建筑機(jī)電系統(tǒng)在節(jié)能減排中的關(guān)鍵作用與技術(shù)應(yīng)用

何雪東

（甘肅工程建設(shè)監(jiān)理有限公司）

1 引言

機(jī)電系統(tǒng)是建筑工程的重要構(gòu)成部分，其涵蓋了供電系統(tǒng)、空調(diào)暖通系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多個(gè)方面，集建筑功能性與美觀性于一體，直接關(guān)系到建筑工程的實(shí)用性與便捷性[1]。建筑機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要耗費(fèi)大量的電力資源、水資源，也會(huì)產(chǎn)生一定的空氣污染與水污染，在建筑機(jī)電系統(tǒng)安裝與投運(yùn)環(huán)節(jié)充分滲透節(jié)能減排理念與技術(shù)，合理使用太陽能、風(fēng)能等清潔能源改善照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)暖通設(shè)備的高能耗特性，科學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)的電壓等級(jí)，提高資源能源利用率，達(dá)到節(jié)能減排降耗的目的。

2 建筑機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能減排的意義與現(xiàn)狀

2.1 建筑機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能減排的意義

機(jī)電節(jié)能技術(shù)與措施貫穿在機(jī)電系統(tǒng)安裝與投運(yùn)的全過程中，通過機(jī)電系統(tǒng)的節(jié)能化改造與實(shí)施實(shí)現(xiàn)提高資源能源的實(shí)際利用率，減少機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行給自然環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)帶來的各類污染與破壞，推動(dòng)建筑行業(yè)向節(jié)能環(huán)保方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，助力建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[2]。同時(shí)，建筑機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能減排建立在機(jī)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，如通過電壓等級(jí)的合理選擇、照明系統(tǒng)的智能化改造、空調(diào)暖通設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化調(diào)控等提高建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適度，減少機(jī)電系統(tǒng)的日常損耗率，延長(zhǎng)機(jī)電系統(tǒng)的使用壽命，提高建筑機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.2 建筑機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能減排的現(xiàn)狀

建筑行業(yè)是傳統(tǒng)高能耗、高污染行業(yè)，機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用要求高，能耗污染也較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)建筑內(nèi)電能消耗約占建筑總能耗的80%，相關(guān)的機(jī)電設(shè)備包括照明系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、電梯等。在節(jié)約型生態(tài)城市建設(shè)理念下，節(jié)能減排技術(shù)滲透并應(yīng)用在建筑機(jī)電系統(tǒng)中，節(jié)能措施多表現(xiàn)為對(duì)建筑現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)的節(jié)能化改造，但目前機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能化措施應(yīng)用不廣泛、節(jié)能化改造效果不佳。如建筑的供水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等在節(jié)能化改造時(shí)涉及較大規(guī)模的設(shè)備更換，節(jié)能措施應(yīng)用成本較高。部分新建建筑的機(jī)電系統(tǒng)在節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用時(shí)，機(jī)電工程設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)籌性，在實(shí)際施工過程中易出現(xiàn)冷熱源尺寸配比不合理、電氣荷載分配不均等問題，影響節(jié)能減排技術(shù)在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。

3 建筑機(jī)電系統(tǒng)中的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

3.1 合理選擇電壓等級(jí)

不同的電壓等級(jí)所產(chǎn)生的電能消耗不同，如工業(yè)建筑中的大型機(jī)械設(shè)備對(duì)電壓要求較高，需要高等級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備工作，而民用建筑中的家電設(shè)備等對(duì)電壓要求較低，僅需要低等級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)冰箱、電視等家用電器工作。因此，建筑電壓等級(jí)選擇應(yīng)結(jié)合建筑功能用途以及建筑內(nèi)機(jī)電設(shè)備設(shè)施的電壓要求合理設(shè)計(jì)，如在小型城鎮(zhèn)或純民用建筑機(jī)電系統(tǒng)供電時(shí)，應(yīng)選擇220V 的低配電壓作為常用電壓，根據(jù)區(qū)域內(nèi)的特殊電壓要求另行配備10kV 高壓，確保電壓等級(jí)選擇配置的針對(duì)性與精準(zhǔn)性，提高電壓等級(jí)與機(jī)電系統(tǒng)用電需求的適配度，提高電力資源利用率。同時(shí)，高能耗機(jī)電系統(tǒng)在暫停使用時(shí)應(yīng)自動(dòng)設(shè)置電源切斷作業(yè)，有效減少機(jī)電設(shè)備在暫停作業(yè)的待機(jī)過程中產(chǎn)生的電力資源浪費(fèi)。

3.2 充分運(yùn)用清潔自然能源

清潔能源具有污染小、利用率高的特點(diǎn)，在建筑機(jī)電系統(tǒng)中充分運(yùn)用清潔能源作為設(shè)備工作的驅(qū)動(dòng)能源，可以切實(shí)降低機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的污染。

