謝建輝

（深圳市安航電子科技有限公司）

建筑機電工程節(jié)能設計存在問題分析與相關對策

謝建輝

（深圳市安航電子科技有限公司）

現(xiàn)階段，隨著人們生活水平的提高，對于生活質量的追求也不斷提高，尤其是現(xiàn)階段資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會建設理念的不斷加深，城市發(fā)展中越來越離不開節(jié)能型建筑。為了更好地促進城市的發(fā)展，貫徹落實節(jié)能型建筑建設，推進低碳環(huán)保社會的發(fā)展，本文就目前節(jié)能型建筑建設過程中機電節(jié)能工程設計存在的問題及對策進行了探討，希望能夠對相關工作人員有所助益。

節(jié)能型建筑；機電節(jié)能；工程設計；問題；對策

現(xiàn)階段，節(jié)能減排是建筑行業(yè)的熱點問題，在建筑工程的建設過程中，如何有效實現(xiàn)建筑機電工程的節(jié)能減排目標，是貫穿于建筑設計、調試、使用過程的始終，而其中最根源的環(huán)節(jié)在于設計環(huán)節(jié)。如果建筑機電工程的優(yōu)化設計能夠有效控制不必要的能源消耗，必然能夠有效減少建筑物投入使用后的總能源消耗，減少后期運營和維護費用；這對于促進經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為此，在建筑設計過程中，對建筑工程進行必要的節(jié)能設計，尤其是優(yōu)化建筑機電節(jié)能工程的設計，具有重要的實踐意義。

1 提高建筑機電節(jié)能工程設計質量的必要性

現(xiàn)階段，世界范圍內的能源危機已然成為了全人類生存和發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，具體到我國，也毫不例外。為了有效促進能源節(jié)約，推動經濟社會的可持續(xù)發(fā)展，作為“能源消耗大戶”的建筑領域成為了節(jié)能減排工作的重點，在城市建設過程中，節(jié)能型建筑也逐漸成為了人們關注的熱點。

關于建筑的能耗，機電工程占建筑全部能耗3/4。為了有效控制建筑能耗，就應該從機電工程的節(jié)能設計階段著手，及時將最新的低能耗、高效率、技術先進、應用成熟的機電設備融入建筑機電工程初始設計之中，淘汰經濟效益、社會效益、生態(tài)效益不高的傳統(tǒng)設備，同時滿足設計方面的經濟性、安全性、可靠性、可操作性和適應性。在現(xiàn)階段的機電節(jié)能工程中，涉及到具體到機電設備的現(xiàn)狀，過大電壓偏差、三相不平衡（包括啟動元件繼電保護誤動作、變壓器三相負荷不平衡、低壓系統(tǒng)中三相電壓不平衡等）、諧波電流、暫態(tài)過電壓等均是導致建筑機電工程安全隱患、能源損耗、資源浪費的根源所在。這些問題的存在，對用電設備造成嚴重危害；由于電壓偏差過大，設備電耗會增加，損害設備使用壽命；由于三相不平衡，繼電保護裝置誤動作頻發(fā)，絕緣過熱，導致設備使用壽命周期縮短，安全運行難以保證，影響機電設備達到設計的功能目標，造成資源能源浪費；由于諧波電流的存在，設備運行溫度被迫抬高，過電壓、過電流問題加速電氣設備絕緣老化；諧波電流的流入設備時會導致整個設備過熱。它能升高設備的溫度，降低絕緣壽命，而在加熱過程中又影響整個設備。諧波的存在導致多種不良效應，如串聯(lián)、并聯(lián)諧振引起的過電壓、過電流、機械振動，從而使多種設備出現(xiàn)過熱、絕緣老化、軸扭振等問題；由于暫態(tài)過電壓，容易使處于正常工作狀態(tài)中的設備自動停止或啟動，甚至導致控制系統(tǒng)的無故非正常復位，干擾正常運行，特別是敏感電子設備，更容易受到干擾和破壞，加速老化，縮短設備的壽命周期。這些問題雖然在短時間內不會直接導致機電設備報廢，但是隨著設備服役時間的增加，日積月累下來的各種不利因素，就會對機電工程設備的正常運行造成影響：機電工程設備超負荷損害、設備高能耗低載荷、低效率運行等。能耗增加、運行效率下降均不利于節(jié)能減排目標的實現(xiàn)，嚴重阻礙了機電工程的可持續(xù)發(fā)展，而這些問題對機電工程帶來的安全隱患也是不可估量的?？傊?，失去了經濟性、節(jié)能性、安全性的機電工程，對于整體建筑工程項目的可持續(xù)發(fā)展十分不利。

