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绿色节能技术在民用建筑的应用

[摘要]现如今,世界各国都存在着一定的能源问题和环境问题,这不仅违背了可持续发展理念,更制约了社会的发展和人类的进步。此外,虽然近几年通过开展节能措施起到了一定效果,但由于目前节能技术依旧十分落后,因此效果并不显著,仍需要研究人员不懈努力。基于此,从实际出发,结合各国民用建筑节能环保的研究现状对绿色节能技术在民用建筑电气设计中的应用进行了探索和分析,望可给予广大民用建筑电气设计人员一些可行性的帮助和指导,进而促进我国民用建设行业更好的发展与进步。

[关键词]民用建筑;电气设计;绿色建筑;环保节能

随着我国科学技术的不断进步和社会经济的飞速发展,各行各业都发生了巨大变化,建筑行业同样不例外,其中各种民用建筑风格日新月异,建筑规模不断增大,但对于建筑行业尤其是民用建筑行业来说,其高消耗、高污染的特点始终是人们所关注的一个重要课题。因此在当代可持续发展的经济号召下,需要对绿色节能技术在民用建筑电气设计中的应用进行探索和研究,促使其能够满足当前民用建筑行业日益发展的需要,让工程建设工作能够与生态自然和谐相处。

1国内外民用建筑节能环保的研究现状

1.1国外民用建筑节能环保的研究现状。对于美国、日本等经济较为发达的国家来说,其在民用建筑能源消耗和支出的统计工作及建筑节能环保技术的研究工作上已经有了不小的成果。如美国能源信息机构即EIA早在1979年以来便每4年进行一次调研,旨在为广大建筑居民提供详细的建筑物能源消耗和支出的统计数据以及建筑物的相关能源特性信息。同样,对建筑能耗占据全社会消耗27%之多的日本,在经历了20世纪80年代的两次石油危机后,无论是节能技术的研究、节能法律的建设还是节能目标的构建,都有了很大的进步。此外,在越南、印度、菲律宾等发展中国家,由于其民用建筑能源损耗主要为饮食和热水方面,因此Papakostas,Filippi等人纷纷对民用建筑住宅的能源消耗特性进行了研究,并已经发现公共住宅用户的能源消耗行为更具有季节性,基于此采用适合的绿色节能技术,便可以起到事半功倍的效果。另外,一些发达国家均已经建立起具有各国自身特点的节能建筑评估体系,如英国的BREEAM评估体系、美国的LEED评估体系等,这些评估体系的存在使工作人员可借助合理的评价标准更好的对民用建筑的资源消耗、环境负荷、室内空气质量、可维护性、经济性、运行管理等方面进行严格的监督与管理,这对减少民用建筑的能源损耗无疑是十分有利的。但具体来看,大多数国家所设立的节能建筑评估体系仍缺乏在电气节能方面的考虑,因此仍有很大的必要在民用建筑的电气节能领域开展相关研究和探索。1.2国内民用建筑节能环保的研究现状。一方面,与国外发达国家相比,我国建筑节能工作起步较晚,尤其是在法律法规体系的构建上我国仍处于相对落后水平。首先,我国直到1986年才建设颁布了第一部用于推动环保节能工作的标准,即JGJ26—1986《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》,而具体作为中国建筑节能工作立法依据的《中华人民共和国节约能源法》则要推迟到1998年1月1日。此外,在本文涉及到的民用建筑电气方面,我国已于2006年下半年发布了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》,其中虽然将节能工作的重点放在了工业用大容量电机上,但也从侧面说明了电气节能对于现代建筑设计的重要影响。另一方面,虽然我国已初步构建了一系列的民用建筑节能环保法律体系,但由于其颁布较晚,已经无法顺利解决当前普遍存在的建筑能耗问题。就目前来看,我国建筑能耗量呈现出一定的下降趋势,但建筑能耗仍处于持续上升的状态之下,这说明当前建筑节能标准的执行力度不足、监管力度不足,也说明建筑节能环保法律的宣传力度不足、引导力度不足,因此如何通过政策引导、实施更加有效的环保节能管理,仍是我国在民用建筑设计领域所需要重视的一个重要课题。