3.2.1 太陽能

太陽能是當(dāng)前建筑機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用中常見的清潔、可再生能源，如可在建筑屋面搭建太陽能光伏設(shè)施將屋頂?shù)奶栞椛滢D(zhuǎn)化為電能，為建筑機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行供電；可通過將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能在建筑供暖系統(tǒng)中加熱，或利用太陽能為給水系統(tǒng)加熱，減少建筑室內(nèi)電熱水器的使用；可引入太陽能作為自然光源為建筑室內(nèi)采光提供充足的光照度，減少建筑照明系統(tǒng)的運(yùn)行與使用[3]。

3.2.2 地道風(fēng)

地道風(fēng)是一種保持建筑室內(nèi)恒溫舒適狀態(tài)且減少空調(diào)系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能減排技術(shù)，其依托地層深處溫度恒定特性，在建筑地下空間布設(shè)地下隧道，通過地下隧道與地表建筑的溫度差形成地道風(fēng)系統(tǒng)，利用地道風(fēng)系統(tǒng)為建筑室內(nèi)降溫或加熱，替代建筑通風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的冷源與熱源，減少建筑空調(diào)系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)的使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地道風(fēng)系統(tǒng)可以加速建筑室內(nèi)空氣交換與熱量轉(zhuǎn)移，有效提高地源熱泵的性能系數(shù)，相較于空調(diào)系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行而言，節(jié)電率達(dá)80%。

3.2.3 地?zé)崮?/p>

地?zé)崮苁且环N自然熱源，通過地源熱泵充分利用地?zé)崮懿⑵溥\(yùn)用在建筑采暖供熱中，可以減少建筑內(nèi)供熱系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間使用，同時(shí)保證寒冷天氣下建筑室內(nèi)溫度的恒定性。具體應(yīng)用時(shí)，可利用地埋管作為傳熱工具，將地埋管埋在地表以下一定深度中，通過地埋管這一封閉的循環(huán)實(shí)現(xiàn)地源熱泵的冷暖能量交換與轉(zhuǎn)移，推動(dòng)建筑內(nèi)的供暖系統(tǒng)與地表以下地源熱泵系統(tǒng)之間的熱量傳導(dǎo)，可有效維持建筑室內(nèi)處于恒溫狀態(tài)，同時(shí)減少采暖供熱系統(tǒng)工作對(duì)一次性能源的消耗。

3.3 照明系統(tǒng)節(jié)能

3.3.1 選擇節(jié)能型照明燈具

建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能減排應(yīng)充分應(yīng)用節(jié)能型燈具，在保證照明系統(tǒng)光照度的基礎(chǔ)上，減少照明系統(tǒng)對(duì)電力能源的消耗。當(dāng)前常見的節(jié)能型燈具如支架節(jié)能燈、螺旋管節(jié)能燈、U型節(jié)能燈、蓮花型節(jié)能燈，不同節(jié)能型燈具的適用環(huán)境不同，如蓮花型節(jié)能燈一般瓦數(shù)較高，多應(yīng)用于商業(yè)綜合體、工業(yè)廠房等大型建筑中；支架節(jié)能燈瓦數(shù)較小，一般應(yīng)用于民用建筑的室內(nèi)照明。建筑照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑室內(nèi)空間分區(qū)與功能布局選擇適宜的節(jié)能型燈具，如臥室可選用瓦數(shù)小、照度弱的節(jié)能型照明燈具，會(huì)客廳則選用瓦數(shù)高、照度強(qiáng)的節(jié)能型照明燈具。

3.3.2 引入太陽能采光與發(fā)電

建筑照明系統(tǒng)節(jié)能減排應(yīng)充分引入太陽能作為采光光源，補(bǔ)充建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)的光照度，減少室內(nèi)照明燈具的照度以及電能消耗率。同時(shí)，可在建筑適宜位置布設(shè)太陽能電池板、安裝太陽能電池組，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為建筑室內(nèi)節(jié)能型照明燈具使用提供電能。

3.3.3 引入傳感器技術(shù)與智能調(diào)控技術(shù)

建筑照明系統(tǒng)節(jié)能減排應(yīng)充分利用自動(dòng)化技術(shù)，通過在建筑室內(nèi)布設(shè)光照度傳感器實(shí)時(shí)采集與感知室內(nèi)的亮度、光照度等數(shù)據(jù)，根據(jù)室內(nèi)不同功能分區(qū)的功能需求自動(dòng)調(diào)控節(jié)能型照明燈具的照度、柔光度等運(yùn)行參數(shù)，更精準(zhǔn)地適配建筑室內(nèi)照明需要，同時(shí)減少建筑照明系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

