建筑機(jī)電工程節(jié)能設(shè)計(jì)存在問題分析與相關(guān)對(duì)策研究

羅文娟

摘要：現(xiàn)階段，隨著人們生活水平的提高，對(duì)于生活質(zhì)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(hù)型社會(huì)建設(shè)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(jìn)城市的發(fā)展，貫徹落實(shí)節(jié)能型建筑建設(shè)，推進(jìn)低碳環(huán)保社會(huì)的發(fā)展，本文就目前節(jié)能型建筑建設(shè)過程中機(jī)電節(jié)能工程設(shè)計(jì)存在的問題及對(duì)策進(jìn)行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員有所助益。

關(guān)鍵詞：節(jié)能型建筑;機(jī)電節(jié)能;工程設(shè)計(jì);問題;對(duì)策

1???? 提高建筑機(jī)電節(jié)能工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的必要性

在現(xiàn)階段的機(jī)電節(jié)能工程中，涉及到具體到機(jī)電設(shè)備的現(xiàn)狀，過大電壓偏差、三相不平衡、諧波電流、暫態(tài)過電壓等均是導(dǎo)致建筑機(jī)電工程安全隱患、能源損耗、資源浪費(fèi)的根源所在。這些問題的存在，對(duì)用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害;由于電壓偏差過大，設(shè)備電耗會(huì)增加，損害設(shè)備使用壽命;由于三相不平衡，繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作頻發(fā)，絕緣過熱，導(dǎo)致設(shè)備使用壽命周期縮短，安全運(yùn)行難以保證，影響機(jī)電設(shè)備達(dá)到設(shè)計(jì)的功能目標(biāo)，造成資源能源浪費(fèi);由于諧波電流的存在，設(shè)備運(yùn)行溫度被迫抬高，過電壓、過電流問題加速電氣設(shè)備絕緣老化;諧波電流的流入設(shè)備時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備過熱。它能升高設(shè)備的溫度，降低絕緣壽命，而在加熱過程中又影響整個(gè)設(shè)備。諧波的存在導(dǎo)致多種不良效應(yīng)，如串聯(lián)、并聯(lián)諧振引起的過電壓、過電流、機(jī)械振動(dòng)，從而使多種設(shè)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(shè)備自動(dòng)停止或啟動(dòng)，甚至導(dǎo)致控制系統(tǒng)的無故非正常復(fù)位，干擾正常運(yùn)行，特別是敏感電子設(shè)備，更容易受到干擾和破壞，加速老化，縮短設(shè)備的壽命周期。這些問題雖然在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備報(bào)廢，但是隨著設(shè)備服役時(shí)間的增加，日積月累下來的各種不利因素，就會(huì)對(duì)機(jī)電工程設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響：機(jī)電工程設(shè)備超負(fù)荷損害、設(shè)備高能耗低載荷、低效率運(yùn)行等。能耗增加、運(yùn)行效率下降均不利于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重阻礙了機(jī)電工程的可持續(xù)發(fā)展，而這些問題對(duì)機(jī)電工程帶來的安全隱患也是不可估量的。總之，失去了經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、安全性的機(jī)電工程，對(duì)于整體建筑工程項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展十分不利。

2???? 建筑機(jī)電節(jié)能工程設(shè)計(jì)原則

2.1? 保證滿足機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行條件

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

2.2? 減少損耗

在建筑物而言，設(shè)計(jì)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(xiàng)目投資的有效性，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，就必須依靠技術(shù)先進(jìn)且完善的節(jié)能設(shè)備，優(yōu)化機(jī)電設(shè)備的線路選型，通過合理優(yōu)化，降低機(jī)電工程設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用和維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，最大限度地控制能源消耗。

2.3? 負(fù)荷科學(xué)化

在建筑機(jī)電工程的節(jié)能設(shè)計(jì)中，為了保證其運(yùn)行性能，就必須嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)系數(shù)，將設(shè)備的運(yùn)行荷載控制在合理的范圍內(nèi)，將機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行過程中的能效比維持在最優(yōu)范圍內(nèi)。但是，排除一般情況后，對(duì)待特殊情況，需要采取必要的用電節(jié)能措施，優(yōu)化負(fù)荷率，降低過載率，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)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(jī)電節(jié)能工程的設(shè)計(jì)中，必須遵循經(jīng)濟(jì)性、安全性、先進(jìn)性原則。

