节能减碳的方法实用13篇

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节能减碳的方法

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近年来,房地产业发展热以及国家基础建设的开展催生了建筑行业的迅速发展,与此同时,在科技不断发展的今天,人们对于节能、环保的认识也逐步加深,对建筑安装过程中节能减排的实施也日益重视,本文即基于此进行探讨。

1 节能减排必要性分析

在当前社会高度发展的情况下,不断发展的建设对环境造成的污染不容小视,在建筑安装过程中,实施节能减排乃当务之急,这主要可以从如下几个方面来理解。

首先,建筑行业能源消费量大。研究显示,我国当前能源消耗中,建筑消耗最大,占总量30%以上。比如说,单单从楼宇方面来看,每年其电力消耗量就高达总量一成。而另一项数据也显示,和美国相比,我国单位建筑面积明显高于其同期水平,可以说,可以提升空间非常大。

其次,建筑安装污染严重,建筑安装过程中,对环境造成的污染也使建筑安装过程中节能减排实施非常必要。不得不提的就是建筑垃圾,建筑过程中产生的各种废弃物,对城市环境造成了广泛的影响,严重污染城市环境,降低城市居民生活质量。这从客观上要求建筑安装过程中尽量采取节能减排策略,实现绿色安装,尽可能实现建筑过程和环境的协调发展。

此外,节能减排也是可持续发展要求。可持续发展是社会主义建设中必须遵循的一个重要准则。建筑安装过程中,不合理配置资源等问题对我国可持续发展战略的实施造成了一定的影响,这就从宏观上要求节能减排制度的实施,借此,为环境保护作出贡献,发挥其促进作用。站在历史的角度,我们应该,也必须从每一个角度入手,实施节能减排。

2 节能减排的具体落实方法

根据以上几个要素的分析,本部分内容对建筑安装过程中落实节能减排概念的具体要点进行探讨和分析。

2.1 方案设计阶段节能减排概念的落实

如上面所说,方案设计阶段是建筑安装乃至整个建筑工程落实节能减排最重要的阶段。为了在方案设计过程中就充分体现这一概念,我们在建筑设计初始阶段,就需要对节能减排进行充分的考虑,发散性思维,尽量多利用自然能源,实现节能。比如说,可以充分考虑太阳能、地热等要素,对各种可能利用的能源充分利用。一方面,建筑设计要符合采光和日照,这在前文已经设计,另一方面,如果有地热资源,建筑设计应该考虑到这一点,并通过设计,使建筑物最终能充分利用地热,节约能源,减少碳排放。另外,在一些装修的细节上也是,通过门窗的良好设计(如双层玻璃的采用),实现能源流失最小化。

总之,建筑设计过程中,应该选择合理朝向充分采光,合适的户型减少热流失,充分考虑各种因素,科学设计,实现节能减排和城市建设的和谐发展。

2.2建筑施工阶段节能减排概念的落实

建筑安装施工阶段是节能减排概念落实的具体实施阶段,在这一阶段中,应当合理选择的施工步骤,降低能耗,实现节能化。考虑到绿色环保的要求,建筑安装施工过程中,应该强调对节能建筑材料的应用,并采用节能型工艺,降低能耗。举例来说,在墙面装修过程中,可以采用隔热砖,这对建筑物的散热作用的降低具有重要作用,能够实现建筑保温;双层玻璃的采用也是出于这一考虑。为了防止散热,还可以采用先进工艺,通过在散热部位加入隔热层,来实现建筑降低能耗的要求。另外,还可以使用节能灯、采用可降解材料等,实现节能减排。

2.3 建筑安装废弃物处理过程中节能减排的落实

建筑安装过程中废弃物的处理,是节能减排概念落实的一个重要环节。一般来说,建筑废料主要产生于建设安装过程中,在拆迁维修等过程中,很容易产生很多估计垃圾,如果处理不当,就好对环境造成影响,热如果能够良好处理,则能有效实现物质回收,不仅自然环境得到了保护,实现减排,还能够废物再次利用,节约资金和能源,实现节能。

