建筑机电工程的节能设计研究

建筑工程中的机电工程是整个工程中最重要的组成部分,机电工程的节能降耗指标直接影响了整个建筑工程的环保化和机电工程产品的绿色目标,所以在机电工程的设计中要把节能降耗放在首位?建筑节能减排是建设工程中重要的课题,其贯穿于设计?调试?使用等过程中,而设计是非常重要的控制环节,如出现有缺陷的设计,其必将导致建筑物在以后使用中节能消耗太大?本文结合自身多年的工作实践,分别在供配电系统设计?变压器的选择?空调风系统的设计三方面谈了机电工程在设计中的节能措施,以期能给大家帮助?
一?供配电系统设计
1?设计配电系统应该简单和可靠的,配电级数不适合太多?相同水平电压的配电级数高压不适合多于两级?低压水平不应该超过三级,三级负荷不应超过四个级?
2?应根据电力负荷能力和分布,配电变压器深入负荷中心,缩短低压供电半径,降低电力?有色金属?减少电压损失,以此提高供电质量?
3?10kV配电系统应该简单灵活,有较大的适应能力?根据负荷水平?能力?分布和电路等情况设计,配电系统应该是以环型为主,也可以使用辐射类型或树干类型?
4?每一行线路,每一个变配电所应当有明确的分布范围,不宜交错重叠?
二?变压器的选择
1?减少了变压器的有功电力损耗?空载损耗也叫铁损,它由核心的涡流损耗和漏磁损失构成,是固定不变的部分,它的大小随硅钢片的性能和铁芯制造工艺决定的?因此,在设计选择变压器时应选用节能的,如采用高导磁硅钢片;绕组采用优质铜丝,增加导线截面面积;使用先进的硅钢片剪切生产工艺,提高铁芯叠片方式?如S9?SC9及AMDT等型油浸式变压器或干式变压器?铜损的大小取决于变压器绕组的电阻和绕组电流的大小?因此,应选用阻力小的绕组,并且采用铜芯变压器?
2?选择合适的变压器负载率?虽然在其负荷率β=50%的时候,变压器的能耗是最小的?但在实际运用中有将近一半的变压器容量没有投入运行,因此当前的设计规范要求设计变压器负荷率为75%~85%?民用建筑在使用上有季节性的负荷?冬季供暖就是建筑物季节负荷,夏季空调制冷,功率消耗较大?当季节性的负荷非常大的时候,设计时应选用专用变压器?
3?三相电源分单独供电的时候,流过三相电流会产生不平衡?这个不平衡的状态会导致中线电位升高和变压器本体损失增加?三相不平衡越大,它损失也呈上升趋势?减少负荷不平衡的方法有:把单相电器均匀分接在三相电源上,最大负荷低于三相负荷平均水平的115%,最小相负荷不宜小于平均值得85%;220V照明负荷线电流小于或等于30A的时候,应该采用单相电源供电;大于30A的时候,采用三相四线制供电,使用单项自动补偿装置?单阶段
三?空调风系统的设计
1?空调系统的新的风量的大小不仅与能耗初投资和运行费用密切相关,还对人体健康有关,《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)对它的取值作了规定,设计人员在进行工程设计中,不应随意增加或减少?除此之外,在人员密度相对较大并且变化很大的房间,宜采用新风需求控制,即根据室内CO2浓度控制新风量,可以使二氧化碳浓度始终保持在卫生标准规定的限值以内?
2?风机盘管机组和新风空调系统的新风口要单独设计,或者布置在风机盘管机组出口旁边,不应该把新风连接到风机盘管机组的回风吸入口处,以免降低新风量或者削弱风机盘管处理室内回风的能力?
3?房间面积大?空间大?员工多或有必要集中进行湿度和温度控制与管理的空调地方(如商场?影剧院?商务型饭店,展厅?候机/车楼?大型多功能厅?体育馆?大型会议实等),空调风系统宜采用全空气空调系统,不适合采用风机盘管系统?全空气空调系统具有易于改变新?回风比例,必要时可实现全新风运行,从而获得更大的节能效益和环境效益,并且易于集中处理噪声,过滤净化和控制空调区的温度?湿度,设备集中?维修方便?易于管理等?
4?建筑空间高度大于或等于10米,并且超过10000立方米的时候,宜采用分层空调系统?和全室性空调方式比较,分层空调系统在夏天可以节省冷量的30%左右,因此,可降低运行能耗和最初的投资?但是,在冬季供暖条件下运行是不节能的,这一点特别提醒设计人员注意?对于民用建筑中庭等高大的空间,一般来说,工作人员在底部范围的活动,所以舒适性约在地面以上2~3米?使用分层空调,其目的是把这部分范围的空气参数控制在使用要求以内,3米以上的空间处在“没有保证”的范畴?这里提到的分层空调只是一个概念和原则,在实际工程中有很多做法,比较典型的是风气流仅仅负责人员活动的地方,同时在高空设置机械换气(排出相对“过热”空气)等方式,所以此时需要对房间的气流分布进行适当的计算?
在冬季采用分层送风的时候,因为热空气浮选原理?上部空间温度高,如果没有措施,甚至温度会高于人员活动的区域,这个时候并不节能,这是设计过程中应该注意的问题?要解决这个问题,通常有两种方式,一个是设置室内机械循环系统,将房间上半部分的过热的空气通过风管送到房间下部;二是在底楼设置地板辐射或者地板送风供暖系统?
5?在同一个空调风系统,所有的空调区的冷?热负荷差异和变化大?低负荷时间长,需要分别控制各个空调区域的温度,以及建筑区全年需要送寒风的地方,宜采用变风量(VAV)空调系统?由于变风量空调系统通过调节空气送进房间的风量来适应负荷的变化,同时确定总风量的时候也可以考虑一定的同时使用参数,这样可以降低风机运行能耗系数和装机容量?根据有关材料记载,变风量空调系统和定风量(CAV)系统相比可节能30%~70%,对不同的建筑物同时使用系数可取0.8左右?
6?对于建筑的顶部,或吊顶上部有较大热值或吊顶空间较高的时候,不应直接从天花板回风?因为屋顶和吊顶空间范围内的周边保护结构直接暴露在户外,同时夏季也会因为太阳辐射的影响和外围结构温度较高,导致吊顶内的气温容易受到气候的影响,通过屋顶的热量也就越大?如果采用吊顶回风,吊顶空间的温度也将紧邻空调房间的室内温度,事实上,相当于大多数的传热将屋顶载荷送入空调机组的冷?热的需求之中;如果没有直接从吊顶回风和使用的绝热管道,显然吊顶空间作为一个转变温度的空调夹层,对于空调机组来说,虽然仍然有一部分屋顶的传热通过吊顶板传热方式传向室内,但由于夹层的原因,此传热量比吊顶直接回风时的得热量小得多,从而减少了空调机组容量和运行冷(热)量?当然通过吊顶天花板设置的送?回风管也传热,但相比之下要小得多?
四?结语
总之,建筑机电节能设计是一个系统工程,涉及到很多方面的因素?设计人员应把节能环保理念渗透在每一个环节,只有这样才能做到真正的环保节能,为发展低碳经济做出自己的贡献?