3???? 建筑機(jī)電節(jié)能工程設(shè)計(jì)的實(shí)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(xiàng)目——海關(guān)大廈為例，本次節(jié)能項(xiàng)目改造涵蓋電能源消耗領(lǐng)域的高耗能設(shè)備技術(shù)改造和軟件環(huán)境控制技術(shù)改造;海關(guān)大廈節(jié)能項(xiàng)目投資總額約422.74萬元。具體項(xiàng)目建設(shè)范圍及用能設(shè)備種類和投資改造設(shè)備系統(tǒng)種類如下：中央空調(diào)主機(jī)（27.951萬）和室內(nèi)盤管風(fēng)機(jī)（30.44萬）改造投資58.391萬元，在線清洗技術(shù)改造投資20.32萬元;空調(diào)水泵變頻控制系統(tǒng)，技術(shù)改造投資14.43萬元;照明系統(tǒng)LED節(jié)能燈具改造，技術(shù)改造投資223.51萬元;EMS能源分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)改造投資14.11萬元。電能優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)改造投資91.98萬元。

通過上述實(shí)施建筑區(qū)域用能設(shè)備種類的投資技術(shù)改造，降低空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、能源監(jiān)控管理設(shè)備、水資源動(dòng)力設(shè)備、用能配電設(shè)備等的使用能耗。使深圳市龍崗區(qū)《海關(guān)大廈》公共機(jī)構(gòu)建筑每平米能耗，在2010～2012年三年平均耗能基準(zhǔn)線上下降20.27%，達(dá)到深圳市政府《十二五》規(guī)劃公共機(jī)構(gòu)節(jié)能目標(biāo)。

4???? 建筑機(jī)電節(jié)能工程設(shè)計(jì)的有效措施

4.1? 機(jī)電設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）???? 關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)，其能量消耗主要集中于制冷制熱能量消耗和空調(diào)循環(huán)水和暖熱風(fēng)時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)所消耗的能量。為此，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：①對(duì)室內(nèi)溫度系數(shù)進(jìn)行合理化控制;②對(duì)室外新風(fēng)量進(jìn)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(dòng)力消耗;⑤對(duì)空調(diào)控制參數(shù)實(shí)施動(dòng)態(tài)控制和調(diào)整，提高能效比。

（2）???? 關(guān)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(jìn)行合理利用;③不同的區(qū)域，劃分不同的照度標(biāo)準(zhǔn)，并選擇最合適的燈具，并配置相應(yīng)的光源控制方式。

（3）???? 關(guān)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(yīng)該集中體現(xiàn)為：①應(yīng)用先進(jìn)性的節(jié)水設(shè)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(yù)防給水管網(wǎng)的爆管隱患;⑤對(duì)熱水循環(huán)供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行完善。

（4）???? 關(guān)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(gè)方面著手：①電梯拖動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能;②負(fù)載過程中動(dòng)能機(jī)械能的轉(zhuǎn)化;③促進(jìn)電梯系統(tǒng)的智能化。

4.2? 電壓等級(jí)選擇

在建筑機(jī)電工程中，電壓等級(jí)的選擇，對(duì)于機(jī)電節(jié)能工程具有重要的實(shí)踐意義。對(duì)于城鎮(zhèn)低壓配網(wǎng)來說，220/380V是應(yīng)用最為普遍的電壓等級(jí)，高壓配網(wǎng)以10kV為宜。對(duì)于特殊的企業(yè)用戶，受到用電設(shè)備種類、供電回路數(shù)量、供電距離等，確定合理的電網(wǎng)規(guī)劃，科學(xué)選擇電壓等級(jí)。為此，在電壓等級(jí)的選取中，小負(fù)荷用電用戶即可采用低壓電網(wǎng)，而對(duì)于負(fù)荷 200kVA、單臺(tái)設(shè)備功率高于250kW、供電距離超過250m，負(fù)荷超過100kVA的，均采用高壓供電為宜。也就是說，在電壓等級(jí)的選擇中，應(yīng)該實(shí)施動(dòng)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(shè)備的模糊運(yùn)算的動(dòng)態(tài)控制功能繞組的調(diào)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(nèi)。

4.3? 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

關(guān)于供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)該本著實(shí)用、簡(jiǎn)單、配電級(jí)數(shù)少的原則，綜合考慮電負(fù)荷的分布和容量，將變壓器位置選擇在負(fù)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。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(diǎn)，充分利用，對(duì)電力回路中存在較大干擾的諧波電流進(jìn)行治理。另一方面，要對(duì)暫態(tài)過電壓進(jìn)行回收利用，充分利用補(bǔ)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(zhuǎn)化為磁能，然后利用線圈的電磁轉(zhuǎn)化原理，實(shí)現(xiàn)電能的回收二次利用，給設(shè)備提供穩(wěn)定的電流和電壓。

5???? 結(jié)語

現(xiàn)階段，節(jié)能型建筑逐漸成為了城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中的熱點(diǎn)。隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在資源節(jié)約型和環(huán)境保護(hù)型社會(huì)的倡導(dǎo)下，必須加強(qiáng)建筑節(jié)能，尤其是建筑機(jī)電節(jié)能，有效提高建筑工程項(xiàng)目的環(huán)保價(jià)值，實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。