1EPS板性能分析
EPS板的原材料是聚苯乙烯树脂,加入发泡剂、阻燃剂等添加剂,经过加热预发泡,在模具中加热而制成具有不同表观密度的闭孔结构的硬质EPS板[8-9]。EPS板具有显著的节能保温优点:质轻、导热系数低(保温效果好)、抗潮湿、密度低、易加工、价格便宜、施工性较好、隔声效果良好,环保和可再循环利用等,因此成为目前使用最多的建筑保温材料。(1)吸水性。EPS特有的内部结构致使其具有较强的抗潮湿能力。研究表明:EPS即使被埋在地下饱水层几年其吸水量也不会超过10%;除汽油外,绝大多数溶剂对EPS影响不大[10]。因此,EPS具有较好的抗老化能力。(2)密度。EPS材料的密度低,具有质量轻的优点,这对于建筑保温节能具有重要意义。EPS的密度一般为18~30kg/m3(表1),其密度大小取决于树脂的膨胀倍数[11],相比较而言,PF泡沫板、PU硬质泡沫的密度更低。(3)保温隔热性(导热系数)。由于EPS内部空腔结构,使得这种材料具有低的导热系数。研究表明:EPS的导热系数与含水率存在正相关关系,当EPS含水率为1%时,导热系数大约增大5%;当含水率为5%时,导热系数最大可增大75%[12]。但由于EPS吸水率低,具有较好的抗潮湿能力,因此,EPS仍具有较好的保温隔热性。(4)热稳定性。EPS板的最高工作温度可达80℃,一般情况下,EPS性能比较稳定;但当温度达到150℃时EPS板开始熔融;若温度持续升高,EPS板将会发生分解,并产生可燃气体,但由于EPS板中添加有阻燃剂,因此火焰不会扩散,几秒钟之内会自动熄灭[13]。(5)回收性和环保性。EPS能够回收再利用,具有良好的环保性。有多种途径回收利用EPS:(1)通过机械回收EPS重新制成XPS,或者将其热熔再生制成新的EPS使用;(2)化学回收利用,制成纸箱防水涂料、建筑涂料等[14]。
2建筑节能优化设计
2.1EPS板厚度设计
导热系数K值是指在稳定传热条件下,当墙体内外两侧温差为1℃时,单位时间内通过单位面积所传递的热量值[15]。导热系数和材料密切相关。保温节能材料的厚度变化对墙体导热系数具有差别。不同厚度的保温层EPS对同一个墙体的导热系数K和热惰性指数D值具有一定的影响。据孙海萍[15]研究,随着EPS保温材料厚度的增加,墙体导热系数K值的下降速率减低,见表2和表3[16]。从表2和表3可以看出,随着保温材料厚度的增加,热惰性指数值稳步上升(几乎恒定为0.085),而墙体导热系数值下降速率不断减小。当保温材料厚度由45mm增加至50mm时,墙体导热系数降幅不到0.05。当保温材料EPS厚度达到一定限值之后,即使厚度继续增加,不仅其表现出的保温效果也不会很明显,而且投资额度将会上升。根据我国建设部的《中国建筑技术***策》中关于建筑节能应达到65%的要求,结合上述分析,当EPS保温节能材料厚度为40mm时,墙体导热系数为0.635W/(m2•K),满足建筑节能的要求,并且节省了保温材料过厚造成的不必要投资。
2.2EPS板防火设计
建筑节能是当前建筑行业关注的热点课题,在节能的同时建筑材料的防火安全性也十分重要。在国内外由于建筑保温节能材料防火安全性问题引发的火灾事件并不在少数。因此,节能与防火安全应该“一手抓”,二者并重。EPS板的阻燃性为B2级,但是综合性能上仍存在一定的安全隐患。发生火灾时火焰从建筑窗口涌出,直接接触保温系统,未直接接触的地方受到热传递,最后内部空气发生膨胀[17]。针对火灾发生时的建筑保温系统的这些状态,提出关于提高建筑保温材料防火性能的优化设计。(1)从EPS板本体角度,在制备过程中添加阻燃剂,从而提高材料本身的防火安全性,EPS所用阻燃剂有如下种类:卤系阻燃剂,具有强的阻燃能力,种类多样,包括:十溴二苯醚、氯化石蜡、四溴邻苯二甲酰亚胺等等,目前通过一些学者的研究已经取得较好的效果[18];无机阻燃剂,阻燃效率不高,常常要和其他阻燃剂配合才能达到较好的效果;膨胀阻燃剂,包括三类组成物质:酸源、气源和碳源,郑宝明等[19]研究表明,膨胀阻燃剂具有较好的阻燃效率;黏土类阻燃剂为最近使用的新型阻燃剂,包括:斑脱石、蒙脱石等等层状黏土矿物。