如今,科学技术发展迅速,将建筑安装过程中废弃材料转变成有用材料的技术也日趋完善,建筑安装过程中废旧的金属材料(如钢筋、电线等)能够回炉冶炼,实现再利用;废弃木料也可以粉碎后,制造木板。因此,对这一过程进行控制,也是实现节能减排的重要手段。

社会在发展,人类在进步,但与此同时,建设对环境造成的破坏,已经成为我们不得不面对的一个重要问题。21世纪,如何实现人与自然的和谐发展是一个重要的话题。各行各业都必须把节能和减排当作工作中的大事来抓,建筑行业是能源消耗和污染的大户,更应该重视这一问题。在低碳呼声日益深入人心的今天,创建节约型社会已经成为工作的重点,我们在建筑安装过程中,一定要从源头抓起,做好设计,实现能源的有效利用,积极采用节能产品,做好建筑废弃材料的再利用,以促进城市的和谐发展,实现可持续发展。

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一、房屋外墙体节能施工技术

1、普通墙体施工

外墙体的砖承重墙一般采用整砖平砌,孔洞垂直方向且长圆孔顺墙长方向设置,空心砖不宜砍凿,不够整砖时用实心砖外砌,墙中洞口预埋件和管道处,应用实心砖砌筑,并在砌筑时留出或预埋,不得随意凿孔和用水泥砂浆填孔,避免外墙体出现通缝、不密实、冷热桥的现象。在空心砌块墙体中,施工技术部门根据设计施工图和工程的具体要求及施工条件绘制砌块排列图。要针对砌块建筑的墙体热阻值低、砌体和粉刷易开裂、灰缝和裂缝处易渗漏等不利因素,从施工角度采取技术措施予以确保。

2、墙体保温施工

墙体保温系统的施工是墙体节能措施的关键环节。墙体的保温层通常设置在墙体的内侧或外侧,设在内侧技术措施简单,但保温效果不如外侧,设在外侧可节省使用面积,但粘结性差,措施不当易产生开裂、渗水、脱落、耐久性减弱等问题,造价一般也高于内设置。施工工艺一般采用抹灰、喷涂、干挂、粘贴、复合等方式。施工中应注意:

基层作清洁、修平、湿润处理,表面不易粘结的混凝土墙、梁、柱等部位打毛或刷粘结剂。

按设计要求弹标准水平线、踢脚线或墙裙线,门窗洞四周宜用水泥砂浆抹宽50mm护角。为保证保温层厚度墙面应做标准灰饼、冲筋。每次抹灰厚度以10mm左右为宜,当底层韧凝且表面有一定强度后再继续下一层。应注意保湿养护但不能水冲。砂浆硬化期间严禁撞击和振动。

为防止首层墙面受到撞击后在抹灰面层与保温材料内造成孔洞,在首层窗台以下墙面加贴一层玻璃纤维网格布。底层墙外表面在墙体防潮以下,要做防潮处理,以防止地面水分通过毛细作用被吸到保温层中影响保温层的使用寿命,防潮处理采用涂刷氯丁型的防水涂料,待涂料表面干燥后再在其表面上喷涂一层界面剂即可做保温施工。

二、门窗节能技术

1、采用新型玻璃

低辐射玻璃是在表面镀上一层半导体氧化物、一锡氧化物等涂层薄膜制成,主要特点是反射率低。这种玻璃对可见光和近红外的透光率较高,反射率较低,可大量获得太阳辐射能,但对常温下的长波红外热的透光率很低,反射率较高,因而保温性能很好。如制成中空玻璃,传热系数可低至普通单层玻璃的1/3~1/4,特别适于以采暖为主的北方地区使用,夏天也有一定的隔热效果。

2、控制住宅窗墙比

住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1955民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%,30%,35%”。

3、提高住宅外窗的气密性

如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料、弹性密闭型材料、密封膏以及边框设灰口密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

4、设置“温度阻尼区”

所谓“温度阻尼区”就是在室内与室外之间设有中间层次,这一中间层次像热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热损耗。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设置成封闭式的,对屋顶上入孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

