建筑機電工程節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）

建筑機電工程節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，尤其是現階段資源節約型和環境保護型社會建設理念的不斷加深，城市發展中越來越離不開節能型建筑。為了更好地促進城市的發展，貫徹落實節能型建筑建設，推進低碳環保社會的發展，本文就目前節能型建筑建設過程中機電節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。

節能型建筑；機電節能；工程設計；問題；對策

現階段，節能減排是建筑行業的熱點問題，在建筑工程的建設過程中，如何有效實現建筑機電工程的節能減排目標，是貫穿于建筑設計、調試、使用過程的始終，而其中最根源的環節在于設計環節。如果建筑機電工程的優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發展具有重要意義。為此，在建筑設計過程中，對建筑工程進行必要的節能設計，尤其是優化建筑機電節能工程的設計，具有重要的實踐意義。

1 提高建筑機電節能工程設計質量的必要性

現階段，世界范圍內的能源危機已然成為了全人類生存和發展的重要挑戰，具體到我國，也毫不例外。為了有效促進能源節約，推動經濟社會的可持續發展，作為“能源消耗大戶”的建筑領域成為了節能減排工作的重點，在城市建設過程中，節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、生態效益不高的傳統設備，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。在現階段的機電節能工程中，涉及到具體到機電設備的現狀，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、低壓系統中三相電壓不平衡等）、諧波電流、暫態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，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、并聯諧振引起的過電壓、過電流、機械振動，從而使多種設備出現過熱、絕緣老化、軸扭振等問題；由于暫態過電壓，容易使處于正常工作狀態中的設備自動停止或啟動，甚至導致控制系統的無故非正常復位，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能減排目標的實現，嚴重阻礙了機電工程的可持續發展，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、節能性、安全性的機電工程，對于整體建筑工程項目的可持續發展十分不利。

2 建筑機電節能工程設計原則

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確保機電設備系統的環保節能效益，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，實現項目運營的經濟效益、社會效益和生態效益，就必須依靠技術先進且完善的節能設備，優化機電設備的線路選型，通過合理優化，降低機電工程設備的運行費用和維修養護費用，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能設計中，為了保證其運行性能，就必須嚴格控制設計系數，將設備的運行荷載控制在合理的范圍內，將機電設備系統運行過程中的能效比維持在最優范圍內。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能措施，優化負荷率，降低過載率，從而實現設備使用的最優化狀態，有效節約能源。也就是說，在建筑機電節能工程的設計中，必須遵循經濟性、安全性、先進性原則。

3 建筑機電節能工程設計的實證分析

以深圳市龍崗區政府投資公共建筑節能改造合同能源管理項目——海關大廈為例，本次節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；中央空調系統運行環境優化；空調設備技改和設備智能化管理；建筑維護結構節能（貼膜）；涉及軟件環境監控技術的能源監控管理的EMS系統。節能技術改造分別涉及海關大廈地下層和地面1～19樓層區域，海關大廈地上層72936m2，地下層6988.8m2。

海關大廈節能項目投資總額約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，技術改造投資14.43萬元；照明系統LED節能燈具改造，技術改造投資223.51萬元；EMS能源分項計量監控系統，技術改造投資14.11萬元。電能優化系統技術改造投資91.98萬元。

通過上述實施建筑區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《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》規劃公共機構節能目標。

4 建筑機電節能工程設計的有效措施

4.1 機電設備節能設計

（1）關于空調系統，其能量消耗主要集中于制冷制熱能量消耗和空調循環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減少輸送系統的動力消耗；⑤對空調控制參數實施動態控制和調整，提高能效比。

（2）關于照明系統，其節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，就應該集中體現為：①應用先進性的節水設備；②使用變頻水泵；③積極開發和利用中水等二水資源；④預防給水管網的爆管隱患；⑤對熱水循環供應系統進行完善。

（4）關于電梯系統，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電梯拖動系統節能；②負載過程中動能機械能的轉化；③促進電梯系統的智能化。

4.2 電壓等級選擇

在建筑機電工程中，電壓等級的選擇，對于機電節能工程具有重要的實踐意義。對于城鎮低壓配網來說，220/380V是應用最為普遍的電壓等級，高壓配網以10kV為宜。對于特殊的企業用戶，受到用電設備種類、供電回路數量、供電距離等，確定合理的電網規劃，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，應該實施動態穩定電壓，根據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 供配電系統的節能設計

關于供配電系統的節能設計，應該本著實用、簡單、配電級數少的原則，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，有效節約電能，節約金屬材料的使用。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。為了有效促進節能，還要做好供電范圍、線路的規劃。關于電壓器的選擇，也是供配電系統節能設計的重點，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節能效果的提高，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，要對暫態過電壓進行回收利用，充分利用補償繞組和磁化繞組，執行電抗器的功能，通過多繞組環形交叉互連的作用，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，實現電能的回收二次利用，給設備提供穩定的電流和電壓。

5 結語

現階段，節能型建筑逐漸成為了城鎮化建設過程中的熱點。隨著低碳經濟的發展，在資源節約型和環境保護型社會的倡導下，必須加強建筑節能，尤其是建筑機電節能，有效提高建筑工程項目的環保價值，實現建筑工程項目的可持續發展。

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TU85

A

1004-7344（2016）05-0221-02

2016-2-5

謝建輝（1963-），男，主要從事建筑環境與設備安裝改造工作。