摘要:论文将对绿色建筑电气方面的节能设计提出思考和分析建议,阐述了关于绿色建筑的建筑要求以及电气、节能的原则和概念,结合泉州市委党校新校区的电气设计理念和思路,基于基础的配电设施、建筑内部设备节能和照明系统节能三个环节分析讨论了绿色建筑电气节能设计的原则及重点,以期帮助我国建筑行业在电气节能设计方面提出建议和参考意义。
关键词:绿色建筑;电气节能设计;供配电系统;环保
1引言
随着我国国民经济和科学技术的飞速发展,人口数量也得到了相应的增长,人口不断的增长也带动了建筑行业的飞速发展,人民群众的生活水准不断的得到提升,这就促使了我国建筑行业在电气设备中不断的增加投放和技术创新,电气设备的设计思维和安装对施工队带来的巨额的工作劳动量,与此同时给建筑带来了大量的电气能源消耗。而目前能源的不可再生与环境污染是现代化发展遇到的难题,基于这个大背景下,绿色建筑电气节能设计的概念逐渐得到了重视和发展,成为所有电气节能设计人员重点关注的方向,更是代表了全世界建筑行业发展的新方向。绿色建筑把环保和节能都融入到建筑的设计和施工中,实现了所有建筑项目的环保节能设计,而电气节能就是利用对传统电气设计技术的升级和创新,经过系统的完全和健全,逐渐实现了建筑的电气环保和绿色可持续发展道路。
电气节能是所有建筑节能环节的重点部分,建筑行业中所有能耗占比最高的就是电气系统,利用科学合理的电气节能设计和执行,可以有效的降低能耗,实现建筑资源的最合理化分配,为所有建筑居民提供高效、经济、节能、环保、绿色的生活环境,提升社会资源利用效率和经济价值。
2工程概况
论文使用泉州市市委党校新校区项目为背景调查工程,该校区身处泉州市台商投资区,东面挨着过溪村,西面是安峰山,背面挨着泉州绕城高速,南面挨着324国道福夏路。校区建筑总面积达到72775m2,其中地上59395m2,地下13380m2。该项目包含教学使用的科研楼,报告学术厅,教学楼,地下一楼餐厅,三栋宿舍,文体中心和大门。除去教研综合楼是二类高层建筑,其它的所有建筑都是多层民用的建筑类型。而所有建筑的结构类型都统一为钢筋混凝土框架一剪力墙结构,建筑耐火等级较高的是教研综合楼地上和地下设施,其余其它的建筑都是二级建筑标准。建筑的设计年限为50年,抗震设计按照7度强度设计。
3绿色建筑电气节能设计要点
3.1供配电系统节能设计
电气系统最为关建的部分就是供配电系统,该系统时刻维护着终端用电的负荷安全性能,以及保障着系统的运行经济程度,也是可以有效保障建筑实现现代化和稳定功能性的关建部分,合理优化设计建造的供配电系统是每一个绿色建筑都需要遵守的绿色设计原则。配电系统设计工作人员需要结合区域地理条件,建筑物的构造布局等其它因素,充分分析收集建筑符合的特点及用电量需求,合理的选择配电设施的具体安装位置和标准,节能方式还包含三相电设计不合理,治理谐波,提升功率因数等,都需要结合能源消耗的特点进行供电系统的节能考虑和设计施工。
3.1.1电压等级及变配电房位置确定
需要结合建筑内部的所有电量来最后确定电压的设计标准,通常的来讲,当控制功率成为确定的数值时,电压越大的情况下电流就会越小,我们可以得出计算线路能耗的计算公式:
P=I
2R=I
2R
01,
式中:
I-为线路电流;
R
0-为单位长度电阻值;
L-为线路长度。
总的来说就是电压的大小决定了电力的大小,而电流和电线的长度决定了电路的总能耗消耗,合理科学的选择电压等级就是供电诉说的半径,这样可以降低电能总损耗。依照木工工程使用的电气设备和设计容量,我们可以得出供电电压为lOkV供电,所有的用电设备需要10/0.4kV变压器后配电;总工程设计最长的供电240米,低压线路长度可以有效的降低,直接减少损耗消耗。
3.1.2三相不平衡治理
三相不平衡现象出来的原因就是因为三相负荷不对称让三相电流产生不一样的幅值,这种现象可能会严重危害线路的损耗效果,还能带来其他的后续影响,比如发电机过热,照明设施的故障,通信质量无法保证等等。只有三相平衡的时候,即相位互差值为1200的时候,才能保证电网的经济性和稳定性达到最高。但是绝对平衡的三相是不存在的,土木工程只能尽可能的控制负荷在三相智尚,最大值和最小值分别为15%和85%,同时利用自动补偿的方式。
3.1.3提高功率因数
功率因数的含义就是指用电设施或者设备在正常的使用中消耗的电功率和实际功率的比值大小,说明了电源的利用效率高低,功率数值越大损耗越小。工程中一般都是自动补偿机制,利用自动投切方式,保证功率因素和达到0.95以上,对总容量较多,负载稳定和长期运行的设备采用并联的方式相互补充,利用静止发生器抑制谐波,有效的提高了总电源的使用效率。
3.2照明系统节能设计
建筑物不可或缺的功能就是基础照明设施,照明设施的节能设计需要根据建筑物的属性和构造,结合不能降低视觉效果的基础上,尽可能的使用更高节能效率的电气照明设计,最大化的降低电能损耗,对照明设备的节能设计我们从下述两个方面展开。
一是需要建筑物在设计的时候考虑到合理高效的使用自然光线,因为日常使用的太阳能是可再生光源,在电气节能设计的同时,可以先行使用自然光作为白天的光源,合理科学的建设门窗位置,加以太阳能板和太阳能发电设备。
