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關鍵詞:節能設計優化存在問題技術措施
中圖分類號: TE08文獻標識碼: A
建筑設計同環境保護、節能是緊密相連、密不可分的,我們要不斷發展、優化建筑設計,使其為建設建筑提供良好的藍圖,在設計優化中采用一些技術,并且通過這些技術措施,使建筑物達到內外的能量平衡,將對環境的保護起到非常重要的作用。建筑設計優化的目的是為了更好地提高人類居住環境的質量,同時也是為了更好地使建筑物融入到自然界中,對自然環境的破壞也降到最低,努力使自然界達到平衡。所以在設計中,應充分考慮利用自然界中的可再生資源,對這些可再生資源充分加以利用,提高這些可再生能源的利用率,逐步取代傳統的高能耗的設施,優化建筑設計參數,使建筑物能更好地為我們服務,滿足人類日益高漲的居住要求,對于一些高能耗的設施堅決進行淘汰,轉而采取一些更為先進的環保設施來為建筑物服務。
一 當前我國建筑節能設計存在的問題
1 建筑節能的意義認識不夠
能源是人類賴以生存和發展的基本條件,隨著世界性的能源短缺,節能問題已經上升到戰略高度。近幾年來,經濟的飛速發展,能源的緊張形勢在我國尤為嚴峻,已經成為可持續發展的瓶頸,威脅到國家的穩定和安全。而建筑節能占全國總能耗的比例已經達到1/3以上,數量巨大,浪費驚人,所以積極推進建筑節能,對于促進能源節約和合理利用,緩解我國能源供應與經濟社會可持續發展的矛盾,有著舉足輕重的作用,也是保障國家能源安全、保護環境,提高人民群眾生活質量,貫徹落實科學發展觀的一項重要舉措。
2 建筑施工圖中建筑節能設計存在的幾方面問題
(1)施工圖中建筑節能專項說明不完整
節能專篇應是一個完整的篇章。少數設計單位節能專篇設計簡單,不能完全反映建筑節能的相關技術要求。節能專篇應包括:設計依據;當地建筑設計有關指標參數;當地采暖建筑各部分圍護結構傳熱系數限值及設計值;當地建筑對門窗、氣密性的要求;當地圍護結構傳熱系數的修正系數N值;本工程有關的節能計算參數及公式;節能設計表格;結論及建議。
(2) 節能構造在建筑節能設計說明中不夠具體
某些工程外墻同時采用兩種以上的外裝飾材料時,關于外墻保溫構造僅在節能設計登記表中說明某材料及厚度是不能完全表達清楚的;采暖與非采暖空間之間的隔墻、樓板的保溫設計說明不明確;公共建筑外窗因朝向不同其傳熱系數的要求不同。當建筑物的窗墻面積比大于0.4時,外窗的窗框材型、玻璃類型、中空形式都有特殊要求,不能在節能登記表中一概而論。
(3)節點詳圖繪制不完整,說明表達不清楚
在計算窗墻面積比時,玻璃幕墻后部的梁、柱、窗欄墻等實體應按外墻的傳熱系數限制的要求做保溫處理,而設計施工圖很少做說明交代;對于詳圖中的陽臺、凸窗、空調外機擱板、女兒墻、挑檐、外門窗洞口周邊側墻等部位,保溫構造做法說明表達不清。
(4)對于玻璃幕墻、金屬及石材幕墻、玻璃采光頂等做二次設計的內容時,對其節能設計如傳熱系數、氣密性指標未做明確說明。
(5)建筑設計說明中的建筑做法與建筑節能專篇中各項做法相矛盾,使施工單位無法施工。對于一些細節設計,如:外窗和透明幕墻氣密性等方面的要求,外門窗框與門窗洞口之間的縫隙、外門窗洞口周圍的外側墻面、外墻外挑構件、陽臺、不采暖樓梯間單元門、層間樓板等部位均應表達完整,不可漏掉,正是這些細節的完善才保證節能設計的建筑的質量。
二 建筑節能設計采取的技術措施
(1)建筑物的室外部分,尤其是建筑物的外立面,應該拋棄傳統的做法,轉而采取增加保溫層的做法,對建筑進行節能控制。同時對于外窗等,淘汰原來的單層玻璃,采取更為先進環保的雙層中空玻璃,或者是斷橋鋁合金等,使得建筑物更加節能環保。同時還應該在設計中盡可能地減少飄窗的使用,減少一些較大窗戶的設置,外窗的設計應在滿足日照的前提條件下,盡可能地不選用大窗戶,從而減少能源的浪費,達到節能、環保的目的。在建筑物的外立面整體效果中,盡可能不使用霓虹燈,避免造成光污染,也避免造成電能的浪費。另外,可同時在外墻面上采取掛設綠色植物的方式,以達到冬暖夏涼的作用,還可減少暴風驟雨對墻面的侵害,起到節能環保的作用。在建筑物外立面顏色的選用上,應首先選取顏色較淺的。
通過這一系列的措施,最終都可以使建筑物達到保溫的功效,同時也可大大地降低空調的使用率,減少二氧化碳的排放,減少對自然環境的破壞。
(2)建筑物室內方面應分清主要和次要,對于人們長時間所處的環境,所采取的節能環保措施就更加重要了。隨著現代社會的發展,競爭壓力的增大,現今人們的生活重心逐步轉移到了臥室,所以如何能將臥室布置在通風和日照均為最佳的位置,充分利用自然界的各種資源,將對建筑物所需的能耗產生直接的影響。因此,室內戶型設計的布置尤為關鍵,應在建筑條件允許的情況下逐步淘汰室內布置不合理的戶型,通過各種技術參數的對比,重新布置戶型、優化戶型,最大限度地利用陽光,在照明、采暖方面盡可能地降低對自然界的破壞。
(3)在我國北方地區,冬季建筑物如何采暖一直是可以優化設計的方面。由于傳統暖氣片采暖方式本身的局限性,加之一些家庭在裝修時為了美觀,刻意地對暖氣片采取遮蓋,這樣采暖效果就會大大降低。如果采用更為先進的地暖供熱,就可以解決上述問題,更好地節約能源。如果一些舊的建筑物無法改變采暖方式,仍然采用傳統的暖氣片,則應盡可能地將暖氣片全部在外,最大限度地發揮其散熱性;為了視覺上更為雅觀,建議采用一些藝術造型的暖氣片,這樣既滿足了節能的需要,也美化了室內的居住環境。
(4)在日常照明方面,在滿足室內居住環境的前提下,不建議采用照度大的燈具,應根據房屋的實際使用情況采用照度適中的燈具,建議選用更為節能環保的 LED 燈;對于一些公共建筑,建議采用較為先進的 LED 燈;對于一些走廊、衛生間等不很重要的場所,采取聲控加光控的感應器控制燈具,更好地節約能源。
(5)在室內的用水方面,建議采取節能型的設備。建筑物在條件允許的情況下盡可能地采取太陽能,舍棄傳統的電熱水器,從而避免水資源的浪費以及電能的浪費。對于一些公共建筑,在使用水資源方面,對用水量較大的場所應提倡使用中水,如沖洗衛生間等,這樣就可以大大地減少水資源的浪費。只有從多個方面嚴格做起,從自我節約做起,從設計理念優化做起,提高思想認識,通過對建筑物的優化設計,才能達到環保節能的目的。
結語:
在當今社會,節能環保的意識已越來越深入每一位居民的思想中,人們也越來越愿意為節能環保事業貢獻自己的一份力量。筆者認為,只有在高舉節能環保的旗幟、堅持貫徹落實節能環保的思想下所進行的建筑設計活動,才能使人與自然達到充分的和諧,才能更好地保護我們的居住環境,才能更好地實現資源的可持續利用。同時,只有堅持對建筑節能設計進行不斷的更新、探討、研究,不斷地總結經驗教訓,不斷地提高思想意識,長此以往地完善設計,才能在提高建筑物居住舒適度的同時將建筑物對環境的危害降到最低。我們的設計人員在環保節能中應充分發揮帶頭人的作用,不斷地研究更為先進的節能設計方案,努力使人與自然更好地結合在一起,為我們國家的環保節能事業盡自己的一點力。