这些阻燃剂的添加使得EPS具有较强的阻燃能力,提高了保温系统的防火安全性能。(2)从保温系统的构造体系角度,通过对保温节能系统进行优化,从而达到提高防火安全的目的。具体采取什么措施取决于火灾时保温节能系统的稳固性和减缓或阻碍火灾扩散的能力。具体可采用的措施:防火隔离带,在墙体外部设置呈条带状的防火构造物,起到阻止火焰扩散的作用;挡火梁,在窗口设置隔火装置,起到将火焰与内部EPS板隔离的效果;采用金属固件固定,起到稳固保温层外的保护层作用。在EPS板的表层涂抹具有良好阻燃性的材料(***1),比如涂抹水泥灰或用石膏板包覆等。RalphMatalon[20]提出用一种具有特殊性质的材料,将其涂抹在EPS上形成隔热甚至到达绝热效果的保护层,从而达到阻燃的效果。与此同时,在EPS板外层涂覆这种特殊性质的材料,能阻碍热量和气流发生交换,进而达到保温节能的效果。有关实验表明:在厚度为120mm的EPS板上涂抹1mm厚的绝热材料后,其被破坏的时间由原先的1min延长至5min,在EPS板表层形成了隔热炭层[21]。
3结语
关键词:智能化建筑,电气节能,优化设计
中***分类号:F416文献标识码: A
前言:
近年来,国内在建筑电气节能领域开展了很多卓有成效的研究工作,只是在节能方案、措施制定等过程中统筹分析不够,没有对建筑内部现有系统的综合能耗实现准确分析,在节能产品选型安装或节能方案措施的实施上还存在一些不足之处。相应的基础自动化设备还普遍不足,在节能数据及运行效果的跟踪统计分析上不能实现实时动态管理,造成建筑电气系统节能产品或节能措施实施后,不能有效协调相关系统运行,预期节能效果不明显。在工程实际建设中,实施高效节能设备和自动化控制系统能够有效降低30%―50%的建筑能耗,但在能耗监控及维护管理系统上如果不够完善,建筑能耗节能系统就不能实现内部的实时调控,对建筑节能效果的调节管理也不够持续稳定。
一、开展智能化建筑电气节能的必要性
随着国民经济的迅速发展,工业、农业等生产规模在不断扩大,由此带动能源的消耗量增加,尤以建筑消耗居多,且基本上是逐年递增的变化趋势,因而减少建筑耗能问题便成为人们关心的热点话题;另外,随着能源的消耗,其带来的环境污染问题严重威胁到居民的正常生活、工作等。为改善现阶段人们的生活环境,提高生活质量等,加强建筑电气节能工作便尤为重要;此外,在我国推出建设节约型社会的号召下,节能减排问题是全民关注的共同话题,开展电气节能是实现“可持续发展”,造福于后代的重要举措。
二、智能化建筑电气节能设计需符合的准则
1)节能应在保证实现建筑物基本功能的前提下开展。开发智能化建筑物的目的即是为人们的生活提供更完整的服务,因而在进行节能优化时,需考虑到其是否影响到建筑物的正常使用,如正常的照明需要、运输通道通畅、休闲娱乐设施等正常运转等。
2)节能应在符合实际经济效益的前提下开展。节能技术的投入使用应充分考虑到实际成本问题,不能一味追求高效节能而加大投资,增加建筑物开发成本负担。因而电气设计工程师在进行节能优化时,需认真考虑节能方式的选择及其设备材料的应用,尽可能实现节能性能的优化与成本的控制。
3) 节能应满足低能耗的要求
建筑电气节能的设计就是为了节约电能损耗、高效利用能源,但是在注意低耗能的同时也要注意应用效果的满足。因此对于建筑建设中照明的照度、色温、显色指数要尽量满足舒适性空调的温度及新风量等新要求。
三、智能化建筑电气节能技术的优化措施
建筑电气节能设计与改造是使智能建筑服务水平提高的一个有效措施,不但能够发挥建筑内部各系统的功能特性,还能优化控制电气系统和设备工作状态,进而使建筑电气系统能耗得到明显降低,减轻住户的日常开销。
1.供配电系统的节能设计
对智能建筑内部用电等级和总荷载进行准确统计分析后,设计使用便捷且科学合理的建筑供配电系统,不仅能节约业主的一次性投资,使单位建筑的经济性提高;还能使建筑工程在日后使用中实现节能降耗。可以说智能建筑节能中的最关键环节就是供配电系统的节能设计,在实际设计中要注意以下三方面内容:
一是合理选择变配电所的位置,按照建筑的不同用电负荷对所需供电容量及用电等级进行准确统计,与住宅单体分布相结合,设计完成经济稳定的供配电系统。建筑区变配电所的位置要与用电负荷中心临近,不但能使建筑配电半径减小,以免出现往返长距离的供电情况,缩短供电电缆长度,使供配电系统投资成本降低;而且还能使配电线路半径缩小,有效降低线路综合损耗,使配电质量得以提高,实现其它用电设备运行高效稳定,降低能耗的作用。
二是合理布置竖井,在各层设计配电竖井、层配电箱等具置时,为便于缩短分开关配电线路长度,降低线路损耗,可将其设置到用电负荷中心。
三是变压器选择要合理,高层建筑电气节能的关键在于变压器的类型要选择合理,由于变压器正常运行时,其内部铁心叠片因电磁力线交变而发生磁滞及涡流现象,进而形成空载损耗,也就是铁损。随着材料物理相关理论的快速发展,作为新型节能材料的非晶态磁性节能材料已做为变压器铁心材料而得到广泛应用,进而形成节能的非晶合金铁心变压器。
在工程建设中常用的S11、S13等型号变压器优化传统变压器结构的改良产品,对传统叠片式铁心结构进行改变,能够使变压器铁心内磁阻减少,与传统变压器相比其空载电流可减少20%―40%,变压器功率因数明显提高,供配电系统综合线损降低,系统供电能力得到有效改善,从配电源头实现节能降耗的效果。在对上述因素进行综合考虑后,就要在设计对供配电系统后期扩容需求留有余地,要使变压器负荷率介于合理范围,一般多选择在75%―85%之间。
2.照明系统的节能设计
智能建筑在节约照明用电上不能只是通过照明灯具数量的减少或功率的降低来进行实现,而要有效利用自然光等光源。位于室外部分的建筑面积,通常多利用透光率较好的玻璃门窗等使建筑物白天照度得到增加,使开灯时间明显减少,以实现对自然光源的有效利用,达到节约电能资源的效果。能够采用自然光的建筑面积照明,可以根据建筑物照明设计中的照度标准对现场照度进行检测,并采用相应灯光控制系统对灯具照明进行自动调节,以实现不同区域对照明的不同需求。设计建筑物的夜景照明,要沟通好城市景观规划部门,不但要通过灯光的烘托效果使建筑总体风格中蕴含的文化底蕴和艺术效果得到充分体现,还要将照明结合美学、艺术等方面特点,使建筑物夜景环境具有优美、优雅、舒适的特点。设计智能建筑的照明时,还要控制好照明系统,以免对周围环境的造成光污染,在实现节能降耗的同时,还要保护好人文与生态环境。
3.合理选择无功补偿及补偿方式
通过在配电系统中设置无功补偿装置,提高了配电系统的功率因数,可显著的减少无功电流所造成的电能损耗。有条件的建筑物,可采用就地式无功补偿和集中式无功补偿相配合的综合补偿方式; 对安装容量超过 10 kW 的电机类用电设备,可在电机控制柜处就地设置无功补偿装置。对于其他设备的无功功率,在变电所低压侧进行集中补偿。需要注意的是,对于变负载的设备,其电动机端电压随负载而变化,会造成就地无功补偿装置内的电容器出现无功涌流,严重的情况会导致电机由于涌流过电压而烧毁。因此对于此类设备不应采取就地无功补偿的方式。
四、结束语
综上所述,在现代化建筑电气设计工程中,人们为了提高建筑电气设备的经济效益和工作效率,就将各种节能措施应用到其中,并且随着科学技术的不断发展,人们也在传统的节能技术的基础上进行了相应的改进,从而进一步的降低了建筑电气在运行过程中所产生的能量消耗。未来社会发展的趋势必将是建筑智能化,建筑电气智能化发展及节能是建筑发展的最基本要求,合理运用智能化和节能措施,并将两者融合在一起,不仅能满足生活舒适性和功能性,同时还能减少投资,节约能源。
参考文献:
[1]范臻.基于智能化建筑电气节能优化设计的分析[J].中国高新技术企业,2012(28):29-31.
[2]林毅宏.智能楼宇建筑电气节能现状及节能设计研究[J].自动化与仪器仪表,2011(3):33.
