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我国能源消耗现状与建筑电气的节能设计分析

2017年09月14日     中国设计师网

[导读]从1992年起,GDP开始成为我国地方政府考核和国民经济核算的核心指标。

  从1992年起,GDP开始成为我国地方政府考核和国民经济核算的核心指标。几十多年来,我国的GDP水平迅猛发展,人们生活水平也得到了较大提高。必须认识到,经济和社会建设发展的同时,带来了巨大的能源问题和环境破坏。我国的能源消耗量大,利用率低。如今,唯GDP论政绩的考核机制已退出历史的舞台。以高能耗获得高GDP的方式,已经在中国行不通。节约能源势在必行。

  建筑行业的发展牵动着我国经济发展的大动脉。建筑行业的兴起,带动了其他行业的迅猛发展。电能是建筑耗能的重要组成部分,其消耗量非常巨大。做好建筑节能,特别是建筑电气节能,显得尤为重要。

  我国能源发展现状分析

  我国的能源利用率较低,能源消耗量大。中国顶着庞大的能源包袱,产出价值却远低于世界平均水平。建筑在形成、使用过程中会消耗大量的能源,加剧我国能源压力,影响国民经济的可持续发展,并对环境产生负面的影响。我国的能源利用率还达不到世界平均水平。

  随着农村的城镇化,我国每年都有大量的建筑项目。大多数的建筑能源消耗较大,节能建筑所占的比例微乎其微。对于开发商来讲,他们最关心的是如何将新建楼房在最快的时间里卖出,实现最大利益。至于所建的建筑物是否达到节能建筑的标准,他们大都不太重视。即使将节能作为卖点,节能设计比普通设计所多出的费用,会导致楼房每平米的售价高于其他建筑,消费者是否买帐也成了开发商的顾虑。

  我国十二五规划的大纲中对节能减排有明确的要求。建筑物的设计开发必须从长远考虑,综合考虑节能与建造成本,在保证节能设计的同时,将建造成本最小化。因此,如何在考虑建筑节能的前提下,做出合理的设计,显得尤为关键。

  多数的大型公共建筑由于配备了中央空调,其单位面积能耗较高。例如大型酒店、高档的购物中心、商业办公楼等等,其建筑面积逐年增长增长。如果能做好公共建筑的能源控制,则可以节约很大一部分资源。

  现阶段我国主要以火力发电为主,火力发电是靠燃烧煤、石油、天然气等化石燃料,将化学能转化为电能。火力发电过程中,会排出大量的温室气体,同时伴有噪声、灰渣等。建筑能耗如果能得到优化,节约的电能可以创造更多的社会价值。夏季我国空调用户多,民用用电需求大,往往电厂不能同时满足民用和工业用电的需求,只能通过限制工业用电量来保证民用需求,这就是所谓的“电荒”。

  大型公共建筑的能耗较大,特别是在夏天,空调的大量使用会消耗大量的电能。

  公共建筑的节能有很大的潜力,大型公共建筑的能耗情况非常复杂,从另外一个方面讲,则是众口难调。同样一个温度,对于不同的人,有人会说冷,有人会说热,有人会说舒服。但有一点是确定的,对于一个正常人,在一个大众化的温度区间内,肯定不会感到难受。

  照明是大型公共建筑的另一主要能耗。商场需要专业的商业照明来烘托购物的气氛,宾馆需要夜景照明吸引顾客入住,办公室和综合商务楼要明亮的灯光办公。对于这些场所,更多地考虑盈利而不是节能。对于商家来讲,获得最大效益才是最终目的。但这是从个人立场出发。合理控制大型公共建筑的能耗,则是从大局出发。大型公共建筑节能的潜力大,国家相关部门可以建立奖励制度,鼓励此类场所对能耗进行合理控制。

  建筑电气节能发展中存在的问题

  我国在建筑节能方面的研究起步时间不长,传统建筑电气技术只强调其功能性和实用性,在节能环保方面考虑并不充分,而对低效高耗的设备改造又是一个工程量巨大而困难的事情。建筑电气节能存在的问题总结如下:

  1.不合理的建筑设计与普遍存在的浪费现象,导致节能效果不够明显。例如建筑外部围护结构不节能,选设备时只能选用较大容量的设备;传统建筑电气设备都是单独工作,设备之间没有沟通和联系,不利于集中优化控制。

  2.建筑中的电气设备种类不断增加,这给维护和管理带来了一定的难度,也降低了维护效率。许多电气设备没有设置必要的调节装置,设备长期处于大能耗的运行状态。

  3.过多的设备采用变频技术,给电网带来了谐波分量。

  4.照明光源、控制方式选择的不合理,导致照明系统能耗高。传统的照明已经不能满足高标准的照明要求,盲目地提高照度标准,浪费现象严重。

  建筑电气工程的节能设计是指在保证安全用电的基础上,在充分满足建筑物功能要求的前提下,采取有效措施,对变压器、空调、电动机、照明灯具、电梯等耗能系统进行实时监视和优化管理,提高设备利用率和管理水平,并对其进行有效、科学的控制与管理,提高对电能的利用率,降低项目的投资成本和运行成本,进而达到缓解资源紧张、减少环境污染的目的。现如今城市化进程不断加快,建筑建设和运行的时候需要更多的能量,其中运行时消耗最多的是电能。因此在建筑电气设计上应该对电气设计进一步深化,好需要在设计的过程中深人贯彻节能原则。