2绿色节能技术在民用建筑电气设计中的应用原则

2.1适用性。在设计民用建筑电气系统时,应明确绝不破坏居民居住体验的根本宗旨,即所设计的电气系统应与建筑的使用功能、建筑特点所适应,例如,其照明的照度、色温、显色指数应与用户需求相适应,上、下、左、右运输通道应确保通畅无阻,同时一些特殊工艺的具体要求也应满足设计要求。此外,应按照用电设备对于负荷容量、电能质量及供电可靠性的要求来优化配电设计,尽量在不影响建筑功能的前提下进行优化设计。2.2经济性。对于民用建筑而言,其使用人群多为普通百姓,因此在建筑节能设计方面的投入并不能由住户来负责,而这就要求设计人员尽可能地缩短节能环保工作的消耗和投资以减少国家的负担和企业的投入。一方面,应合理选用节能设备及材料,在完成民用建筑电气节能工作的同时促进我国民用建筑行业的持续进步;另一方面,应优化设计方案,做足准备工作,尽可能的减少在管道、线路方面的损耗,为施工单位带来更高的经济效益,促进民用建筑施工企业的健康发展。2.3节能性。当代技术发展迅猛,如太阳能技术之类的节能环保技术如雨后春笋般被不断研发并推广,因此在开展节能环保工作时应用各种现代节能环保技术是十分必要的,而在具体的应用实施过程中,应遵守节能性的原则,即只在需要应用的地方应用新技术,而不是盲目的应用。工作人员在开展节能设计工作之前,应明确哪些地方的能源损耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑相应的节能措施以达到节能环保的最终目的。

3绿色节能技术在民用建筑电气设计中的具体应用措施

3.1优化配电系统,选用低耗设备。在民用建筑电气系统之中,配电系统始终都是可设计性较强的一个系统,而具体的优化设计可从以下几方面进行:(1)应尽量促进配电系统更加简单、更加可靠,即尽量缩小供电系统的配电级数,减少因配电级数过多而产生的电能损耗;(2)应根据实际情况选用合适的制冷设备,如针对一些大型的民用建筑可选择10kV或6kV的制冷设备;(3)应合理分布供电网络,尽可能将供电半径控制在200m内;(4)应合理选择电缆、导线等电气线路,重点应根据电流密度选择最佳的导线截面;(5)应从自身材质、结构等多个方面对变压器系统进行设计,并综合初装费、土建投资、运行费用等对变压器的全过程安装与使用进行规划,最大限度降低变压器设备的能源损耗与资金浪费。3.2优化照明方式,完善照明标准。对于民用建筑居民来说,其大部分用电皆属于照明用电,而根据数据显示,建筑照明耗电可占到建筑总耗电的30%甚至更多,且由于当前照明装置多为低效照明,因此节能潜力巨大,可应用的节能技术及可实施的节能措施都较多,具体可从以下几方面进行应用。(1)应尽可能优化照明设计,合理选取照度标准值,并根据视觉作业的特性选择合适的照明方式,如设置照明梯度来使灯光物尽其用等。(2)应杜绝过于追求场面宏大的艺术灯光效果,在确保基础照明功能的前提下尽可能地采用更加节能的灯具及相关设备,尽量营造一种低调温暖的灯光效果,为住户带来更加美好的居住体验。(3)应精确计算电气照明设备的照度,切勿凭经验计算,尽可能的将最终照明效果控制在用户要求范围及照明标准的规定范围内,同时,在设计灯具高度时,也应考虑到高度对于照度的影响。(4)应根据建筑整体的设计合理选择光源,尽量保证每个房间都能受到太阳光的照射,缩短灯具的使用时间,减少住户的电能浪费。(5)应充分利用间接光源,合理利用天窗、天井来进行采光,并借助增大窗户面积、设置反射镜面的方式提高电能或光能的利用率,最大限度降低电能的损耗。(6)应合理选择手动控制、自动控制两种灯光控制方式,尽可能的采用声控、定时设备来达到节约用电的目的。3.3优化动力系统,降低动力损耗对于民用建筑来说,或多或少都需要用到一定的动力用电设备,如供暖系统等,而在此方面浪费的电能无疑也是十分巨大的,基于此可从以下几方面降低在动力系统方面的能源损耗。(1)应采用更加高效节能的电动机,重点应提高电动机的效果和功率因数,例如可选择Y或Y2系列的高效电机(图1),应用后可使总损耗减少20%~30%,效果可提高3%~6%。(2)应就距离供电点较远的电机以及工作时间较长的电机设置补偿机制,例如无功功率就地补偿装置等。(3)对于轻负荷运行的电机设备,可选用星三角切换装置(图2),实现“轻载降压运行节电“的效果。(4)应优化动力设备控制系统,尽可能的由程序控制设备的起动、行以及系统的负载,这样既可以减少管理设备的人力,又可以达到节能的目的。

4结束语

经济的提高在给人们带来更加优质居住体验的同时,也带来了更加严峻的资源问题和环境问题。而针对这些资源问题和环境问题,广大民用建筑电气设计人员绝不能视而不见,应严格遵循经济性、适用性、节能性等技术应用原则,真正将各种新型节能环保技术应用到实际的民用建筑电气设计工作之中,在确保住户居住体验的前提下,推动我国民用建筑建设行业的不断进步并带动我国社会经济的持续发展。

参考文献

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[4]何叶.建筑电气照明节能技术的研究[D].西安:长安大学,2014.

[5]任静,张金花,王永艳,等.《居住建筑节能评价技术规范》标准编制思路和要点解读[J].建筑技术,2017,48(12):1236–1239.

作者:王继强 单位:山东港通工程管理咨询有限公司

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