建筑機電設施節能途徑

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本文作者：陳明增、張玉萍、李桂春、劉彩霞、韋麗萍 單位：廣西液化天然氣工程項目部、中原油田分公司采油一廠

一、建筑機電設備的節能現狀分析

在幾次國際性的能源危機過后，各國對于溫室效應對環境產生的負面影響以及礦物能源的不可回復性有了更深層次的認知。但是人們不得不面對的是日益增長的能源需求，從而使得兩者之間產生了極為復雜的矛盾關系，為了有效地解決這一問題，節能減排、低碳環保的理念被提出。建筑機電設備作為我國能源消耗大戶之一，現已受到人們越來越多的關注。機電設備涉及的領域既廣且雜，在一般建筑內包括空調、暖通、給排水、消防等等，智能建筑中的機電設備更多。

據有關調查結果顯示，建筑機電設備有很大一部分處于滿負荷狀態及高限狀態運行，這不僅使能耗有所增大，而且還使運行質量有所下降，這樣一來難免會造成末端設備與管道的承載壓力增高，從而嚴重影響了設備與管道的使用壽命。此外，建筑內一般采用的都是單相電感性負荷，由于其功率因數相對較低，致使電網中滯后無功功率的比重較大，這不僅嚴重影響了設備的使用效率，而且進一步增大了設備能耗。正因如此，對機電設備進行節能已經勢在必行。

二、建筑機電設備節能應遵循的原則

想要進一步實現建筑機電設備節能就必須在工程設計時遵循以下原則：其一，科學合理設計供配電，以促進電能有效利用。通常情況下，建筑機電設備在設計時優先考慮的主要是其經濟性和適用性，簡單來講就是設備必須能夠為建筑提供所需的動力和必要的能源，并且可確保機電設備對控制方式的要求，使其發揮出最大的功效和作用。同時機電設備安全性也是必須考慮的因素之一，機電線路之間應當具備足夠的距離和絕緣強度，還應具備相應的動穩定和熱穩定裕度，這樣有利于確保供配電及各個用電設備的安全性。此外，還必須有可靠的防雷措施，對于一些特殊的場合還應具有防浪涌及防靜電保護措施；其二，應進一步提高機電設備的運行效率，借此來降低電能的直接或間接損耗。如果機電設備的運行效率過低，那么必然會消耗大量的能源，這與節能要求嚴重不符，為此，應當在滿足建筑物各方面使用功能要求的基礎上，將能源消耗降至最低，盡可能做到以下幾點：優選節能設備、采取無功補償、降低線損、均衡負荷，最大限度地提高能源利用效率；其三，優選設計參數。在具體設計過程中，應當對設計參數進行優選，若有特殊的用電要求，應當采取合理的節能措施，以達到最佳的節能效果。

三、建筑機電設備節能的有效措施

（一）變壓器節能

1.選配變壓器容量。就理論層面而言，為了發揮變壓器的最大功率，應當保證平均負荷率是額定容量的50%~75%。但是，由于變壓器自身功率因素和負載是變化的，并且有可能存在超載運行的情況，所以不能按照最大功率這一原則選配變壓器容量。變壓器容量選擇一定要適當，符合實際情況需求，切忌過大或過小。容量過大會出現空載現象，增加損耗；容量過小，會使變壓器負載過大，增大負載損耗。

2.優化選擇變壓器類型。應當遵循以下兩個原則優化選擇變壓器類型，確定變壓器數量。①選擇效率高、能耗低的節能型變壓器，減少空載狀態下產生的鐵損和漏磁損耗，降低負載時在變壓器線圈電阻上產生的損耗；②若在絕大部分負荷為三級負荷的情況下，可選擇一臺變壓器。若在一、二級負荷比重過大，需兩個電源供電的情況下，應選擇兩臺變壓器。特殊情況下，也可選擇多臺小容量變壓器。

3.提高變壓器功率因數。用電設備不僅要消耗有功功率，還要消耗一定的無功功率。所以，應在該種設備系統中裝設移相電容器，改善負載功率因數，降低變壓器線路損耗和銅損耗，達到抑制無功功率消耗的目的。

（二）空調系統節能

空調能耗是建筑物總能耗的主要部分，一般占據總能耗的50%左右，所以降低空調系統的能耗是建筑機電設備節能的重要措施。空調系統能耗包括以下兩個方面：一是，供給熱量和冷量的冷熱源能耗，如吸收式制冷機的燃氣或蒸汽能耗，壓縮式制冷機耗電，鍋爐耗燃氣、燃油、煤、電等。冷熱源的能耗取決于供熱量和供冷量，受室內空調設計標準，室內照明、人員、設備散熱、新風量，室外氣象狀況（如太陽輻射強度、空氣濕度、空氣溫度等）、外墻門窗傳熱特性等因素影響；二是，輸送空調循環水以及向房間送風所使用水泵、風機耗用的電能。風機和水泵的耗能主要受送風溫差、輸送空氣量、輸送水量、輸送阻力、系統設計、供回水溫差、冷熱源設備效率、送水和送風流速等因素影響。針對空調系統的分析，應采取以下節能控制措施：

1.有效利用室外新風。由于新風負荷為空調總負荷的50%左右，所以控制新風量和有效利用新風是空調系統節能的重要措施之一。在春秋季節，可利用室外新風降低房間溫度，以減少冷機開啟量，節能降耗。在空調系統設計中要控制最小新風量數值，在空調系統運行中禁止從非正常渠道引入新風。

2.充分使用自然冷源。在春秋季節，受室內照明、設備、人員等散熱因素的影響，導致室內溫度高于室外溫度。若在此狀況下開啟冷風機，會產生較大的能耗。所以，應當充分利用自然冷源，如室外冷空氣、地下水等降低室內溫度。

3.降低水泵耗電量。由于水泵耗電量約占空調系統總耗電量的20%左右，所以必須采取有效措施降低水泵耗電量。如科學設計水管系統，減小送水阻力和水流總高差；采用變頻水泵，使其隨著冷熱負荷的變化而改變轉速，從而調節循環水流量；保持過濾器清潔，調節閥門開度，降低過濾器和閥門的阻力。

4.降低風機耗電量。通過對風機進行定期檢修、清洗，以及檢查送風狀態、工作點偏移狀況、皮帶松動情況來降低風機耗電量。

（三）給排水系統節能

1.采用變頻水泵。通過利用閉環控制的水泵變頻調速來達到變量供水的目的，使水泵根據管網壓力信息調節轉速，在始終保持管網壓力恒定的基礎上，將低水能損耗，從而減少水泵耗能。

2.采用中水回用措施。設計排水管網時，應當另設一路給水管網和排水管網，回收和處理建筑物中的生活用水，而后通過專用給水管網提供給樓道清潔、綠化、澆灌之用。

3.預防水管網爆管。為了避免水管網爆管造成巨大的能耗損失，應對水管網定期進行滲漏檢測，做到防患于未然。

結論

總而言之，隨著我國城市化建設進程的不斷加快，建筑工程必然會越來越多，為了進一步降低建筑能耗，必須做好機電設備的節能。同時，還應加大對機電設備節能技術的研究力度，以此來緩解機電設備能耗過大帶來的壓力，這不僅符合國家提倡的節能減排要求，而且還有利于促進社會可持續發展。