  建筑电气节能技术发展应遵循的原则

  建筑电气节能是一项系统工程,在采取节能措施时,应首先明确节能目标,

  不能盲目的为了节能而节能,应根据不同场合掌握对应节能要点,综合考虑建筑电气节能各方面的影响因素,对节能效果进行科学合理的评价。建筑电气节能应遵循以下原则:

  1.满足建筑物照明的照度、室内的舒适卫生、通道的畅通无阻以及特殊场所电气设备的用电等方面的建筑功能。

  2.结合我国实际国情考虑经济效益,不能为了简单追求节能而增加投资,造成资源的浪费,而应该使增加的投资可以在较短时间内通过采用节能措施后减少的运行费用进行回收。

  3.建筑电气节能的着眼点,应该是节约无谓消耗的电能,合理用能。首先应找出与实现建筑功能无关的电能消耗,再有针对性地考虑采取节能措施。

  建筑电气节能设计的措施

  1.供电系统的节能设计

  供电系统应当做到统筹兼顾,从全局出发,按照当地供电条件、发展规划、系统规模、工程特点、负荷性质以及用电容量,选择合理的供电方式与供电电压,并优化设计供电系统,使系统做到简单明确、经济合理,从而减少电能的损耗,且便于进行系统的管理和维护。根据用电设备的分布、系统的分配要求以及建筑布局等情况,加上对减少电能损耗与供电半径的考虑,合理地设置竖井和机房,供电设备和变配电所应当尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。

  2.照明电路的节能设计

  所谓照明电路的节能设计,就是在确保照明质量的前提下,尽可能地将照明电路中的能量损失最小化,从而使能量的利用达到最大化。照明电路的节能措施一般有:(1)正确地选择照明方式。自然光的充分利用是节省照明电路能量的一个重要方式,因此,电气设计人员在照明电路的节能设计过程中应尽可能地考虑将人工照明和自然光进行有机结合,这将大大地节省照明电路的电能损失。

  (2)合理地选择光源。根据场所不同来选择光源是进行照明电路节能设计的最基本的原则。

  (3)恰当地选择照明装置或方式。这也是相当有效的一种电能节省方法。与此同时,还可以依据不同的照明使用要求分别使用不同的节能型开关,比如卧房、病房可以使用调光型开关;公共场所和室外场所的照明可以采取集中控制或时控控制;走廊、走道等场所则可以使用节能型的声控或红外感应开关。

  3.线路损耗的节能设计

  当进行电能传输的时候,电路网络就会存在功率的损耗,通常情况下,功率损耗的大小与线路的负载以及长度有着直接的联系。所以,应当尽可能地减少线路的电阻、提高系统的功率,从而降低线路的损耗。主要措施如下:

  (1)合理地选择线路的路径及敷设方式。线路尽量走直线,以减小导线的长度。线路敷设时应尽可能敷设在通风、散热较理想的地方。

  (2)合理地选择导线的截面积。导线截面积的大小应当根据经济条件以及电流指标来确定,就较长线路的电路而言,在满足电压降与电流要求的前提下,可以将导线的截面积增加1~2级。

  (3)合理地选择电气用房的位置。电气用房位置的选定应当遵守尽可能减小供电路径的基本原则。

  4.空调系统的节能设计

  建筑能耗指的是使用建筑功能时的能源消耗,其中建筑空调与采暖所消耗的能量占总消耗能量的50%~70%。据统计,在20世纪末期我国的建筑能耗占世界建筑能耗的20%~25%。由此可见,在建筑节能过程中空调系统的重要作用。建筑电气节能技术的研发与应用是建筑系统节能以及空调系统节能的基础,节能技术的合理运用,将会为建筑电气的节能做出巨大的贡献。

  5.变压器的节能设计

  在电力系统中,变压器是一个不可或缺的设备,通过合理地选择变压器的运行方式与型号,从而减少由变压器所导致的电能损失。在较大的冲击性负荷或季节性负荷对电能质量造成影响时,通过设定专用变压器使其能够进行灵活的投切,以适应季节性负荷所带来的电能变化,减少负载运行所导致的不必要的电能损耗,最终实现电力系统的经济运行。

  6.开发新能源

  作为民用建筑电气运转的动力也是一项较为有效的节能措施。有关人员应当重视这一点,积极开发新能源。以太阳能资源为例,我国的大多数地区都具有较好的太阳能资源,在建筑设计中增加对太阳能资源的利用是实现建筑电气设备的重要举措。

  面对日益紧张的能源问题,建筑的节能研究已经得到了全世界的关注。世界各国在节能的研究上都有了很大的进展,对于建筑新材料和设计施工一级建筑节能的认证和管理方面都做出了很多不同的工作。我国的建筑节能设计也是热点之一,在建筑节能上需要结合实际情况,同时借鉴国外的先进技术,对于高层建筑的节能设计做出更多的工作,这也是未来高层建筑节能设计发展的方向。

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编辑:张柳婷

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