【论文摘要】目前,建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此,建筑节能已迫在眉睫。而优化设计是建筑节能的根本途径,优化设计不仅影响工程建造直接能源消耗,而且影响建成后使用的能耗。
目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的28%,其中最主要的是采暖和空调,占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此,建筑节能已迫在眉睫,要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此,通过优化设计来有效控制能源消耗,应得到广泛重视。
一、优化设计对建筑节能的影响
1、设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤,比发达国家高出10%~25%,水泥用量为221.5公斤,每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可达10%~20%,如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层),设计单位按常规设计为***基础,由于多层厂房荷载较大,致使***基础的单体尺寸较大,埋深较深(-3.2m),事后经其他设计人员分析如采用柱下条基,可节约大量的砼,并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗;某综合办公楼,在优化设计中,因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋,单此一项优化设计,共节约钢筋1000T,钢筋总节约率达30%左右。
2、设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比,我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年,中国的建筑能耗将达到29430亿度电,比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能,获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗,包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗,而且还影响使用阶段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等,一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系,但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合,使项目建设的全寿命费用最低,全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高,以及采暖空调设备能效的提高等等,来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化,必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。例如,在空调与采暖设备的市场上,各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同,那么通过模拟量化,计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用,消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中,为减少能耗,设计者没有采用普通的新风系统和空调系统,而是经过多次优化设计,寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境,采用了智能电动窗,很好的解决了新风问题;在场馆空调设计中(包括“水立方”和“鸟巢”)都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用,节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置,在空气处理机中采用了新型热管热回收装置,可以回收场馆排放总热量的50%,回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水,另一部分用于加热新风。
二、现阶段推行优化设计运作困难的成因
1、***府主管部门对建筑节能优化设计监控不力
长期以来,主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价,有的仅靠***纸会审来发现一些简单问题,仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题,它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加,它需要定量化。例如,人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等,但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益,从多方面影响因素出发,以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时,应增加人员配备和审查力度,对设计节能成果进行量化全面审查。
2、业主要求优化设计的意识不强
目前,业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上,而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够,只看到搞施工招标,投标价要低于标底价、施工单位要让利等,殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约;二是对建筑节能的认识不到位,没有一个节能环保绿色建筑意识。
3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力
由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系,使得节能工作缺少内在经济利益推动力,***府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全,造成***不严、监督不力,国家***策不配套,缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目,有关行***审批单位在审核初步方案时,只注重设计的建设规模和投资限额,对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析;另外,由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取,几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关,导致对设计方案不认真进行节能分析,而是追求高标准,造成能源浪费。相反,设计单位即使花费了较多的人力、物力,优化了设计方案,给业主节约了投资,也不能得到应有的报酬,有时设计费反而变少了,从而挫伤了优化设计的积极性。
三、搞好优化设计的几点建议
1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控