三、屋面节能技术

1、合理选择保温材料

通常屋面节能是将容重低、导热系数小、吸水率低、有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面板之间。可选择的保温材料很多,板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、水泥蛭石板、聚苯乙烯板、各种轻骨料混凝土板等;散料加水泥等胶结料现场浇筑的有珍珠岩、蛭石、陶粒、浮石、废聚苯粒、炉渣等。屋面保温隔热材料选用时,一定要按设计和有关产品技术规范,在容重、导热系数、吸水率、外观等性能参数上重点把关,贮存时要注意防水防潮,施工时严格按配合比和施工工艺操作,必要时要进行试配

2、实行倒置式屋面

所谓倒置式屋面,就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,把保温层放在防水层的上面。工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的,这类保温材料如果吸湿后,其导热系数将陡增,所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做防水层,在保温层下做隔汽层,从而增加了造价,使构造复杂化。同时防水材料暴露于最上层,加速其老化,缩短了防水层的使用寿命,故应在防水层上加做保护层,这又将增加额外的投资。

3、屋面绿化房

屋建筑实行屋面绿化,可以大幅度降低建筑能耗、减少温室气体的排放。有研究显示,夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较,表面温度平均要低6.3℃,屋面下的室内温度相比要低2.6℃;同时明显降低了建筑物周围环境温度,而建筑物周围环境的温度每降低1℃,建筑物内部空调的容量可降低6%;种植屋面保温效果很明显。

4、其他节能技术

现在,不少楼盘越来越怪异,建筑表面积增大,造成夏季太阳辐射也就越多,由于缺乏有效的立体化、综合化的措施,达不到有效的“调温”作用,导致能耗增加。因此,建筑节能设计,首先,应根据地形、环境条件、气候资料等进行综合设计,这也是最根本的前提。

其次,建筑单体设计要避免单纯追求造型而不考虑使用功能,合理设计建筑体型,减少体型系数,尽量选用自然采光、自然通风的形式,避免黑房、黑厕、黑厨房等。总之,节能建筑的墙体、门窗、屋面的保温隔热施工是节能效果的关键,所以务必要施工单位各部门、各工序严格按设计和材料施工工艺的技术措施执行,做好各质量控制点的验收。

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一、什么是建筑节能检测

按现有国家和地方建筑节能工程竣工验收规范和相关技术规范,建筑节能工程检测主要是分为建筑能耗测试、节能研究开发或产品进入工程现场的验收检测、工程现场检验。一般来说,建筑节能就是采用各种节能型的技术、设备、建筑方法、材料、工艺,利用可再生能源,降低能源浪费和消耗。建筑竣工验收时重要内容之一就是建筑节能检测,目的就是通过实地检测来评断建筑的节能效果。

二、建筑节能的现状及节能检测的重要性

随着建筑业急剧膨胀,新建建筑不仅在施工过程中消耗了大量能源,且在以后使用过程中还继续消耗大量能源。因此,在建筑工程的节能工作中,需要在工作的最前端就要做好,与此同时在一定程度上遵守建筑工程的节能标准或者要求,挑选相应的节能商品或者原材料等等建筑工程节能工作过程中所需要的各种工具或者材料 。同时,由于建筑物建造周期长,节能施工环节多,施工方和房地产商忽视节能工作重要性,常出现偏离设计和标准的现象; 再加上利益的驱使,偷工减料、以次充好也经常出现; 针对以上现象,为确保节能工程的质量,必须通过相关的节能检测,确保节能分部工程的质量满足设计标准要求。

三、建筑节能检测项目

建筑节能检测项目包含多方面的内容,总的来说,有以下几个方面:

1、建筑节能实验室检测项目。包括保温隔热板材料、保温隔热浆体材料、粘结层材料、保护层材料、玻纤网、腹丝、锚固件的检测,在实际工作中,需要按照相应的产品标准和技术规范进行检测。

2、外墙外保温系统性能试验。外墙保温系统的节能检测主要是测定建筑护结构的传热系数,使用热流计法结合热箱法。在人工制造一个相对稳定的传热环境下,被测部位的内侧用热箱模拟采暖建筑室内条件,另一侧为室外自然条件。热箱内部配置加热装置和测温铂电阻,通过智能稳定控制仪表,维持热箱内温度高于室外温度20 ℃以上,这样被测部位的热流在较高的温差条件下总是从室内向室外传递,形成一个相对稳定的传热环境,在被测部位布置热流计,测量通过建筑构件的热量,在热流计的周围和对应的冷表面上各布置热电耦测量温度,测量建筑内外表面的温度值,经运算就能得到被测部位的传热系数。