參考文獻:
關鍵詞:建筑節能;設計重點;優化
1、建筑節能發展現狀
面對能源短缺問題,我國積極倡導節約能源、可持續發展,建設部將建設節能型建筑納入今后城市建設的重點發展方向,相關的指引、標準和法規相繼出臺,要求將建筑設計與建筑微氣候、建筑技術和能源的有效利用相結合。《民用建筑節能設計標準》規定通過在建筑設計和采暖系統設計中采用有效的技術措施將節能率從原來的50%提高為65%,對圍護結構的技術與產品、部品以及供熱系統的要求提高到一個新水平。
優化節能設計方法從本質上要求設計者從整體綜合設計概念出發,根據大范圍的氣候條件影響,針對建筑自身所處的具體環境氣候特征,重視利用自然環境創造良好的建筑室內微氣候,以盡量減少對建筑設備的依賴。但在實際操作中,設計者習慣于以往的設計思路,只考慮建筑、結構及水暖等方面的合理與否,并不用心去考慮節能的問題,因此實際的節能效果普遍達不到設計標準的規定,建筑能耗仍然處于一個很高的水平,形勢不容樂觀。
在我國既有城鄉建筑中,只有3.2億m2房屋是節能建筑,尚不足全國既有建筑的1%;在每年新竣工的建筑中,節能建筑面積不到1億m2,尚不足竣工建筑面積的5%。以居民住宅能耗與建筑業能耗為例(居民住宅能耗近似地以綜合能源平衡表中居民生活能耗表示,建筑施工能耗以建筑業能耗表示), 我國建筑節能設計雖然已經得到政府主管部門的高度重視,但歷年的能耗數據卻反映出其實施結果令人擔憂。
2、建筑節能設計重點
2.1整體環境規劃
建筑選址、朝向、間距以及相互組合關系是整體綜合環境規劃的設計重點。合理的選址和布局對建筑節能的影響很大,應綜合考慮氣候、地質、水質、地形及周圍環境條件等相關因素加以確定;適宜的外部環境能使建筑在其整個生命周期中保持良好的微氣候環境,為建筑節能創造條件,同時維持整體生態環境的平衡;主要朝向應迎合當地夏季的主導風向,使住區內風速流暢,有效加強建筑物與空氣的熱交換,提高居住的舒適度。由于太陽高度角和方位角的變化規律,我國大部分地區以南北向或接近南北向布局為宜,與東西朝向的建筑物相比,南北朝向的建筑物在夏季可以減少太陽輻射的熱,冬季可以增加太陽輻射的熱,從而節約了建筑保溫所需的能耗,是最有利的建筑朝向。
2.2單體節能設計
2.2.1合理的建筑體形與空間組織
合理的建筑體形能夠減少建筑物與外界的熱量交換,在其他條件相同時,建筑的體型系數(外表面積和外表面積所包的體積之比)對建筑能耗的影響非常顯著,其值越大,單位面積散熱量越大,對節能不利。從降低建筑能耗的角度出發,應將體形系數控制在一個較低的水平上,但體形系數還與建筑造型、平面布局、采光通風等緊密相關,體形系數過小將對建筑使用功能造成一定影響,因此應權衡利弊,合理確定。合理的空間組織設計應在充分滿足建筑使用功能要求的前提下,對建筑平面進行豎向、橫向的合理分隔,以改善室內的保溫、通風、采光等環境,達到節能舒適的目的。
2.2.2門窗的節能設計
在建筑保護結構中,門窗的保溫隔熱能力差,門窗縫隙是冷風滲透的主要渠道,因此解決好門窗節能的問題是節能工作的一個重點。門窗的節能設計應主要考慮:由于采暖耗熱量隨窗墻面積比的增加而增加,因此可在采光允許的條件下控制建筑不同朝向的窗墻面積比并在夜間設置保溫窗簾、窗板;對門窗的相對位置及開啟方式進行合理安排,以便組織穿堂風通過;設置可調節的活動遮陽(如遮陽棚、窗蓋板、窗簾、熱反射簾或自動卷簾等),減少夏季太陽輻射的熱,增強冬季的熱;提高門窗制作質量,對金屬窗框進行斷熱處理,加設密封條以加強門窗的氣密性,選擇高性能的建筑門窗材料和幕墻技術,適當選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃等節能玻璃品種。
2.2.3墻體的節能設計
墻體能夠達到保暖的效果,就能夠實現能量的損耗減少,從而達到節能的目的。墻體保溫分為內保溫和外保溫兩種,相對于墻體內保溫而言,墻體外保溫的保溫效果更理想,可完全避免熱橋,還可以起到保護墻體的作用,延長墻體的使用壽命,因此采用墻體外保溫是在經濟條件允許的情況下較好的選擇。對于加強墻體的外保溫設計,最直接有效的方法就是采用節能型建筑材料,利用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內來實現墻體熱阻的提高,在一定程度上能有效地避免室外氣候變化對墻體內部溫度變化的影響,使結構主體壽命延長;也有利于消除或減弱冷、熱橋的影響,避免室溫發生較大的波動。同時墻體的節能設計還應適應氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施,能夠改善微氣候環境條件的特殊構造也應作為考慮的重點。
2.2.4屋頂的節能設計
屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,由于太陽直射和大氣長波輻射的雙重作用,冬季散熱量大、保溫性能較差,夏季吸收大量輻射熱、室內氣溫過高。屋頂的節能設計應注重冬季保溫、夏季通風隔熱,常用的技術措施要點為:①采用架空隔熱屋面、淺色屋面、種植屋面、通風屋面、蓄水屋面等,隔離太陽輻射熱,減少陽光直射;②鋪設高效保溫隔熱材料并適當采取其他輔助措施,減少熱量傳遞;③密度較大、導熱系數較高、吸水率較大的保溫材料不宜選為屋面保溫層材料,以免屋面重量厚度過大、保溫層大量吸水而降低保溫效果等;④“冷屋頂”節能:利用高反射率涂料的使用,提高屋頂的日射反射率,減少太陽熱量的吸收,從而達到減少空調冷負荷和空調節能的目的。
3、節能設計優化建議
主管部門應加強對建筑節能設計工作的監控。政府主管部門應利用其職能,總結推廣標準規范、標準設計、公布合理的技術經濟指標及考核指標,為優化設計的進行提供良好服務,對設計圖紙、節能計算書、節能設計表進行系統化監控,使其保持一致并在施工中得到落實。制定切實可行的節能標準。建筑節能設計技術與建筑物的安全性和長期使用壽命有關, 我國現階段的建筑節能技術水平低下,性能還不完善,市場機制規范程度也欠佳,可借鑒國外成熟經驗,在原有建筑節能標準的基礎上進行完善、改革,使其更具有實踐性。
加強建筑節能設計宣傳,提高全社會節能意識。充分利用網絡、電視、報刊、雜志等媒體,開展形式多樣、內容豐富的節能設計與綠色建筑宣傳,廣泛宣傳建筑節能設計的重要性,增強業主方優化建筑節能設計意識,提高各有關部門、單位貫徹建筑節能設計標準的自覺性,努力營造各級領導重視、相關部門理解支持、建設各方積極主動、人民群眾普遍關心的良好氛圍。
參考文獻
關鍵詞:居住建筑;節能設計;問題;優化策略
引言