为保证建筑节能优化设计工作的进行,开始可由***府主管部门来强制执行,通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。***府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力,而且还需要***府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求,可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能,总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标,为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标,转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果,特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量(包括供暖、通风和热水供应)和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时,建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”,证明清楚地列出了该住宅每年的能耗,及节能等级。以上措施,必须逐步实施,特别是国有投资项目要先于执行。超级秘书网
2、以***策扶持拉动建筑节能优化设计
国家制定节能***策,并要求以多样化的经济激励等扶持举措,形成推动建筑节能的市场机制,推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予***策和资金支持,减免税费等优惠措施,并可建立评价机制,对因建造节能建筑而超支部分资金,国家应给予无偿免息贷款或奖励机制,使建筑节能优化设计以行***手段为主转向以经济手段为主。
3、开展积极有效的宣传引导工作
建筑节能***策要取得理想的实施效果,重在宣传引导。不但***府职能部门对节能***策的推行不遗余力,而且有关企业也应加入到宣传节能***策的行列。***府职能部门应免费对社会公众提供节能***策咨询、进行节能知识宣传和相关培训,以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能***策的宣传引导,大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力,从而使节能***策得到有力的贯彻实施。
【参考文献】
【关键词】智能化、建筑电气节能、优化设计
在地球能源和资源匮乏的形势下,如何在加快城市化进程的过程中实现环保节能是很多企业需要思考的重要问题。
一、智能化建筑电气节能的简述
智能化的建筑对智能控制和管理的要求比较高,而智能控制和管理质量的高低直接决定于智能化建筑电气节约能源的效能高低。当前,我们国家建筑电气企业主要是立足于能源节约这个理念来发展智能化建筑电气的,根据某项调查数据可知,在我们国家多种能源消耗中,建筑所消耗的能源所占的比重是最大的,尤其是建筑电气这一块。所以优化智能化建筑电气节能成为了我们国家建筑电气技术研发的重要内容。具体来说,实现智能化建筑电气节能需要关注其相应的供配电系统、安全管理和控制系统等,使其运转能够做到高度的自动化,这也是未来建筑电气节能发展的重要方向。
二、建筑电气实现智能化
我们知道,伴随着科学技术的不断推进与发展,智能化不再只是一个想法,而是逐渐应用到广大人民的生活、生产中,其中建筑电气行业与生产力的联系比较紧密,那么智能化就成为了建筑电气行业发展的重要趋势了。
(一)智能化建筑保证监控的有效性
在建筑电气中实现智能化可以对建筑中的各种设备进行有效地监控,具体来说,就是在使用节能的设备的时候,可以利用智能化对其运转的具体情况进行监控,看看该设备在一定时间内消耗了多少能源,然后对运转状况进行评价,根据评价结果来适当地调整节能设备的各项参数,从而尽可能地减少了能源的浪费和流失,节约了不可再生能源。
(二)智能化建筑中的网络化问题
在实现建筑的智能化过程中,还要重点考虑各种智能化设备的网络化问题,要知道,智能化建筑中的弱电体系是智能化建筑的关键部分。其中,弱电工程由通信网络体系、火灾发生警报体系、公共安全防范工体系等构成,通过改进和完善这些网络体系,可以提高智能化的准确性和灵活性。
(三)智能照明自控系统
智能照明自控系统在建筑的运用已经越来越广泛,他可以根据建筑周边的环境、声音、光线大小进行自动地调节,这种系统已经几乎实现了无人工化的程度了,一方面可以减少人力的浪费,从而减少人力成本,另一方面又可以使能源和资源得到极大地节约,避免了人工照明下的资源浪费。
三、建筑电气节能的现状分析
在文明社会建设的形势下,节能环保的理念越来越深入人心,但是在节能设备实际的使用中,却出现了不少的问题,比如由于对电流负荷计算的不准确或者是用电的数据不够齐全等使得节能设备的变压器选择出现错误,这样就会导致变压器的运转效率大大减低;智能化照明的光源选择不合理、照明的度数等参数不科学也使得照明节能的效果不明显;建筑电气的设施和节能管理系统没有很好的结合,也会使节能的效果大打折扣。另外,在一些大型的公共场所,有很多毒电气设备是二十四小时运行着的,这就使得电能的耗费十分大,比平常的建筑耗电高了百分之三十以上。有些建筑为了保持建筑物内部温度和湿度的舒适,会使用中央空调,但是这种空调的温度并不高,装机的冷量太大,散热也比较多,这无疑给空调增加了大量的负担;关于照明,很多建筑在白天的时候也开着灯,造成了不必要的浪费。可以看出,建筑电气的节能是非常必要的。
四、设计建筑电气节能时应当遵循的原则
通过对当前建筑电气节能的现状进行分析和研究,发现建筑电气节能存在着前期考擦和准备工作不到位,专业化程度不高,节能效果不佳等问题,这就要求我们在设计建筑电气节能是应当遵循下面这几个重要的原则。
(一)实际原则
在设计智能化建筑的施工方案时,很多设计人员并没有全面地掌握建筑内部的结构,也没有深入地对建筑的耗能情况进行分析,这使得建筑电气在实际的使用中节能效果不佳。因此在设计之前,务必要从实际出发,根据建筑的实际情况来制定相应的电器节能方案,同时顺利地实施各个节能的工作,保证节能工作的有序性和有效性。
(二)节能减耗原则
我们知道,建筑电气节能最大的目的就是要节约能源、减少能源的浪费,不过在这个过程中要注意不能因为一味地追求节能减耗而忽略使用的效果,这样便显得有点“因大失小”了。所以应当在保证建筑使用效果适合的前提下来尽可能地做到节能减耗,这样才能做到“双赢”。
(三)经济效益原则
有些建筑企业过分地追求节能,以至于不顾成本,对节能设备过度地投资,这就完全没有考虑到企业的经济效益。我们知道,一般智能化建筑电气节能的规模会比较大,各种设备的应用会直接影响了建筑的成本,如果毫无考虑成本的节能,企业很难长期在激烈的市场竞争中生存下去。
五、智能化建筑电气节能的优化设计
(一)优化质量安全监控系统
1、供电系统的优化
为了更好地优化质量安全监控系统,应当对供电系统采取相应的保护措施,比如利用网络智能进行保护,具体来说,就是利用互联网上的人工智能识别功能对建筑电气节能的质量和安全进行有效地监控,从而能够更加及时地发现问题,防范于未然。
2、安全防范系统的优化
对于安全防范系统优化,这就需要全面地掌握建筑电气节能有关的标准和规范,并且要了解和熟悉相关的国内外先进技术,能够将建筑电气节能技术灵活地运用到不同的建筑条件中。还要使用先进的监控系统,全程地观测节能设备的运行,通过信息的采集、整合和处理来进行有效地控制。
(二)优化智能化控制系统
智能化控制系统的优化主要包括了智能化控制策略、智能化控制管理手段、智能化数字精致管理器和智能化控制网络系统这四个部分,下面就以暖通空调系统为例子来解释各种节能技术的优化设计问题。智能化管理手段是为了给用户创造更加舒适的生活环境,因此工程师可以安装和管理控制面板上的设备零部件,从而更好地对暖通空调的运转进行控制。其次是智能化控制策略,DDC是比较常用的一种控制和管理方法,一般来说,空调数字控制器参数的大小与空调设定的时间长短呈现出相反的关系,那么我们就可在空调送风的管道以及建筑物内部装上温度传感器,通过这两个方面的控制方法,增强系统对温度的感应。第三是智能化数字控制器,它是根据不同的建筑来选择不同的DDC,比如可以在冷冻室安装比较大型的控制设备,而对空调通风机便可以安装较小型的控制设备。最后是智能化网络,可以根据建筑工程的不同类型以及拓扑构架在网络中的作用来选择不同的控制网络,构建楼层分层化、多极化的网络控制模式。
参考文献:
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[3]曾小阳.智能化建筑电气节能优化设计的相关分析[J].科技风,2013,16:156.