二是利用智能照明控制系统来提高节能的效果,节能系统可以使用自动开关设置,光线控制,分区自动控制,定时控制等综合方式达到预期的控制效果。
自动开关控制就是我们所见到的照明启停功能,可以自动控制人来灯亮,人走灯灭的效果,在建设内部所有的公共区域都可以设计这类控制方法,而且应急照明也可以按照实时的控制启动照明。
光线的调节控制是利用调节灯光的敏感程度来进行的,比如会议室开会时候的灯光控制方案,在投影到时候需要调节主照明的亮度,建筑内部需要使用显色数值不低于80 的高光效灯源,不足房间的照明需要需要满足国家设置的标准即可。
照明定制控制通常使用在大型的体育设施和办公场地,依照时间设置好照明的时光,很多的大楼都需要集中控制的方法,定时开关灯,极大的降低了能源的损耗。而照明的分区控制也可以相得益彰,每个区域的亮度和实践都可以单独设置,这样可以单独的为应急照明或者景观照明设置分组控制体系,提高了使用效率的同时也降低了电能的损耗。
3.3建筑设备节能设计
建筑设备节能设计可是在设备的选择之初参考设备参数和运行指标进行筛选,设备选型就是指需要选择合适的变压器及电梯配置,设备运行就是需要参考设备实际运行中所损耗的能源高低。
电力系统最为重要和常见的设备就是变压器,该设备可以损耗一半的电力资源,我们需要针对变压器的节能减排进行合理的筛选,在选择变压器的时候,需要遵守下述几个原因:
一是优先使用新型节能技术的变压器,比如非,合金铁芯的变压器对比传统使用的变压器损耗可以降低8成左右。
二是需要根据实际的使用场景选择合理的变压器容量。
三是尽可能的保证负荷平衡,负荷过低的情况可能产生更高的损耗。
我们从成本的角度出发去考虑当前所有的高能耗变压器是不切实际的,所以需要根据上述情况结合实际情况进行选择和筛选。
电动机是我们常见的机械动能转换为电能的设备,该设备的用电能耗可以占到全部建筑的4到6成,也是属于一个高能耗损失的设备,节能势在必行。电动机的选择需要结合实际的负荷需求,让电动机组满足实际需求,充分使用功率,降低能源浪费,电动机运行损耗降低可以从使用效率的提升和改进功率方面进行开展。
首先电动机的变频器可以根据设备的负载功率自动调节转速,在不同的转速下使用的实际功率如图1所示,可以可以得知转速只有一半的时候,电动机的功率直接下降了9成,节能效果明显,所以我们需要减肥负荷或者轻载使用可以实现更高的节能效果。
然后提升补偿电容器的功率,让线路传输的损耗降低,进而实现节能减减排。
建筑内部电能损耗较大的设备还有电梯,作为现代化建筑必备的动力设备,运行的损耗不低,所以需要在设计的时候选择电梯的承载重量和使用规律,结合变频电压的调节方法,让电梯组成并联控制,多级阶梯对应三相负荷平衡程度,对电梯的优化节能存在重要的意义。另外建筑中还存在很多的设备节能优化,比如空调和电热器具等等,这些设备都需要在选择的时候使用变频控制的方式,结合自动控制的高效,对建筑物内所有的设备进行管理,满足科学规范满足实际需求。
4绿色建筑电气节能技术意义
4.1促进科技进步
建筑实现绿色节能环保技术需要使用非常多的新型科学职能技术方式,在一定的程度上是检验新型技术的实践活动,让施工节能和科学环保融为一体,科学技术的进步让绿色建筑的电气节能设计理念与建设施工更为紧密,这也对现代科学技术的顺利应用提出了更好的要求,不断的创新技术和完善科技,让创新性设备和技术不断发展和进步,实现新老更迭,保证我国科研力量和技术一直在进步的道路上。
4.2推动经济发展
科技是我国发展的首要生产力,建筑施工绿色节能环保化可以促进科学进步,也推进了我国社会经济的飞速发展。绿色建筑的基础要求就是需要保证建筑的节能环保和经济性,每下降一些能耗对应的都是提高经济的效益,这样可以有效的节约资源使用,降低对环境的破坏,尽早完成可循还使用和闭环,让生产成本大为降低,省去巨额的环境污染治理支出,企业可以用较低的支出获得较多的利益。所以我们可以得知,绿色建筑实现电气节能技术以后可以实现效益和环境的双赢,降低了使用者的后期资金投入,实现良心循环。
5结语
我国绿色建筑发展思维相对比较落后,很多的设计原则和规范并不能直接满足节能减排的要求,电气节能设计理念还处于一个长期可持续发展道路的初级阶段,并没有直接形成一个系统的技术体系。所以我们需要完成更多的实践项目来积累节能经验,论文结合现实中完成的工程建筑,大量的查阅国内外优秀的文献和资源,结合相应的法律法规,从基础认识和含义出发,到建筑行业设计标准,再到最后的设计和应用深入总结和分析了建筑电气节能设计的必要性,如何更好的满足现代化建筑的实际需求,利用新兴技术和创新性设备的全面应用后,全面分析和研究,全方位的考虑和构建,不断的进行创新设计和完善,总结吸取以往建筑设计思路,进行科学有效的节能减排设计体系,打造更加绿色,环保,健康,舒适的居住建筑,提升人与自然的亲密程度,和谐共处。
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作者简介:宋嘉璇(1986-01-05),汉,籍贯:黑龙江省,学历:本科,研究方向:电气工程。