現如今,全球能源日益減少,國家大力倡導各行業實行節能政策,減少資源浪費,保護生態環境。建筑行業作為我國經濟發展的重點行業之一,建立和實行建筑節能政策和應用刻不容緩。建筑節能的推動實行與發展需要建筑企業與國家共同攜手完成,國家政府頒布建筑節能相關政策,支持和要求建筑企業實行建筑節能政策,建筑企業在國家的要求與支持下,有效管理企業內部建筑節能的措施,加強建筑工程項目的節能規劃設計工作與實施,合理利用建筑資源,以最少的能源實現最大的經濟效益為目標,引領建筑行業更好更快發展。
1居住建筑節能存在的問題
建筑節能在我國還是一個初踏入的領域,在節能政策、實施各方面存在許多問題,主要有以下幾點:
1.1對城市建筑規劃節能重要性的重視程度不足
現如今的城市建筑的規劃設計,多數的設計方案中無法體現建筑節能的存在和應用,并沒有把建筑節能作為建筑規劃的出發點,只是單一的按照市場需求、建筑形態、建筑周邊經濟和環境是否能增長企業收益等去思考和設計建筑,建筑設計人員在進行規劃設計時過多的注重建筑的外在造型及外觀,經常忽略房屋建筑方位朝向的最佳點,房屋建筑的光照條件沒有做到很好的設計,尤其在節能設計上,規劃力度不足,深度不深,容易在房屋建筑上出現一些隱患問題。
1.2對建筑單體的通風設計考慮不周
建筑單體的通風設計存在問題會一定程度上增加建筑的能源消耗。一般情況下,設計人員會考慮到建筑單體平面的通風能力,高溫等原因產生的室內熱氣需要排散,通風性能決定了熱氣排散的速度和熱氣量,但建筑開發商為了企業自身的利益,以最高容積率作為建筑設計的隱藏理念,一層設計多個戶房,為的是提高土地的利用效率和經濟收益,忽視了能源消耗給建筑帶來的負擔[1]。
1.3不重視建筑外的遮陽設計
建筑遮陽不僅是室內保持良好的溫度及光線環境的必要措施,對于建筑能耗的節約也具有重大的意義。建筑的造型應從實用性、節能性和美觀性三個大方面進行考慮,但建筑企業往往是單純的為了建筑美觀可以給建筑帶來更大的經濟效益而在建筑外觀增加一些無用、負贅的裝飾構件,而且無法有效的安裝建筑外遮陽,不能避免過度的日光,更不能調節進入室內的光線以避免炫光。裝飾構件增加了建筑荷載的同時,與建筑建設的初衷和建筑節能理念不相符。
1.4建筑設計人員忽視熱橋問題
建筑物造型獨特、新穎會增加建筑物的銷售和作用范圍,因此設計人員會在建筑的外立面為了追求外觀造型增加一些構件,由于復雜的造型導致交接處無法進行保溫處理形成熱橋,如門窗框外側洞口、老虎窗、腰線造型等。建筑物的凹凸、錯落增加了視覺享受,忽視了熱橋的問題的過度發生給建筑帶來的影響,導致建筑節能的實施存在困難。
2做好建筑節能設計的措施
2.1城市建筑規劃節能設計
城市建筑規劃節能設計的主要方向是通過設計將建筑的朝向、間距和建筑物之間的相互合作與聯系的關系等基于一個恰當合適的位置,使得建筑物的自然通風能力增強,遭受的太陽輻射的面積減少,盡可能的給居住用戶創造舒適、清爽的氣候環境和居住感受。關于建筑朝向、間距等設計的要求如下:(1)建筑物的朝向。建筑物的朝向主要考慮的是光照的時間和通風的風向等問題,一般情況下,建筑物的朝向方位是以坐北朝南,即南北向的方位進行設計,這是因為我國所處的經緯線、氣候等原因致使南北向方位較適合居住,但建筑物的朝向并不是僅僅是簡單的隨意設置為南北向,是要根據建筑物所在的地區的風向、氣候環境等諸多原因在充分考慮后設定,合理的通風設計可以增加用戶的居住舒適度,合理的遮陽設計可以減少用戶使用空調等電器的使用率,減少能源消耗,保護生態環境。(2)建筑物的間距。建筑物的間距在我國政府頒發的建筑物建造相關規范中有相應的間距規定,建筑企業的設計人員在設計建筑間距時可以通過規范制度和實際情況相結合的方式來規劃,合理的間距可以增加建筑物之間空氣流動的次數和風量,增強熱交換能力減少建筑能耗是建筑節能政策實施的最好效果。合理優化設計結果,實行建筑節能政策,保護生態環境,均是建筑行業發展的基礎。
2.2建筑通風節能設計
建筑的通風設計決定建筑的空氣流動、熱氣的消散能力,而建筑通風設計不僅是受到建筑朝向、間距、相互作用關系的影響,建筑物的排列方式也會影響著建筑物通風、日照的效果,因此,建筑物的建造選擇自由式還是錯列式的排列方式需要設計人員思考后決定。錯列式適用于高度錯落不一的建筑群,將高建筑設計在夏季主導風向迎風面的最后位置,往前依次是多層建筑,再到低層建筑,這樣的錯列式設計均不會阻擋到建筑群通風效果。建筑房屋內部的設計,主要是做到冬暖夏涼的效果,冬季避開主導風向的寒風,夏季可以利用主導風向降低室內溫度,因此房屋室內設計的方位可以參考建筑物所在地區的風向圖進行設計,房屋的通風設計不僅需要考慮房間的通風效果,還需要考慮廚房、衛浴、客廳的通風循環。建筑室內的通風設計的原理是通過進出兩個風口形成空氣流向,產生的穿堂風帶走空氣積熱。風向進出口的位置主要安置室內門窗,風量以及風向主要是門窗面積比,對向稍錯開式的門窗位置可以增加空氣對流的面積,門窗面積比的參照值如表1[2]。
2.3建筑外遮陽的合理運用
建筑窗戶遮陽的方式主要有水平遮陽、垂直遮陽以及綜合遮陽三種。建筑窗戶方向朝南的適用于水平遮陽,這樣可以有效遮擋角度面積大的光照;正北向、北向和東北向的窗戶適用垂直遮陽法,垂直遮陽法的作用是遮擋側向斜入陽光;綜合遮陽法是水平和垂直遮陽兩種結合形成,可以適用于多種朝向陽光的照曬。建筑遮陽的方式應根據建筑所在地區的太陽光照位置和建筑物建造朝向進行設計。
2.4減少熱橋的產生
建筑物產生熱橋的主要因素有以下兩種:(1)建筑物的傳熱系數不均勻,出現高低傳熱系數,外加熱阻小最終形成保溫性能不佳的情況。(2)建筑物內部散熱面積與受熱面積存在較大差異的情況,致使建筑表面溫度因散熱面積大而降低,從而產生熱橋現象。建筑物內部易產生熱橋現象的部位有:門窗的金屬框架、內外墻的連接處、墻面與門窗的連接處、建筑物圍護結構的各項金屬連接處等。建筑節能主要是通過合理的設計減少建筑能耗和用戶水電等能源的消耗,因此建筑物的空氣流通、保溫和散熱效果均是影響建筑節能實施的關鍵。冬季是能源消耗的主要時期,建筑室內的保溫和熱量的流散影響著用戶電能、燃氣等能源的消耗能力,因此建筑物的室內構造需要控制好墻面內外的溫差,減少室內外的溫度差是建筑節能冬季的重點。夏季是太陽光照強烈的季節,輻射和過高的溫度影響建筑室內的舒適度,可以采取墻外保溫的形式來降低陽光照曬帶來的過強輻射和高溫[3]。對于易產生熱橋現象的門窗部位,想要減少熱橋現象可以選用市面上具有阻擋熱橋的鋁合型門窗,窗戶所選的玻璃同時也應選擇具有減少熱橋的玻璃材質。建筑物室內產生熱橋的其他部門選用的材質應符合國家建筑節能規范準許的合格的材料,能有效平衡建筑室內外的溫差,平均建筑物的傳熱系數,才能有效的達到建筑節能的效果。
3結語
建筑節能的實施需要建筑企業從建筑的建造方面進行有效合理的管理,設計合理、施工合理是實施建筑節能有效措施,除此之外,還需要加強企業員工、居民的節能、環保意識,給我們生活的環境創建一個安全、舒適的狀態。
參考文獻
[1]劉莉紅,毛永樂,王柏俊,李宇森.低能耗居住建筑節能設計研究[J].住宅產業,2016(05).
