同时还能够减少单台电梯的平均行程, 有效地节约电能。将多台电梯分区运行也是减少电梯耗能的有效方法。
5.降低线路损耗设计
当电能传输时, 在电路网络中就产生功率损耗,一般来说, 其与线路的长度和负载的大小相关联。因此,应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻,从而降低其损耗。其措施主要有以下几种: 线路路径的选择要合理。为减小导线长度, 线路尽可能不走弯路,尽量走直线; 合理选择导线截面积: 导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经济条件来确定。对于线路较长的电路, 在满足电流以及电压降要求的情况下,可使导线的截面积加大1 一2级; 合理确定电气用房所在的位置。其遵守的基本原理就是尽量减小供电路径。
6.合理选择变压器
变压器作为配电系统的基本设备, 其损耗大约占总耗量的6% ,合理选择变压器的容量、台数、运行方式, 合理调整负荷。季节性负荷较大或冲击性负荷严重影响电能质量时, 设专用变压器, 以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器, 实现经济运行, 减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
三、结束语
随着能源与环境问题的日益严重, 能源危机已经成为了当今世界上亟待解决的问题。目前我国的经济正在腾飞的阶段, 对于能源的消耗很大, 能源的浪费现象也相当严重, 已经严重地制约了我国经济的可持续发展。降低建筑电气能源的消耗是大势所趋, 有关资料显示, 目前我国建筑耗能是发达国家的4 倍左右, 所以建筑电气设计师在设计的过程中, 要综合地考虑建筑物的功能、实际的经济效益以及减少能源消耗这三个方面的因素。