3、建筑外门窗的检测。建筑外门窗的节能检测主要包括保温性和气密性能的检测。外门窗保温性能以传热系数为评定指标。其检测方法为标定热箱法。在试件两侧的箱体(冷箱和热箱) 内,分别建立所需的温度条件,对试件缝隙进行密封处理,达到稳定状态后,测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率,就可以计算出试件的传热系数。外门窗的气密性检测采用压力法,利用风机等增压或减压的原理,使建筑外门窗内外之间人为造成压力差,测定在该压力差条件下的空气渗透量。将三樘试件正压值、负压值分别平均后对照规范确定各自所属等级,最后取两者中的不利级别为该组试件所属等级。正、负压测值分别定级。门窗等级按GB/T 7107-2002 建筑外窗气密性能分级及检测方法要求判定。

除此之外,还有其他建筑节能工程施工质量检测项目,包括保温板系统板材、砂浆的粘贴强度的检测,保温层厚度、锚栓件抗拔强度、外墙面砖的粘贴强度。遇到特殊情况,还要进行检测,包括构件传热阻的测试、自然条件下内表面温度的检测。

四、提高建筑节能工程质量措施

1、提高施工队伍的节能意识

提高施工队伍的节能意识,关键在单位领导,同时也需要有切实有行、可以操作的节能节材制度,并做到奖惩兑现,落到实处。各级领导应在群众中进行广泛的宣传教育,教育职工树立节能节材意识,并变为职工的自觉行动。同时要制定节能规章制度。总之,加强节能教育,提高节能意识,强化管理和落实制度,就一定会收到节能节材的显著效果。

2、制定相应的技术措施,做好过程控制

2.1 施工前应做好图纸审查工作,将存在的问题、技术难关提前解决,对施工队伍做好技术上安全上的全面交底。

2.2 施工过程中,严格执行三检制度和样板引路制度,做好预测预控及全方位的过程控制;对关键部位及特殊工序的施工,要把责任落实到人到岗,从“人、机、料、法、环”五个方面进行全面控制,必要时做好现场跟踪的音像图文资料。

2.3 施工结束,做好资料的整理、归档工作;并总结此工程的优特点及缺点来累积经验,可优化完善下一次施工。

3、建立必要的建筑节能工程质量控制监督体系

建立必要的建筑节能工程质量控制监督体系对于保证建筑节能工程质量是十分必要的。建筑节能是建筑工程结构体系的一个分部,与建设项目本身同时设计、同时施工、同时验收、同时交付使用。如果工程的建设、勘察、设计施工和监理单位各方质量责任主体能够严格按照法律规定的程序履行职责,其相互间的权利义务关系将得到充分保障和切实的执行,那么就可以达到保证建筑节能工程质量的目的。

综上所述,目前,我国的建筑节能测试技术尚不完善,还处于初始阶段。节能检测是贯彻国家《节能法》,使落后生产能力、落后工艺装备、落后产品的淘汰工作落到实处,逐步缩小我国能源利用率与国际先进水平的差距,降低能耗。同时在节能检测工作中,应多总结经验,研究更好的、更适宜的建筑节能测试技术,服务于建筑节能工作,促进整个建筑行业节能水平的提高和建筑行业的持续健康发展。

参考文献:

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一、前言

建筑节能指建筑物在全生命周期过程中合理使用和有效利用能源,以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗。我国目前建筑能耗形势相当严峻,呈现出总量大、比例高、能效低、污染重的特点。我国每年建成的房屋面积高达16—20亿m2,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而单位建筑面积采暖能耗却为发达国家新建建筑的3倍多。据有关专家预测,按目前建筑能耗水平发展,到2020年我国建筑能耗将达10.89亿t标准煤,是2000年的3倍;空调负荷将相当于lO个三峡电站的满负荷电力,这势必造成能源紧张。对此,有关专家称建筑节能为“刻不容缓的生命工程”。 文章是作者对现场墙体传热系数的检测方法——热流计法、热箱法、非稳态法和红外热像仪法等进行综述的基础上,详细介绍了现有的检测几种技术。