[2]張凱.住宅建筑節能設計的有效措施[J].住宅與房地產,2016(12).
關鍵詞:智能化建筑;電氣設計;節能
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
引言
隨著我國的節能環保觀念的深化與發展,在實踐生活中有很多的行業都采取和應用了節能技術來促進我國的環保節能事業的發展。在建筑行業中建筑業對于能量的消耗是較高的,因此在建筑業采取節能措施,有利于建筑行業的健康發展,也促進我國的節約型社會的建設與發展。但在其發展過程中,還存在一些問題,尤其在施工過程中,仍存在不少弊端。建筑節能技術作為建筑行業中的一項重要技術,常常被建筑企業所忽視,造成了巨大的能源浪費。所以,在我國建筑行業中,節能減排與可持續發展理念是一致的,而節能減排對建筑電氣節能設計提出了更高的要求。
一、建筑節能以及優化設計
建筑能耗是能源消耗的一個重要組成部分,調查研究表明建筑業在我國還是一個蓬勃發展的行業,社會需求量巨大。現有的建筑量不能滿足人們的需求,對于住宅建筑的要求也是越來越高。建筑能耗包括建筑全生命周期內發生的建造能耗和使用能耗,占能源消耗的很大份額,而在建筑中建筑圍護結構的能量損耗又是最大的。我國建筑圍護結構的熱工性能相比較與發達國家有很大的距離。因此節能措施的研究還是有很大意義。
我國是建筑業大國,建筑業也是我國國民經濟重要組成之一。我國每年完成的建筑工程總量約為 20 億平方米,約占全世界建筑總量的 50%,每年的新增建筑中只有很少的一部分工程能夠達到國家制定的節能目標能夠成為節能建筑。我國已建成的建筑面積總量約430億平方米,累計已建成節能建筑總面積約有28.5億平方米,僅占城鎮既有建筑總量的 6%,今后建筑節能任務十分艱巨。
有關資料統計表明,建筑用鋼量約占全國鋼總用量的 25%;水泥用量占全國水泥總用量的 70%,木材用量占全國總用量的 40%,建筑用水占全國總用量的 32%。以上總計約高出發達國家耗能 2~3 倍,加劇了給環境帶來的壓力。在建筑能耗方面,我國已建工程的外墻、外窗、屋面等采暖耗能量比氣候相近的發達國家約高出 3~4倍。建筑能耗隨國家建筑工程量增長而增加,大大超過了我國能源生產增長速度。
所謂的建筑節能主要是指在建筑在發揮其基本功能的同時降低對于能量的消耗以及在建筑的中設置一些隔熱或者保溫的設置來提高建筑的能量的使用效率進而降低能耗。在建筑中達到節能的目的需要從這兩個方面進行才可以獲得較好的節能效果。建筑節能對于國家發展會產生較大的影響,需要重視節能問題,配合國家的節能環保戰略,促進經濟發展的同時,建筑行業也可以通過建筑節能來降低建設成本,獲得較好的經濟效益以及社會效益。
對于建筑節能的設計進行優化主要是指在建筑節能的設計過程中,將各種節能方案進行對比與分析,從這些方案中找出最為節能的優化方案,這樣可以最大程度上實現節能的目標。但是什么樣的節能方案是最好的,怎樣做到節能方案的最優化,這并沒有一個規范的標準,每一種方案都有其利弊,在節能設計中對方案進行優化需要綜合各種方案的突出優勢,結合具體的建筑設計,整合出一種比較理想的節能方案。
二、智能建筑節能評估方法
(一) 照明監控系統的節能評估
根據照明系統能耗分項計量的能耗監控點,可以得出照明系統節能評估表,如表 1 所示。
表1 照明系統節能統計表
沒有使用智能化技術的能耗,須運用各分項燈具功率和使用時間進行計算,照明監控設備由 DDC 控制器、紅外線控制開關、紅外控制器、多功能傳感器、模擬量輸出和各種繼電器組合而成。在照明系統中分項之間的節能評估可以按照未使用節能技術的能耗和監控的設備能耗進行計算,將各項能耗進行累加所得結果就是對照明系統的節能評估。
(二)空調監控系統的節能評估
空調監控系統主要由冷站監控系統、熱源監控系統和風量空調系統組成。在測量的過程中,要依據各系統中的能耗監控點,繪制空調節能評估表。
空調系統設備的能耗要依據冷站系統增加的監控點進行計算,未使用節能技術的設備耗能的計算要依據設備的功率和運轉時間來,計算其能耗 ;對熱源系統能量的計算,要依據供熱熱量對設備監控系統能耗的計量來實現。投入的監控設備有 DDC 控制器,流量、壓力、溫度傳感器和變頻器等,電磁閥也可根據功率計算出其能耗。空調監控系統各分項的節能量可根據“節能量 = 未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來,最后累加就可得出空調監控系統總體的節能效果。其中熱源系統可以以熱量和電能混合的形式表現出來,也可根據相關國家標準將熱量轉換成電耗量來統計。
(三)給排水監控系統的節能評估
給排水系統分為給水系統和排水系統。根據給排水系統增加的監測點,繪制排水系統節能評估表。給排水系統中,給、排水泵實際能耗可由增加的監測點計量出來,未使用智能化技術的能耗可根據其功率與工作時間計算出來 ;給、排水泵系統監控設備有 DDC 控制器,變頻器,壓力傳感器等設備,其能耗也可根據功率計算出來。各分項節能量可根據“節能量=未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來。給排水系統的節能效果根據各分項能耗節能量累計相加計算出來。
三、智能化建筑電氣節能的優化設計
(一) 供配電系統的節能優化設計
智能建筑電氣節能優化設計的目的在于減少能耗,這需要從電氣的多個方面進行考慮,包括建筑用電設備的特點、用電負荷容量和設備具體布置。要對這些問題進行仔細的分析,從而科學、合理地建設供配電節能設施,確保設備的正常運行。供配電系統的節能設計可以從以下兩個角度著手:①用電電壓。應盡量保持用電電壓的穩定性。②供配電布線。應盡量使供配電布線短且直,從而簡化電氣系統,減少能源的損失。
(二)電梯、通風和供水系統的節能優化
選擇合適的電梯型號,并減少小機房的電梯數量,以減少電梯的電能消耗。在設計通風系統時,應當以電力需求作為設計標準,同時考慮設備的配置,進而選擇高效益的產品。在選擇空調系統時,應首選水源熱泵空調,因為其有節能性能優、零排放和無污染等優勢,且其機組效能遠比傳統空調高。在設計供水系統時,可以優先選擇無負壓供水設備,這樣不僅能夠做到節能環保,同時還能對水質進行凈化。
(三)利用再生資源
在系統設計中積極利用可再生能源,例如太陽能、風能等,這既能有效減少高耗能設備的使用,又能減少非節能設備的使用。此外,在智能建筑電氣施工時,還可以使用光電幕墻,并采用新型的節能保溫材料建造,以達到節能的目的。
(四)照明系統的節能優化
由于我國各地區經濟條件差別較大,建筑風格不同,因此在選用照度標準時應在規范推薦的高、中、低值中確定合理的標準。在民用建筑中實施的照度標準值,可以根據照明要求的檔次高低來選擇照度標準值。
表2 居住建筑每戶每戶照明功率密度值