心的位置,以缩短供电半径,降低线路损耗,减少电压损失,满足供电质量的要求。供电干线半径应控制在200m
,当供电容量超过500kW(计算容量),供电距离超过250m时,宜考虑增设变电所。
2.供配电系统应尽量简单可靠,同一用户,高压配电级数不宜多于两级,变压器二次侧至用电设备见得低压配电级数不宜超过三级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗?由两路电源进线供电的系统,宜采用两路电源同时运行的方式,以减少正常运行时的线路损耗?
3.合理选择供电电压?同等情况下,电压越高,损耗越小。城镇的高压配电电压优先采用10kV,特殊情况下,可采用6kV,低压配电电压应采用220V/380V。当用电设备功率在250kW及以上或需用变压器在160kVA及以上者,宜采用10kV供电。对于大型公用建筑的冷水机组,条件许可时,应尽量采用10kV(或6kV)冷水机组,以利节能?
4.减少线路能量损耗,合理选择电缆?导线截面?在满足允许载流量?运行电压损失等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗.减少投资和节约有色金属等方面综合考虑?
5.合理选择变压器?电力变压器应选用S11型及以上非晶合金等节能环保.低损耗和低噪声的变压器?注重提高设备运行的负荷率,尽可能使变压器处在经济运行状态?部分对供电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器?在选择变压器容量和台数时,应根据负荷变化情况,综合考虑投资和年运行费用,选取容量与电力负荷相匹配的变压器?
6.降低电动机电能损耗,提高电动机效率。根据负荷特性选择合理高效的电动机,提高电动机工作效率和功率因数。功率较大的电动机壳采用变频调速器(消防设备除外),减少电机轻载和空载运行。采用软起动器,使电机启动平稳,减少对电网电压的冲击。
7.合理提高供配电系统中的功率因数。正确合理的选择电动机.变压器的容量及照明灯具的镇流器,降低线路感抗,采用正确的电线?电缆敷设方式,提高用电单位的自然功率因数?若自然功率因数达不到接入电网要求时,应进行无功功率补偿,提高功率因数,减少能耗?
8.谐波治理?配电系统的合理设计.用电设备的正确选型对于提高电能使用效率至关重要?选用Dyn11变压器,设置滤波或隔离滤波装置?合理选择中性线截面等措施抑制谐波,提高电能质量?
二、动力系统的节能措施
在建筑中,家电和电力设备的使用都离不开电动机,它的能耗相当大,提高它的工作效率可以有效地减少电动机的能耗。具体可以采用以下几种方法:
1.根据电动机的负荷大小合理地选择电动机的型号,这就要求对电动机的负荷需求事先进行评估。
2.尽可能地使用高效率的电动机,以减少电动机的空载消耗和负载消耗,提高电动机的工作效率。
3.对电动机的控制方式加以改进,提高其运行效率。另外,还要注意发动机的质量,保证电能消耗的计算的准确性。
三、照明系统的节能措施
照明系统节能的关键就是在不降低照明质量的情况下,力求减小照明系统中损耗的光能。可以考虑使用以下几种方法:
1.充分利用自然光。自然光是绿色环保的清洁能源,在设计中要充分加以利用,比如增加靠近室外部分的门窗尺寸等,保证建筑物在白天利用自然光可获得稳定的照明条件。这样一来,可以很大程度的节约照明能耗,也利于提高室内的温度,进一步降低建筑的能耗。
2.根据建筑的各个部分照明的需求,合理选用照明灯具,采用各种节能开关。
3.尝试性地使用太阳能技术及相关产品。太阳能技术的开发利用,可节约资源.保护生态环境,在节能减耗方面具有重大的意义。
四、暖通空调控制系统的优化设计
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的 50%以上,系统节能潜力巨大。目前,暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统。BA 系统是智能建筑的特征之一,也是建筑节能的有效途径之一。
1.BA系统 简介。BA系统是通过中央计算机系统的网络,将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来,集中完成分散的操作和综合监控。系统中各子系统或设备应采用相同的通信接口,使用公开的通信协议,使系统具备集成和互操作能力。 2.节能控制优化设计。BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位,对系统的结构
和参数进行最佳匹配,使整体效能最佳。从整体上讲,暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略:(1)机电设备启停优化控制;(2)变风量.变流量系统最优控制;(3)冬夏季部分负荷时水泵分设控制;(4)与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;(5)参数设定节能控制,包括温度标准设定.焓值控制.利用室内CO2浓度控制新风量等。