2 建筑機電節(jié)能工程設計原則

2.1 保證滿足機電設備的運行條件

在建筑機電節(jié)能工程的設計中，為了有效滿足機電設備的運行條件，保證機電設備的運行動力供應，才能維系機電工程設備的正常穩(wěn)定使用，為此，必須在設計中做好以下幾點：①確保機電設備各種線路的安全性；②確保機電設備的控制方式具有科學性和合理性；③做好機電設備的防雷措施；④要做好防靜電、防浪涌、防火技術，確保建筑機電設備的運行安全；⑤確保機電設備系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能效益，降低運營維護成本。

2.2 減少損耗

在建筑物而言，設計過程中必須注意使用安全和使用功能。為了有效保證建筑工程項目投資的有效性，實現(xiàn)項目運營的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益，就必須依靠技術先進且完善的節(jié)能設備，優(yōu)化機電設備的線路選型，通過合理優(yōu)化，降低機電工程設備的運行費用和維修養(yǎng)護費用，最大限度地控制能源消耗。

2.3 負荷科學化

在建筑機電工程的節(jié)能設計中，為了保證其運行性能，就必須嚴格控制設計系數(shù)，將設備的運行荷載控制在合理的范圍內，將機電設備系統(tǒng)運行過程中的能效比維持在最優(yōu)范圍內。但是，排除一般情況后，對待特殊情況，需要采取必要的用電節(jié)能措施，優(yōu)化負荷率，降低過載率，從而實現(xiàn)設備使用的最優(yōu)化狀態(tài)，有效節(jié)約能源。也就是說，在建筑機電節(jié)能工程的設計中，必須遵循經濟性、安全性、先進性原則。

3 建筑機電節(jié)能工程設計的實證分析

以深圳市龍崗區(qū)政府投資公共建筑節(jié)能改造合同能源管理項目——海關大廈為例，本次節(jié)能項目改造涵蓋電能源消耗領域的高耗能設備技術改造和軟件環(huán)境控制技術改造；主要涉及到電力能源改造的有LED照明系統(tǒng)；中央空調系統(tǒng)運行環(huán)境優(yōu)化；空調設備技改和設備智能化管理；建筑維護結構節(jié)能（貼膜）；涉及軟件環(huán)境監(jiān)控技術的能源監(jiān)控管理的EMS系統(tǒng)。節(jié)能技術改造分別涉及海關大廈地下層和地面1～19樓層區(qū)域，海關大廈地上層72936m2，地下層6988.8m2。

海關大廈節(jié)能項目投資總額約422.74萬元。具體項目建設范圍及用能設備種類和投資改造設備系統(tǒng)種類如下：中央空調主機（27.951萬）和室內盤管風機（30.44萬）改造投資58.391萬元，在線清洗技術改造投資20.32萬元；空調水泵變頻控制系統(tǒng)，技術改造投資14.43萬元；照明系統(tǒng)LED節(jié)能燈具改造，技術改造投資223.51萬元；EMS能源分項計量監(jiān)控系統(tǒng)，技術改造投資14.11萬元。電能優(yōu)化系統(tǒng)技術改造投資91.98萬元。

通過上述實施建筑區(qū)域用能設備種類的投資技術改造，降低空調設備、照明設備、能源監(jiān)控管理設備、水資源動力設備、用能配電設備等的使用能耗。使深圳市龍崗區(qū)《海關大廈》公共機構建筑每平米能耗，在2010～2012年三年平均耗能基準線上下降20.27%，達到深圳市政府《十二五》規(guī)劃公共機構節(jié)能目標。

4 建筑機電節(jié)能工程設計的有效措施

4.1 機電設備節(jié)能設計

（1）關于空調系統(tǒng)，其能量消耗主要集中于制冷制熱能量消耗和空調循環(huán)水和暖熱風時水泵和風機所消耗的能量。為此，在設計過程中，應該從以下幾個方面入手：①對室內溫度系數(shù)進行合理化控制；②對室外新風量進行合理控制和使用；③提高自然資源的利用效率；④減少輸送系統(tǒng)的動力消耗；⑤對空調控制參數(shù)實施動態(tài)控制和調整，提高能效比。