1. 在建筑電氣照明設計過程中,應嚴格按照國家規定的有關建筑電氣照明設計標準執行,對建筑電氣照明設計進行深入研究分析,進而確定合理的設計方案;具體來講,建筑電氣照明節能設計時應根據建筑房屋的實際情況進行分區設置照明類型;比如,建筑空調房內采用照明空調組合系統,在控制好照明用電指標的基礎上采用多光源方式滿足特殊高照度要求;對色光要求高的場所可選用混合照明的方式滿足照明需求;建筑房屋的墻面、地面等部位應采用淺色的建筑材料,可以有效利用太陽光等天然光源提高建筑室內的照度;對于生產車間、教室可選用一般的照明系統;如果同一個建筑空間內要求同時具有不同的照度和色光,可根據具體的照明要求進行分區設置照明裝置。
2.推廣使用高光效光源,采用高效率節能燈具。建筑電氣照明節能設計時應根據建筑功能性、照明燈具的數量和用戶對光源質量等要求科學選擇光源,尤其是在照明燈具的發光效率、顯色性、價格等方面嚴格控制,為高效節能的建筑電氣照明系統的構成奠定基礎;建筑物室內燈具選擇時,應選擇控光效果好的燈具,可有效節約電能;另外在燈具選擇時還應注意其它的一些因素,如燈具的配光曲線,根據配光曲線確定來降低建筑單位面積內的耗電量,可有效控制照明燈具安裝時的成本投入費用;根據建筑室內的空間面積確定照明燈具的光束所照射的區域范圍,根據有關光學只是計算地面反射系數,進而確定所選的照明燈具安裝數量及節能燈具類型;通常情況下,建筑房屋內一般采用直管的熒光燈作為首選照明燈具,直管熒光照明燈具通常造價低廉,顯色性能好,使用壽命長的特點;可將直管熒光燈具在建筑房屋照明方面廣泛的推廣及應用;對于酒店大廳內可選用高頻無極熒光燈,這種燈具顯色性能好,安全可靠性強,并且維修維護方便,易于操作。
結束語
隨著我國的城鎮化建設與發展,建筑物的數量越來越多,對于建筑物的節能設計進行優化變得更加迫切,對于節能設計的優化的策略的探析可以更好地提高節能技術的應用性,提高建筑的節能效果,促進我國資源節約型社會的建設與發展。
參考文獻:
[1]許青青. 智能化建筑電氣的節能優化設計[J]. 山西建筑,2014,11:223-225.
【關鍵詞】建筑設計;建筑節能;節能設計
現如今,我國建筑業蓬勃發展,各種高樓大廈拔地而起,在給城市帶來現代化氣息的同時,也帶來了一定的環境破壞,比如光污染等。為了使建筑更加環保,使建筑在使用周期內節約更多的能源,就必須優化建筑的設計,充分考慮節能的重要性。
一、建筑外墻體結構的節能設計
墻體是圍護結構的主體也是建筑的主要組成部分,承擔著室內外熱交換的作用。建筑節能的中的30%都是通過墻體保溫隔熱性能實現的。據分析,節能外墻與普通外墻室內溫度差為4℃-6℃,所以在建筑節能的設計中外墻是絕對不能忽略的因素之一。
外墻具備承重、安全圍護以及保溫隔熱等功能,其中在考慮節能方面時,要選擇使用保溫隔熱性能較好的墻體材料進行施工。目前在工程中常常使用的墻體材料是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復合墻體。其中復合墻體使用的絕熱材料主要有巖棉、玻璃棉、聚苯乙稀、加氣混凝土等,復合墻體宜選用外墻外保濕,即采用連續外包的方式,在主體墻結構外層粘接一層保濕材料,并在保溫材料外側用玻璃纖維網加強并涂刷粘結膠漿,隔斷其熱橋作用的混凝土梁或者柱起到“斷橋”的作用,從而降低耗能。由于此方法的效果明顯高于內保溫,隨著建筑節能技術的不斷完發展,外墻外保溫將成為建筑保溫節能形式的領導技術。
除此之外,建筑物的體形系數也是墻體中出于節能考慮的因素之一。《民用建筑節能設計標準》中對體形系數的定義是:“建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。”因此減少建筑物體形系數,就是減少建筑物的表面積,減少維護結構面積,就做到了節能,換句話說體形系數越小,建筑物的節能就越有利。一般來說,體積大、體形簡單的建筑以及多層和高層建筑,體形系數較小,對節能較為有利。在設計時也常常將體形系數控制在0.3以內。從熱傳遞方面分析,由于建筑物實墻的陽角內層散熱面大,且交角處多半設置有熱橋作用的框架柱或者構造柱,因此,該處是建筑物耗能較大的部位,如果將建筑物設計成圓柱形則減少了交角,有利于節能。所以從節能的角度考慮建筑物外形設計時,盡量保持外表面整齊,避免凹凸變化太多。
對于一些既有建筑物,可以通過在日照強烈的墻面種植植物來降低傳入室內的熱源。除此之外植物還可以吸收粉塵和噪音,對于凈化空氣降低溫室效應都有很好的作用。
二、住宅平面的建筑節能設計
住宅平面設計中首要問題是確定適當的套型面積。因為適當的建筑面積不但可以節約用地(建筑行業“四節”之一)還可以大大節約建筑用材,減少營造、維護與使用過程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能獲得較好的節能效果。
由于我國地處北半球,太陽高度角和方位角變化規律使南朝向為最為節能的建筑朝向,此朝向夏季可減少太陽輻射得熱,冬季可增加太陽輻射得熱,而且此朝向建筑與我國夏季盛行的東南風差不多成垂直關系,容易形成穿堂風,而又避開了冬季盛行的西北風。因此,將住戶長時間活動的居住空間(如廳、主要臥室)設于日照通風條件最佳的南向位置,利用自然環境使室內達到最大的舒適度,為住戶節約采暖和空調的能耗。而南北向建筑可以獲得最多的南朝向房間,所以建筑平面宜設計成南北向。對于日照、通風條件較差的北朝向與長時間接受太陽輻射的東西向可布置些平面功能比較次要的電梯、樓梯、管道井、機房、衛生間、廚房等,以擋住日照直接照射主要房間,避免冬季西北風灌入。經調查,在其他條件相同的情況下,南北向的多層建筑的傳熱耗熱量比東西向可降低5%左右。
三、住宅屋面的節能設計
在建筑物受太陽輻射的各個外表面中,屋面是接受太陽直射時間最長的部位,因此受輻射得熱也是最多的,相當于東西向墻體的2~3倍,所以它的保溫隔熱也顯得尤為重要。保溫隔熱的材料宜選用密度大、導熱系數小、憎水或吸水率較小的材料(如擠塑聚苯板)。采用倒置式屋面將憎水性保溫材料設于防水層上,可有效防止傳統屋面構造中防水層容易老化從而影響保溫隔熱效果的問題。此種方法施工簡易,可廣泛采用。另外,利用屋頂種植花卉、灌木(如彩葉草、三色堇、麥冬草等)形成生態型屋面,既可阻擋熱源,減少溫室氣體的排放,達到保溫隔熱,又可美化環境,改善城市氣候,做到一舉兩得。種植的土壤在吸水飽和后會自然形成一層憎水膜,可起到滯阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤導熱系數小,有很好的熱惰性,不隨大氣氣溫驟然升高或下降而大幅波動,有利于屋面的保溫隔熱。
四、門窗節能設計