二、建筑节能检测

1.建筑节能检测的概念

建筑节能是指建筑物在整个生命周期过程中进行能源的合理使用及有效利用,以便在满足居民同等需要或者达到相同目的的条件下,尽可能的降低能源消耗。简单的说,建筑节能就是指“减少建筑中能量的不必要散失”和“进一步提高建筑中能源的利用率”。建筑节能采用各种节能型的技术、设备、建筑方法、材料、工艺,利用可再生能源,降低能源浪费和消耗。建筑竣工验收时重要内容之一就是建筑节能检测,目的是通过实地检测来评断建筑的节能效果。

2.建筑节能检测的必要性

实行建筑节能检测从根本上是符合我国基本国情的,我国是一个发展中国家,虽然总资源量巨大,但人口众多,人均资源占有量相对匮乏,经调查,我国人均耕地只有世界的三分之一,水资源人均占有量只有世界人均的四分之一,并且我国的物耗水平要高发达国家很多,建筑能耗形式相当严峻,特点表现为:总量很大、比例很高、能效低、污染重。从这些现象我们能够感觉到,实行建筑节能,是社会经济可持续发展的需要,开展建筑节能、优化建筑节能措施在我国迫在眉睫,也是建设我国资源节约型和环境友好型社会的基本要求。建筑节能的一些常规检测已经在国内得到发展,并且已经在北方相对比较寒冷的地区形成了一些比较完善的建筑节能检测手段。

3.建筑节能检测

在目前的建筑节能检测验收环节中,其主要技术是检测建筑物护结构的主体部位(墙体、屋顶、地下室顶板等)的传热系数K值。对于护结构的有些部分,如门窗等可以拆卸下来在实验室中进行检测。然后根据护结构各部分的K值来计算建筑物的耗热量指标和采暖耗煤量指标。在结合围护结构热工缺陷的检测,以此来评价某建筑物的节能效果。

三、现场检测墙体热阻的几种方法分析

1.热流计法

热流计法是目前国内常用的现场检测方法,国际标准《建筑构建热阻和传热系数的现场测量》ISO9869,美国ASTM标准《建筑围护结构构件热流和温度的现场测量》ASTM C1046-95和《由现场数据确定建筑围护结构构件热阻》ASTM C1155-95都对热流计法做了详细的规定。热流计是测定建筑能耗的常用仪表,通过热流计来测定建筑围护结构和各种保温结构材料的传热量及其物理性能参数。用热流计法来检测墙体保温性能的基本原理为:被测部分放置至少2块热流计,并在热流计周围放置热电偶,在对应面的相对位置也放置热电偶,其测量的主要包括热流密度,室内室外温度,建筑墙体的内、外表面的温度和热流计两表面的温度,用到先把测试的各部分连起来,并将测到的信号输入到微机里,通过计算机数据处理可得到热流值及温度读数,当通过瞬变期进而达到稳定状态后,再次测量多次,得到足够数量的测量周期,来获得精确的测定数值。热流计的局限性表现在它受季节的局限(只能在采暖期进行检测)而且现场误差不好消除,所以,它的使用条件要求很严格。

2.热箱法

相比于热流计法,热箱法基本不会受到温度的限制,适宜在室外进行测量,要求平均温度25℃以下,并且热箱内的温度大于室外最高温度至少8℃,因而测试比较方便,其检测原理是通过人工制造的一维传导环境,来测定热箱内电加热器发热所通过的围护结构的全部热量以及其所测量围护结构冷热表面的温度,来得到被测部分的传热系数。值得注意的是,进行一套房间的检测需要诸多的设备,并且安全搬运的工作量很大,热桥和不规则部位无法进行测试。另外,国内外也有关于用热箱法现场测试围护结构热阻和传热系数的研究报告或资料,但尚未发现现场测试使用热箱法的国际标准或国外先进国家货权威机构的标准,国内关于热箱现场测试的相关研究尚在进行中。