（2）關于照明系統(tǒng)，其節(jié)能控制措施主要包括：①提高自然光的利用率；②將高效光源進行合理利用；③不同的區(qū)域，劃分不同的照度標準，并選擇最合適的燈具，并配置相應的光源控制方式。

（3）關于給排水的節(jié)能舉措，最重要的還是要搞清楚能耗的根源。建筑給排水工程中支撐水循環(huán)的電能消耗和水資源消耗是主要的能耗源頭，為此，在控制策略方面，就應該集中體現(xiàn)為：①應用先進性的節(jié)水設備；②使用變頻水泵；③積極開發(fā)和利用中水等二水資源；④預防給水管網的爆管隱患；⑤對熱水循環(huán)供應系統(tǒng)進行完善。

（4）關于電梯系統(tǒng)，其在建筑工程中的能耗問題也日益加重，為此，需要從以下幾個方面著手：①電梯拖動系統(tǒng)節(jié)能；②負載過程中動能機械能的轉化；③促進電梯系統(tǒng)的智能化。

4.2 電壓等級選擇

在建筑機電工程中，電壓等級的選擇，對于機電節(jié)能工程具有重要的實踐意義。對于城鎮(zhèn)低壓配網來說，220/380V是應用最為普遍的電壓等級，高壓配網以10kV為宜。對于特殊的企業(yè)用戶，受到用電設備種類、供電回路數(shù)量、供電距離等，確定合理的電網規(guī)劃，科學選擇電壓等級。為此，在電壓等級的選取中，小負荷用電用戶即可采用低壓電網，而對于負荷200kVA、單臺設備功率高于250kW、供電距離超過250m，負荷超過100kVA的，均采用高壓供電為宜。也就是說，在電壓等級的選擇中，應該實施動態(tài)穩(wěn)定電壓，根據(jù)用電單位的用電特性，制定合理的電壓范圍，通過該設備的模糊運算的動態(tài)控制功能繞組的調壓檔位，通過主副繞組的互感作用，將電壓控制在合理的范圍內。

4.3 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計

關于供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計，應該本著實用、簡單、配電級數(shù)少的原則，綜合考慮電負荷的分布和容量，將變壓器位置選擇在負荷深處，有效縮短低電壓供電半徑，繼而，有效節(jié)約電能，節(jié)約金屬材料的使用。為此，由于10kV具有很強的適用性，所以在實踐過程中應該加以應用。為了有效促進節(jié)能，還要做好供電范圍、線路的規(guī)劃。關于電壓器的選擇，也是供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的重點，以三相電源供電為例，其必須保證單相機電與三相電源的連接，最大相負荷和最小相負荷必須滿足既定的條件，并正確使用自動補償設備。為了有效促進供配電系統(tǒng)節(jié)能效果的提高，還應該采取相應的降低線損的措施。

4.4 諧波治理和浪涌電流回收利用

一方面，通過電抗器“通低阻高”的特點，充分利用，對電力回路中存在較大干擾的諧波電流進行治理。另一方面，要對暫態(tài)過電壓進行回收利用，充分利用補償繞組和磁化繞組，執(zhí)行電抗器的功能，通過多繞組環(huán)形交叉互連的作用，將吸收的損耗電能轉化為磁能，然后利用線圈的電磁轉化原理，實現(xiàn)電能的回收二次利用，給設備提供穩(wěn)定的電流和電壓。

5 結語

現(xiàn)階段，節(jié)能型建筑逐漸成為了城鎮(zhèn)化建設過程中的熱點。隨著低碳經濟的發(fā)展，在資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會的倡導下，必須加強建筑節(jié)能，尤其是建筑機電節(jié)能，有效提高建筑工程項目的環(huán)保價值，實現(xiàn)建筑工程項目的可持續(xù)發(fā)展。

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TU85

A

1004-7344（2016）05-0221-02

2016-2-5

謝建輝（1963-），男，主要從事建筑環(huán)境與設備安裝改造工作。