3.用户管理系统。用户管理系统主要用于以下几个方面:(1)高压监测功能。监视10kV 高压配电柜进线.出线和母联断路器的开关状态及故障报警;(2)低压监测功能。实时检测回路的电流.电压.有功功率.无功功率.功率因数.频率.有功电能.无功电能等电参数;(3)设备维修功能。根据历史记录.实际运行状况和检修条件,为设备检修提供建议;(4)预警记录功能。设定各电量参数的上下限值,在事故发生前提前报警,并根据不同类型的报警信号发出不同声音;(5)节能增效功能。通过调整尖峰谷平用电时间,优化电费成本;均衡负载,优化能耗分配。
五、建筑设备自动化管理控制系统的应用
随着计算机网络.信息通信.自动化控制.显示及计算机软件等技术的发展,建筑设备的自动化管理控制系统的性能日趋优异,逐渐成为建筑控制能源损耗的有效手段。通过建筑设备自动化管理控制系统的应用,可以对建筑物内部的采暖通风.给排水和热水供应等系统的运行进行能效管理,确保各个设备系统安全稳定的运行,在正常发挥建筑物功能的情况下最大限度地降低能源消耗。我国智能建筑设计时经常将整个项目交由集成商负责,而他们并不了解智能建筑设计程序和全过程,没有太多的经验和专业知识,设计的东西经常不符合建筑要求,有些甚至有很大危险。这样的运行环境下,电气自动化这一安全性要求极高的项目在智能建筑中的应用定会受到严重阻碍。
六.结论
对于电气设计人员而言,在工程设计中要不断总结经验,深入调查研究,把握成熟的新技术.新设备信息,逐步加以推广应用。既要采 用高科技的.联动控制的节能技术,也应重视行之有效的传统的.分立的节能方案;既重视大范围.大容量的节能大户,也不应忽视局部.点滴的节能功效。将电气节能技术充分运用到建筑电气设计中,真正达到提高效率,节约能源的目的。
参考文献:
关键词:建筑电气;节能;优化设计
Abstract: this paper mainly to the building electrical energy saving optimization design method is discusd.
Keywords: electrical building; Energy saving; Optimization design
中***分类号: TU855文献标识码:A 文章编号:
一、供配电系统的节能
供配电系统的节能主要通过减少线路损耗、提高功率因数、平衡三相负荷、抑制谐波等措施实现。根据用户的建筑性质、负荷等级、用电容量、工程特点、系统规模,合理设计供配电系统,使系统在最佳状态下运行。
1、根据用电负荷的容量及分布,将变配电所设计在靠近负荷中心的位置,以缩短供电半径,降低线路损耗,减少电压损失,满足供电质量的要求。供电干线半径应控制在200m
,当供电容量超过500kW(计算容量),供电距离超过250m时,宜考虑增设变电所。
2、供配电系统应尽量简单可靠,同一用户,高压配电级数不宜多于两级,变压器二次侧至用电设备见得低压配电级数不宜超过三级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。由两路电源进线供电的系统,宜采用两路电源同时运行的方式,以减少正常运行时的线路损耗。
3、合理选择供电电压。同等情况下,电压越高,损耗越小。城镇的高压配电电压优先采用10kV,特殊情况下,可采用6kV,低压配电电压应采用220V/380V。当用电设备功率在250kW及以上或需用变压器在160kVA及以上者,宜采用10kV供电。对于大型公用建筑的冷水机组,条件许可时,应尽量采用10kV(或6kV)冷水机组,以利节能。
4、减少线路能量损耗,合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合考虑。
5、合理选择变压器。电力变压器应选用S11型及以上非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器。注重提高设备运行的负荷率,尽可能使变压器处在经济运行状态。部分对供电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器。在选择变压器容量和台数时,应根据负荷变化情况,综合考虑投资和年运行费用,选取容量与电力负荷相匹配的变压器。
6、降低电动机电能损耗,提高电动机效率。根据负荷特性选择合理高效的电动机,提高电动机工作效率和功率因数。功率较大的电动机壳采用变频调速器(消防设备除外),减少电机轻载和空载运行。采用软起动器,使电机启动平稳,减少对电网电压的冲击。
7、合理提高供配电系统中的功率因数。正确合理的选择电动机、变压器的容量及照明灯具的镇流器,降低线路感抗,采用正确的电线、电缆敷设方式,提高用电单位的自然功率因数。若自然功率因数达不到接入电网要求时,应进行无功功率补偿,提高功率因数,减少能耗。