3.红外热像仪法

建筑物护结构热工缺陷是影响建筑物节能效果和热舒适性的关键因素之一。建筑物护结构热工缺陷,主要分护结构外表面和内表面热工缺陷。通过热工缺陷的检测。剔除存在严重热工缺陷的建筑,以减少节能检测的工作量。由于采用红外热像仪进行热工缺陷的检测,具有纵览全局的效果,所以,在对建筑物护结构进行深入检测之前,要现进行热工缺陷的检测。红外热像仪法是指包括先进的光电子技术、红外图像处理技术、红外探测技术这三种高新技术的综合使用,并且其属于无损检测的范畴,它的使用前提是不破坏被检测目标的使用性能,被广泛的应用于各种工程材料、化工设备、半成品、医疗诊断、石油设备、以及正在运行中的设备等进行检测。虽然红外线热像仪法在我国用于建筑节能行业还在起步阶段,但其有非常广阔的应用前景。红外线测温高效,特点为:非接触、直观、精确、快速、可数字存储、长期保存、温度分辨率高,可达0.01℃。但其也有缺点,无法测得热流值。

4.房间气密性测定

气密性不好也会造成能源的浪费,在冬季或者夏季,人们在室内开着热风或冷风,保密性不好的房子,就会造成能量的外漏,其外漏的空气量就代表了浪费的冷气或热气。

房间气密性检测主要是通过比较被测房屋内外的空气压力及其变化来计算房间的气密性。测量时进行人工对房间的加压或减压,造成房间内外压力差,产生空气流动,然后利用流量计测出流量,从而得到通过房间的各种大小不一的洞外流的空气量,评估出房间的气密性。

5.建筑外窗保温性能检测

建筑外窗保温性能的检测是基于稳定传热原理,采用标定热箱法进行检测。检测时试件一侧用冷箱模拟冬季室外气候条件,另一侧用热箱模拟采暖建筑冬季室内气候条件。在试件两侧各自保持稳定的空气流通、气流速度和热辐射及对试件缝隙进行密封处理的条件下,测量热箱中电暖气的发热量,减去通过热箱外壁和试件框的热损失(两者均由标定试验确定),除以试件面积与两侧空气温差的乘积,即可计算出试件的传热系数K值。

四、结语

综上所述,建筑节能虽一次性投资较大,但是带来的效益是无法用金钱来衡量的。建筑节能检测技术是推行建筑节能政策、标准的重要内容。目前国内节能建筑检测的技术方法仍然有很多不足,需大力开展新的有效的检测方法,可以根据我国各地气候条件和建筑特色积极深入的开展建筑节能检测技术的研究。

参考文献:

[1] 海涛 杨晚生:《建筑节能现场检测技术的发展状况分析》,《经济研究导刊》,2009年22期

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一、建筑节能设计的概念及内涵

建筑节能,在发达国家最初为减少建筑中能量的散失,普遍称为“提高建筑中的能源利用率”,在保证提高建筑舒适性的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率。具体来说,建筑节能设计是指在建筑工程进行规划、设计、新建、改造和使用的过程中,严格落实国家有关节能的标准和规范,采用具有节能效果的施工技术、施工工艺和施工材料,提高建筑物的保温、隔热性能,提高空调和照明等系统的效率,多多利用可再生资源和清洁能源,减少整个建筑物在施工和使用过程中的能源和资源消耗。

中国是一个发展中的大国,人口众多,对于建筑工程的需求也较多。随着我国国民经济的日益发展,建筑行业的能源消耗也不断增长,尤其是在电力资源和水资源、煤炭资源等方面,都有着较大的消耗,目前我国众多建筑工程当中,只有百分之一是节能建筑,其他建筑工程都属于高耗能建筑。由此可见,我国对于节能建筑的需求是很大的,作为建筑施工企业,应积极探索、发现创新的施工技术、施工工艺和施工材料,突破传统建筑行业的束缚,创造适合人们生活、工作和学习的绿色、健康场所。

二、现阶段我国建筑节能设计中存在的问题

1、建筑设计能源浪费现象严重

很多建筑设计师在设计的时候,都存在着较为严重的浪费现象。产生这种现象的主要原因在于,当前人们的生活水平都得到了提升,人们希望住宅不仅仅是提供温暖、舒适的场所,也是具有较强意识审美的艺术品,为了能够满足人们对于建筑物美观的需求,很多设计师放弃了节能和环保的需求,而是过分重视对建筑物外部装饰和内部舒适度的提升,就会造成大规模的能源浪费。同时,设计师和使用者对于节能环保没有明确的概念,也没有主动采用节能技术和材料的意识,忽略了环境保护措施。