門窗即使太陽輻射吸熱部位,又是主要的散熱部位,因此在建筑節能設計時,合理設置門窗也是重點考慮的因素之一。設計時在保證采光通風的條件下,盡量減小門窗洞口的面積,選用氣密性高、保濕性好的材質,減少冷風滲透以及門窗的熱傳遞。第一是控制窗墻比,一般住宅設計盡量避免落地窗的設計,對于方向不同,窗戶的設計方式也不同,減少西北方向的立面窗戶的面積。第二是提高門窗的氣密性,選擇好的窗體材料。對于外窗部位設計時,窗框與門窗洞口之間的縫隙采用保溫材料填實,不得采用水泥砂漿。設計選用合適的窗型和門窗配件,減少窗框的外露面積,采用保濕隔熱性能好的玻璃。目前設計中多采用斷橋隔熱鋁合金窗框或者塑鋼窗框,對于玻璃的選用則多采用中空玻璃窗。另外,對于面朝南向的窗戶在設計時可以采用凹式設計,外加遮陽板,這樣可以起到遮陽的效果。
五、節能材料的選擇
科學選擇建筑的節能材料材料,體現了建筑節能設計的另一大主要工作。節能材料的選取,必須依照環保、安全、節能以及經濟的要求。一方面,在我國科學技術迅猛發展的同時,很多創新型的節能材料被廣泛開發出來,運用到實際的建設中去,起到了較好的節能效果。比如當前流行的新式防水、保濕材料,它們廣泛使用于墻體和屋頂當中,可以防潮,調節室內的濕度;新式的透光隔熱玻璃應用在門窗上,具有超級好的透光、隔熱能力;使用靈活性較強的鋁制遮陽板,使遮陽效果更加可靠有效。另一方面,建筑設計要根據實際的施工情況,使用帶有地方特色的節能材料,多加使用鄉土材料,使其貼合建筑的需要。
結束語
可持續發展觀是當今時代的主體,可持續性的生態發展觀已經深入到生活中的方方面面。因此,在今后建筑設計中必然會將節能理念融入其中,盡快建設綠色節能建筑項目,盡可能利用基地周圍的自然條件,提高資源利用率;盡可能利用再生資源和節能新技術;采用節能建材;對系統進行整體設計,從而提高人們生活和工作環境的質量。
參考文獻
[1]蔣官杰.淺談如何在建筑規劃設計中實現建筑節能[J].現代物業(上旬刊),2012(08).
關鍵詞:智能化建筑,電氣節能,優化設計
中圖分類號:F416文獻標識碼: A
前言:
近年來,國內在建筑電氣節能領域開展了很多卓有成效的研究工作,只是在節能方案、措施制定等過程中統籌分析不夠,沒有對建筑內部現有系統的綜合能耗實現準確分析,在節能產品選型安裝或節能方案措施的實施上還存在一些不足之處。相應的基礎自動化設備還普遍不足,在節能數據及運行效果的跟蹤統計分析上不能實現實時動態管理,造成建筑電氣系統節能產品或節能措施實施后,不能有效協調相關系統運行,預期節能效果不明顯。在工程實際建設中,實施高效節能設備和自動化控制系統能夠有效降低30%―50%的建筑能耗,但在能耗監控及維護管理系統上如果不夠完善,建筑能耗節能系統就不能實現內部的實時調控,對建筑節能效果的調節管理也不夠持續穩定。
一、開展智能化建筑電氣節能的必要性
隨著國民經濟的迅速發展,工業、農業等生產規模在不斷擴大,由此帶動能源的消耗量增加,尤以建筑消耗居多,且基本上是逐年遞增的變化趨勢,因而減少建筑耗能問題便成為人們關心的熱點話題;另外,隨著能源的消耗,其帶來的環境污染問題嚴重威脅到居民的正常生活、工作等。為改善現階段人們的生活環境,提高生活質量等,加強建筑電氣節能工作便尤為重要;此外,在我國推出建設節約型社會的號召下,節能減排問題是全民關注的共同話題,開展電氣節能是實現“可持續發展”,造福于后代的重要舉措。
二、智能化建筑電氣節能設計需符合的準則
1)節能應在保證實現建筑物基本功能的前提下開展。開發智能化建筑物的目的即是為人們的生活提供更完整的服務,因而在進行節能優化時,需考慮到其是否影響到建筑物的正常使用,如正常的照明需要、運輸通道通暢、休閑娛樂設施等正常運轉等。
2)節能應在符合實際經濟效益的前提下開展。節能技術的投入使用應充分考慮到實際成本問題,不能一味追求高效節能而加大投資,增加建筑物開發成本負擔。因而電氣設計工程師在進行節能優化時,需認真考慮節能方式的選擇及其設備材料的應用,盡可能實現節能性能的優化與成本的控制。
3) 節能應滿足低能耗的要求
建筑電氣節能的設計就是為了節約電能損耗、高效利用能源,但是在注意低耗能的同時也要注意應用效果的滿足。因此對于建筑建設中照明的照度、色溫、顯色指數要盡量滿足舒適性空調的溫度及新風量等新要求。
三、智能化建筑電氣節能技術的優化措施
建筑電氣節能設計與改造是使智能建筑服務水平提高的一個有效措施,不但能夠發揮建筑內部各系統的功能特性,還能優化控制電氣系統和設備工作狀態,進而使建筑電氣系統能耗得到明顯降低,減輕住戶的日常開銷。
1.供配電系統的節能設計
對智能建筑內部用電等級和總荷載進行準確統計分析后,設計使用便捷且科學合理的建筑供配電系統,不僅能節約業主的一次性投資,使單位建筑的經濟性提高;還能使建筑工程在日后使用中實現節能降耗。可以說智能建筑節能中的最關鍵環節就是供配電系統的節能設計,在實際設計中要注意以下三方面內容:
一是合理選擇變配電所的位置,按照建筑的不同用電負荷對所需供電容量及用電等級進行準確統計,與住宅單體分布相結合,設計完成經濟穩定的供配電系統。建筑區變配電所的位置要與用電負荷中心臨近,不但能使建筑配電半徑減小,以免出現往返長距離的供電情況,縮短供電電纜長度,使供配電系統投資成本降低;而且還能使配電線路半徑縮小,有效降低線路綜合損耗,使配電質量得以提高,實現其它用電設備運行高效穩定,降低能耗的作用。
二是合理布置豎井,在各層設計配電豎井、層配電箱等具置時,為便于縮短分開關配電線路長度,降低線路損耗,可將其設置到用電負荷中心。
三是變壓器選擇要合理,高層建筑電氣節能的關鍵在于變壓器的類型要選擇合理,由于變壓器正常運行時,其內部鐵心疊片因電磁力線交變而發生磁滯及渦流現象,進而形成空載損耗,也就是鐵損。隨著材料物理相關理論的快速發展,作為新型節能材料的非晶態磁性節能材料已做為變壓器鐵心材料而得到廣泛應用,進而形成節能的非晶合金鐵心變壓器。
在工程建設中常用的S11、S13等型號變壓器優化傳統變壓器結構的改良產品,對傳統疊片式鐵心結構進行改變,能夠使變壓器鐵心內磁阻減少,與傳統變壓器相比其空載電流可減少20%―40%,變壓器功率因數明顯提高,供配電系統綜合線損降低,系統供電能力得到有效改善,從配電源頭實現節能降耗的效果。在對上述因素進行綜合考慮后,就要在設計對供配電系統后期擴容需求留有余地,要使變壓器負荷率介于合理范圍,一般多選擇在75%―85%之間。
2.照明系統的節能設計