8、谐波治理。配电系统的合理设计、用电设备的正确选型对于提高电能使用效率至关重要。选用Dyn11变压器,设置滤波或隔离滤波装置。合理选择中性线截面等措施抑制谐波,提高电能质量。
二、动力系统的节能措施
在建筑中,家电和电力设备的使用都离不开电动机,它的能耗相当大,提高它的工作效率可以有效地减少电动机的能耗。具体可以采用以下几种方法:
1、根据电动机的负荷大小合理地选择电动机的型号,这就要求对电动机的负荷需求事先进行评估。
2、尽可能地使用高效率的电动机,以减少电动机的空载消耗和负载消耗,提高电动机的工作效率。
3、对电动机的控制方式加以改进,提高其运行效率。另外,还要注意发动机的质量,保证电能消耗的计算的准确性。
三、照明系统的节能措施
照明系统节能的关键就是在不降低照明质量的情况下,力求减小照明系统中损耗的光能。可以考虑使用以下几种方法:
1、充分利用自然光。自然光是绿色环保的清洁能源,在设计中要充分加以利用,比如增加靠近室外部分的门窗尺寸等,保证建筑物在白天利用自然光可获得稳定的照明条件。这样一来,可以很大程度的节约照明能耗,也利于提高室内的温度,进一步降低建筑的能耗。
2、根据建筑的各个部分照明的需求,合理选用照明灯具,采用各种节能开关。
3、尝试性地使用太阳能技术及相关产品。太阳能技术的开发利用,可节约资源、保护生态环境,在节能减耗方面具有重大的意义。
四、暖通空调控制系统的优化设计
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的 50%以上,系统节能潜力巨大。目前,暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统。BA 系统是智能建筑的特征之一,也是建筑节能的有效途径之一。
1、BA系统简介。BA系统是通过中央计算机系统的网络,将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来,集中完成分散的操作和综合监控。系统中各子系统或设备应采用相同的通信接口,使用公开的通信协议,使系统具备集成和互操作能力。
2、节能控制优化设计。BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位,对系统的结构和参数进行最佳匹配,使整体效能最佳。从整体上讲,暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略:(1)机电设备启停优化控制;(2)变风量、变流量系统最优控制;(3)冬夏季部分负荷时水泵分设控制;(4)与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;(5)参数设定节能控制,包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
3、用户管理系统。用户管理系统主要用于以下几个方面:(1)高压监测功能。监视10kV 高压配电柜进线、出线和母联断路器的开关状态及故障报警;(2)低压监测功能。实时检测回路的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等电参数;(3)设备维修功能。根据历史记录、实际运行状况和检修条件,为设备检修提供建议;(4)预警记录功能。设定各电量参数的上下限值,在事故发生前提前报警,并根据不同类型的报警信号发出不同声音;(5)节能增效功能。通过调整尖峰谷平用电时间,优化电费成本;均衡负载,优化能耗分配。
五、建筑设备自动化管理控制系统的应用
随着计算机网络、信息通信、自动化控制、显示及计算机软件等技术的发展,建筑设备的自动化管理控制系统的性能日趋优异,逐渐成为建筑控制能源损耗的有效手段。通过建筑设备自动化管理控制系统的应用,可以对建筑物内部的采暖通风、给排水和热水供应等系统的运行进行能效管理,确保各个设备系统安全稳定的运行,在正常发挥建筑物功能的情况下最大限度地降低能源消耗。我国智能建筑设计时经常将整个项目交由集成商负责,而他们并不了解智能建筑设计程序和全过程,没有太多的经验和专业知识,设计的东西经常不符合建筑要求,有些甚至有很大危险。这样的运行环境下,电气自动化这一安全性要求极高的项目在智能建筑中的应用定会受到严重阻碍。
六、结论
对于电气设计人员而言,在工程设计中要不断总结经验,深入调查研究,把握成熟的新技术、新设备信息,逐步加以推广应用。既要采用高科技的、联动控制的节能技术,也应重视行之有效的传统的、分立的节能方案;既重视大范围、大容量的节能大户,也不应忽视局部、点滴的节能功效。将电气节能技术充分运用到建筑电气设计中,真正达到提高效率,节约能源的目的。
参考文献:
[1]郎超.合理利用新技术为建筑电气节能服务[J].民营科技,2012,(4).
本文发布于:2023-07-29 02:05:51,感谢您对本站的认可!
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