3.4 給排水系統(tǒng)節(jié)能

給排水系統(tǒng)節(jié)能是通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)的改造與工作流程的優(yōu)化提高水資源利用率，例如建筑給排水系統(tǒng)中常見的抽水馬桶在日常使用過程中容易出現(xiàn)滲水、漏水等問題，影響水資源利用率。將變頻水泵應(yīng)用在抽水馬桶中，通過水泵閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)馬桶抽水變速調(diào)頻，以便抽水馬桶智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，降低抽水馬桶供水量，減少水資源損耗。對(duì)于大型工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)而言，其設(shè)備運(yùn)行需要循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，用電量較大且能耗較高。對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)，利用傳感器實(shí)時(shí)采集水泵中的流量，精準(zhǔn)分析富余流量，根據(jù)富余流量自動(dòng)化控制循環(huán)水泵的回水閥門開關(guān)度，科學(xué)調(diào)節(jié)循環(huán)水的供應(yīng)壓力，為企業(yè)生產(chǎn)提供適配體量適配的能源。同時(shí)，為降低水泵能耗，可引入削切葉輪縮小水泵系統(tǒng)的葉輪直徑，可引入電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)水泵電機(jī)的工作頻率進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，有效降低出口壓力，減少循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的電能消耗。此外，可引入水輪機(jī)作為循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)，利用水能驅(qū)動(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，減少電機(jī)工作時(shí)的電能消耗。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)應(yīng)定期清洗，以免雜質(zhì)堵塞冷凝器，影響冷凝器的工作效能以及能耗情況。

3.5 空調(diào)暖通設(shè)備節(jié)能

空調(diào)暖通設(shè)備作為建筑機(jī)電系統(tǒng)中的高能耗設(shè)備，其節(jié)能減排的效用直接影響到機(jī)電系統(tǒng)及建筑的節(jié)能減排效果。在空調(diào)暖通設(shè)備節(jié)能方面，可以選用節(jié)能型空調(diào)設(shè)備與暖通設(shè)備，減少空調(diào)暖通設(shè)備的能耗率以及廢氣廢水的排放量。例如傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)備在固定的電網(wǎng)頻率下其壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，若是用戶調(diào)節(jié)空調(diào)工作參數(shù)，空調(diào)壓縮機(jī)則以較高的頻次啟動(dòng)與關(guān)閉。壓縮機(jī)反復(fù)開啟與關(guān)閉將耗費(fèi)大量的能量，更會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)部元器件磨損。針對(duì)此問題，可選用變頻空調(diào)設(shè)備，通過變頻技術(shù)有效減少因空調(diào)工作參數(shù)調(diào)整而出現(xiàn)的壓縮機(jī)反復(fù)啟動(dòng)關(guān)閉，減少壓縮機(jī)工作狀態(tài)變動(dòng)而產(chǎn)生的大量電力資源消耗，減少壓縮機(jī)工作狀態(tài)變化給其內(nèi)部元器件帶來的各種磨損與負(fù)面影響，延長(zhǎng)空調(diào)壓縮機(jī)的使用壽命。同時(shí)，空調(diào)設(shè)備的自動(dòng)化調(diào)控也可極大節(jié)省電力資源浪費(fèi)，可在建筑室內(nèi)配置溫度傳感器與濕度傳感器，利用傳感器實(shí)時(shí)采集室內(nèi)的溫度與濕度數(shù)據(jù)，并通過對(duì)室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)的分析，利用數(shù)字控制器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與控制空調(diào)設(shè)備的制冷、制熱與通風(fēng)參數(shù)，使得建筑室內(nèi)保持相對(duì)恒溫恒濕狀態(tài)，通過動(dòng)態(tài)自動(dòng)化調(diào)控減少空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)與能耗。此外，建筑節(jié)能還可以通過合理科學(xué)的建筑朝向設(shè)計(jì)、房型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空間布局設(shè)計(jì)等更好地借助自然資源，減少空調(diào)暖通設(shè)備的使用頻次。如建筑戶型設(shè)計(jì)為南北向通透型，通過南北向貫通為建筑室內(nèi)室外空氣交換提供良好的通風(fēng)條件；暖通保溫管道鋪設(shè)時(shí)應(yīng)強(qiáng)化管道固定的牢固性，確保暖通系統(tǒng)在開啟時(shí)暖通管道不會(huì)因機(jī)械振動(dòng)而出現(xiàn)管道斷裂、煤氣泄漏等問題[4]。

4 結(jié)語

在綠色建筑、節(jié)能環(huán)保等理念下，節(jié)能降耗是建筑機(jī)電工程實(shí)施的必然要求。建筑機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)當(dāng)著眼于節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用、清潔能源的利用、廢水廢氣處理與回收等方面，通過設(shè)備科學(xué)選型與節(jié)能減排技術(shù)的引入，切實(shí)提高建筑機(jī)電工程的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性。