智能建筑在節約照明用電上不能只是通過照明燈具數量的減少或功率的降低來進行實現,而要有效利用自然光等光源。位于室外部分的建筑面積,通常多利用透光率較好的玻璃門窗等使建筑物白天照度得到增加,使開燈時間明顯減少,以實現對自然光源的有效利用,達到節約電能資源的效果。能夠采用自然光的建筑面積照明,可以根據建筑物照明設計中的照度標準對現場照度進行檢測,并采用相應燈光控制系統對燈具照明進行自動調節,以實現不同區域對照明的不同需求。設計建筑物的夜景照明,要溝通好城市景觀規劃部門,不但要通過燈光的烘托效果使建筑總體風格中蘊含的文化底蘊和藝術效果得到充分體現,還要將照明結合美學、藝術等方面特點,使建筑物夜景環境具有優美、優雅、舒適的特點。設計智能建筑的照明時,還要控制好照明系統,以免對周圍環境的造成光污染,在實現節能降耗的同時,還要保護好人文與生態環境。
3.合理選擇無功補償及補償方式
通過在配電系統中設置無功補償裝置,提高了配電系統的功率因數,可顯著的減少無功電流所造成的電能損耗。有條件的建筑物,可采用就地式無功補償和集中式無功補償相配合的綜合補償方式; 對安裝容量超過 10 kW 的電機類用電設備,可在電機控制柜處就地設置無功補償裝置。對于其他設備的無功功率,在變電所低壓側進行集中補償。需要注意的是,對于變負載的設備,其電動機端電壓隨負載而變化,會造成就地無功補償裝置內的電容器出現無功涌流,嚴重的情況會導致電機由于涌流過電壓而燒毀。因此對于此類設備不應采取就地無功補償的方式。
四、結束語
綜上所述,在現代化建筑電氣設計工程中,人們為了提高建筑電氣設備的經濟效益和工作效率,就將各種節能措施應用到其中,并且隨著科學技術的不斷發展,人們也在傳統的節能技術的基礎上進行了相應的改進,從而進一步的降低了建筑電氣在運行過程中所產生的能量消耗。未來社會發展的趨勢必將是建筑智能化,建筑電氣智能化發展及節能是建筑發展的最基本要求,合理運用智能化和節能措施,并將兩者融合在一起,不僅能滿足生活舒適性和功能性,同時還能減少投資,節約能源。
參考文獻:
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首先,智能建筑是現代化科學技術的產物,計算機技術、建筑技術、通信技術以及控制技術等都是其重要的技術基礎,作為一個新型現代化樓宇,智能建筑旨在為住戶提供一個健康、舒適、環保的環境空間。建筑電氣的高效智能化節能需要技術的優化革新,我國建筑電氣智能化節能是決定智能化建筑發展的有力技術支撐。雖然在建筑電氣工程中許多新型能源已經得到了應用,但是實際的應用過程中尚且存在一些問題,新性能能源的應用處于摸索階段,目前我國智能化建筑電氣能耗現狀并不樂觀。電氣能耗是目前智能化建筑的主要支撐,據相關調查顯示,建筑能耗占我國所有行業能耗的較大比重,電氣能耗位居所有能耗的首位。我國對于建筑節能的研究尚處于起步階段,許多設計方面的標準尚未實現規范化,因此智能化建筑電氣的節能優化設計是十分必要的。第二,科學的建筑電氣節能優化是未來建筑電氣節能技術的攻關方向,這也是我國電氣工程行業技術要突破的重中之重。我國國民經濟處于迅速發展階段,農業、工業等的生產規模日漸龐大,需要大量的能源消耗,建筑消耗也在呈逐年上升的趨勢,降低能源消耗成為人們所關心的問題。節能減排是全民關注的熱點話題,能源過度消耗隨之而來的是環境污染問題,環境污染給人們的正常生活和身體健康帶來嚴重威脅,因此加強對能化建筑電氣節能優化設計研究,有助于減少環境污染,是造福后代的重要舉措。
二、智能化建筑電氣節能技術現狀及存在的主要問題
雖然我國在智能化建筑電氣節能方面取得了一定的成效,但是智能化建筑節能技術還沒有得到普遍的應用,與國外發達國家相比,還存在一定的差距。對于電氣節能設計缺乏統一的標準規范。此外,相關設計人員對設計理念的認識不夠全面,對節能優化環節沒有做到客觀的分析和綜合把握。我國建筑電氣節能技術存在諸多的不完善因素,存在問題主要有以下幾點:
1、我國自動化、智能化電氣設備研究、開發水平有限
目前的智能化建筑電氣節能技術的實際應用所取得的成果沒有達到預期效果。電氣節能優化設計中的質量安全監督存在漏洞,電氣工程師對技術的應用缺乏實踐論證,導致其在建筑電氣的應用不具備較強的實用性。而且在設備的使用過程中,電氣設備的智能化和自動化水平有限,加之缺乏必要的附加設施,導致電氣節能優化設計方案在實施中遇到諸多阻礙,其節能效果得不到充分的發揮。
2、控制方式、照明光源等選擇不合理控制方式以及照明光源的設計
直接關系著能耗的大小,照明耗電量占整個建筑耗電量的較大比重,而目前我國的智能建筑的控制方式以及照明光源等的設計不盡合理,不利于電氣節能系統的發展。
3、智能建筑的通風與設計不合理
智能建筑通風與設計不當會導致建筑內的空調冷量過高,而且不利于機械排風和室內的通風換氣而形成冷負荷,使得空調的冷負荷增大。
4、設計過程中缺乏科學的協調統籌
我國的智能化建筑電氣節能體系缺乏必要的統籌規劃設計,智能化建筑節能設計中,協調統籌工作沒有落實到位,致使控制制度存在諸多漏洞,增加了能耗,使得節能體系運行效率低下。
三、智能化建筑電氣節能優化設計措施
1、設計時需遵循一定的準則
首先,電氣節能優化設計應在確保建筑自身基本功能實現的基礎上實施,充分考慮可能影響建筑功能的所有因素,如照明需要、運輸通道的暢通、娛樂設施的正常運轉等,保證人們的正常生活不受影響,為人們提供完整的服務。第二,電氣節能優化設計要在符合實際經濟效益的前提下進行。權衡高效節能與投資之間的關系,選擇合適的節能方式和設備材料,優化資源配置。第三,在保證節能方案可行的前提下,最大限度減少能源損耗。分析建筑物的實際情況來采取相應的節能方式,避免無用耗能方式的出現,如變壓器的損耗以及傳輸電纜線路上的耗能,不能發揮功用,卻造成能源的損失。第四,節能優化設計需考慮環境因素。電氣節能優化設計要堅持可持續發展理念,提高能源利用率,以實現綜合效益最大化。
2、加強供配電系統節能優化策略研究
在充分掌握建筑用電設施功率以及負荷容量等信息的基礎上,合理配置供電節能設備,首先從變壓器負載情況入手,在符合成本要求的前提下,合理分配負載,選擇適當的變壓器,確保其與驅動負載能力相匹配。其次,可通過選擇電阻率值相對較低的導線的方法減少電能損耗,進行線路布局時,盡量避免彎路線路,以減小導線的長度。
3、加強對建筑內照明系統的節能研究
建筑內照明設備的照明時間、照明方式、設備功耗、建筑面積等都是影響照明耗電量的主要影響因素,所以可以從照明設備選擇、照明時間分配、建筑設計、照明系統的設計等方面進行研究,實現最大化的節能供電。
4、加強對建筑內電梯、空調以及供水系統的節能研究
建筑內電梯型號、功率等的選擇對建筑電氣能耗有較大影響,選擇與電梯型號和功率相匹配的電機驅動。空調系統的節能應考慮環保型的水源熱泵式空調,降低污染,且運行效率較高。使用空調時設定合理的工作模式,減少能量損耗。設計供水系統時,考慮供水系統的負壓作用,盡量選擇無負壓作用的設備,提高水質凈化度,又有利于環保。
5、提高對可再生資源的開發與利用
電能是不可再生資源,所以要加強對風能、太陽能、熱能等可再生資源的開發利用,將這些新型可再生資源利用到建筑電氣中去,減少電能的功耗。此外,選擇新型節能環保材料作為建筑電氣設計裝修材料,提高節能效果。
四、結束語
【關鍵詞】智能化建筑;優化設計;電氣節能
由于我國不斷推進城市化進程,并大力倡導節能環保理念,使得智能化建筑得以推廣,且對智能化建筑電氣節能設計也提出了更高的要求。本文旨在論述智能化建筑電氣節能優化設計策略,以推動智能化建筑的快速發展。
一、智能化建筑電氣節能設計的必要性
目前,雖然風能、太陽能等新型能源已逐漸運用到建筑電氣工程中,但新型能源仍處于投入使用的摸索階段,以致新型能源在其使用性能等方面依然存在很多缺陷,而智能化建筑的主要能耗就是電氣能耗。相關統計證明,建筑耗能在我國的整體能耗中,占據相對較大的比重,而電氣能耗位居首位。因為我國近幾年才時興智能化建筑的相關節能技術,實踐經驗嚴重不足,且仍未有規范的建筑電氣節能設計標準,以致建筑電氣節能在其運行中存在很多不足,耗能量也相對較大。
由于國民經濟不斷發展,農業以及工業的生產規模逐漸擴大,這也在一定程度上增加了能源的耗能量,特別是建筑消耗,一直居于首位,并呈現出逐年遞增的趨勢,使得人們高度重視降低建筑耗能的問題。此外,能源消耗引起的環境污染越來越嚴重,且已嚴重威脅到人們的日常工作及生活。為了改善生活環境,提高人們的生活質量,優化建筑電氣節能變得更加重要。
二、智能化建筑電氣節能設計準則
1、節能應優先尊重環境保護
由于能耗會帶來環境污染,使得人們越來越重視環境,節能優化要以環保為核心。建筑節能設計的目的是實現綜合效益及提高能源利用率,有效利用先進技術,選擇安全可靠、節能環保及經濟適用的優化方案。此外,還應選擇合適的節能設備,并嚴控節能成本,以確保在預期成本范圍內,實現最佳節能效果。
2、節能應在確保建筑基本功能的情況下開展
智能化建筑是為了給人們提供更好、更完整的生活服務而開發的,所以在節能優化時,必須考慮節能設計是否會影響建筑的正常使用,例如,休閑娛樂設施及運輸通道暢通等節能設計的正常運轉。
3、節能應盡量減少能源損耗
優化建筑的節能設計時,應先總結和實現建筑基本功能無關的各種耗能方式,然后再結合建筑的實際情況,選擇合理的節能方式。無用耗能通常包括變壓器損耗及傳輸電纜的線路耗能等,這種耗能量相對較多,且對實現建筑功能沒有任何幫助,是利用建筑能源的一大損失。
4、節能應與實際的經濟效益相吻合
投入使用的節能技術應充分考慮其成本,不能為了追求節能、高效而一味加大投資,使得建筑的開發成本不斷增加。所以,電氣設計師在優化節能設計時,應著重考慮設備材料應用及節能方式選擇,以盡量實現成本控制及節能性能優化。
三、智能化建筑電氣節能設計面臨的技術問題
雖然我國關于智能化建筑電氣節能設計的投入很多,但其在實際的使用中仍未達到預期效果,仍然有很多急需解決的問題。比如,首先,質量安全監督不嚴謹,這是因為電氣工程師實施節能優化的過程中,技術應用方面仍缺少實踐性,以致建筑電氣中的節能技術的實用性較低。其次,使用設備時,智能化建筑缺少智能化、自動化的電氣設備及其他附加設施使用,且我國仍未有較為成熟的研究,所以實施優化方案時會因為使用設備受限制而不能發揮節能的最佳效果。最后,我國現階段在總體規劃智能化建筑電氣節能設計時,協調工作缺少綜合性,也沒有科學性的優化方案,以致真正實施節能設計時達不到預期效果,也未實現盡量降低能耗的目標。
四、智能化建筑電氣節能的優化設計策略
1、開發利用可再生資源
由于電能是不可再生的資源,那么其使用就有所限制,所以,開發利用熱能、太陽能等新型能源特別重要。建筑的節能設計,應充分考慮其可再生特點,以減少使用耗能大、功率高的設備,并消除對電能的依賴性;此外,智能化建筑電氣的設計裝修過程中,其墻體及裝飾物都可選擇新型環保節約型材料,以降低電能功耗,使其節能效果得以提高。
2、優化供配電系統節能設計
制定智能化建筑用電節能設計時,一定要整體把握用電設施的布局分配、負荷容量及功率大小等信息,以此為基礎,選擇恰當、合理的節能供配電設備,保證用電設備正常工作的同時,最大限度地降低能耗的損失。
因為供配電系統的主要損耗是變壓器損耗,那么節能優化設計就可從變壓器著手實施。首先要根據變壓器實際的負載情況,將負載在可控的成本范圍內進行合理分配,再選擇符合驅動負載能力的變壓器,以充分發揮變壓器的作用,盡量降低能耗損失;其次,還應將同一變電站的各變壓器進行并聯,讓其以并聯的方式進行工作,并按照其實際負載及時調整變壓器的投放量;最后,還可通過降低輸電線路的電能損耗來完成智能化建筑的電氣節能優化設計。相關統計數據顯示,線路的電能損耗在輸入電能中的比重約為4%,導致線路電能損耗的主要原因是線路導線截面及供電方式。節能優化設計的過程中,可選擇諸如鋁、銅材料等電阻率值比較低的導線,若符合經濟節約等相關要求,則可在負載量較大的建筑中選擇銅導線,在負載量較小的建筑中選擇鋁導線;此外,布局線路的過程中,應盡量減少導線長度,且需避免相對較彎的線路。
3、優化建筑的供水系統、電梯、空調機通風建設的電氣節能設計
設計建筑電氣時,不能忽略供水系統、電梯、空調及通風的用電量。選擇的電梯,其型號、功率應與其電機驅動相互匹配,并應盡量安裝在小機房內;通風設計,應結合風機等設備的參數,在考慮電能不同的需求量的情況下,選擇性價比相對較高且合適的設備;優化空調系統節能時,應充分考慮其功率高、耗電量大等特點,選擇環保、節能的水源熱泵式空調,因為其污染小且運行效率高,使用空調時,應設定合理的工作模式,以避免過度損耗電能;設計供水系統時,選擇的供水設備應無負壓作用,因為其節能環保并能凈化水質。
4、優化建筑照明系統節能設計
照明的用電量在建筑用電中占據的比重最大,所以可通過優化照明系統實現建筑電氣節能。建筑照明設施的用電量與其發光效率、照明方式、照明設備數量、照明時間、建筑總面積及設備功率等緊密相連,所以,優化照明系統:首先,選擇高效節能的照明設備,特別要選擇耐用、發光效率高及功耗低的光源設備;其次,選擇諸如觸發器、鎮流器等光源的附加元器件時,應優先考慮性能好、功耗低的設備;再次,照明時間的分配要合理,并利用聲音、光線等感應控制開關來控制照明回路,以防止照明浪費;此外,設計建筑時,應充分發揮自然光的作用,且門窗及玻璃的透光性要強,設計的照明系統電路也要以三相四線為主,進而最大限度地實現節能供電。
結語:
綜上所述,智能化建筑電氣節能設計是我國建筑電氣未來的發展趨勢。因此,智能化建筑電氣節能優化設計時,需綜合考慮各領域之間的關聯性,從環保、經濟等方面出發,設計節能環保并滿足人們生活需求的電氣方案,以體現智能化建筑高性能、低能耗的特點,真正實現經濟節約。
參考文獻:
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