2、对节能设计的认识不充分

在传统的城市建筑设计当中,主要考虑的是建筑结构、容积率、建筑与周围环境等方面的问题,很少会从节能的角度来进行建筑设计。因此,很多建筑设计师们对于建筑节能认识不足。并且,很多房地产开发商为了获取更大的经济利润,要求设计人员采用最高容积率进行设计,甚至会出现超值设计的情况,这会导致很多户型的通风效果较差,尤其是在夏季的时候,住户为了降低室内温度,就会采用空调进行降温,从而使整体住宅能源消耗增加。

3、我国建筑节能技术较为落后

由于我国的建筑节能技术与国外发达国家相比还有着较大的差距,因此有的建筑工程虽然在设计师的建议下采用了节能技术,但是缺乏相关的设计经验和管理经验,在设计和运营过程中需要解决的问题较多,很多节能技术无法应用在我国建筑设计实践中,使建筑物达不到预期的效果,从而使其实用性下降。

三、建筑节能设计的基本原则和方法

1、建筑通风设计

在进行建筑节能设计的时候,室内通风是其重要环节,为了能够达到良好的通风效果,应主要采用自然通风,使室内舒适度得到提升,有效降低室内温度,减少居住者对于空调系统的依赖,有效防止因通风不畅导致的疾病。在通风设计的过程中,首先应选用自由式或错列式来达到良好的通风效果,一些高度不一的建筑群体,可以采用错列布置的方法,实现良好的通风,设计的基本原则是低层建筑布置在夏季主导风向的迎风面、多层建筑布置在中间位置、高层建筑在最后位置。其次,为了能够使室内通风效果达到最佳,应对当地全年的风向图进行研究,使主要房间避开冬季主导风向,尽可能让夏季凉风进入室内。最后,不仅要注重对主卧、客厅的通风设计,还应重视对浴室、厨房、厕所的通风设计。

2、合理运用建筑外遮阳

当前,很多建筑设计师为了实现外表美观,而增加了外墙装饰,但是这些外墙装饰并不具备遮阳功能,因此在进行立面设计的时候应将其与外遮阳设计相互结合起来。首先,应明确每种外遮阳的适用范围,考虑到建筑物的朝向和太阳的位置等因素。对于窗户遮阳来说,,水平遮阳能够遮挡角度比较大的阳光,较适用于朝南的窗户;垂直遮阳能够遮挡侧面斜入射的阳光,较适应于正北向、北向及东北向的窗户;综合遮阳融合了水平遮阳和垂直遮阳的有点,适应范围较广,并且随着科学技术的发展,已向着自动化、高效化、智能化发展。同时,在运用外遮阳时,应妥善处理遮阳和隔热之间的 关系,采用恰当的构件,对于水平遮阳构件可以采用通透性较好的构件,比如混凝土栅格板、金属百叶等,上升的热空气可以很快地散失,对室内的影响较小。

3、减少热桥的产生

热桥是指处在外墙和屋面等围护结构中的钢筋混凝土或金属梁、柱、肋等部位。因这些部位传热能力强,热流较密集,内表面温度较低,故称为热桥。热桥的产生主要有两个方面的原因,首先,建筑某些部位的传热系数比相邻部位大很多,而热阻较小,使得保温性能较差,其次是因为建筑某些部位的散热面积比受热面积大很多,因此造成失热过多的现象,使得建筑物的内表面温度较低。在冬天的时候,尤其是在我国吧北方,室内的热量会以热桥为桥梁,源源不断地运送到室外,如果无法妥善解决热桥问题,就无法进行建筑节能,因此,对于建筑中使用较为广泛的铝合金门窗,应选择新型的断热桥型铝合金门窗或者铝塑复合门窗,同时应该还要配置三玻璃中空玻璃或者是Low―E 中空玻璃,如此一来便可以使门窗满足节能的要求.对于建筑其它部位,诸如外墙角、屋面、外挑构件和墙体连接处的热桥部位等,应该严格遵循国家有关规范要求,做好建筑局部保温隔热措施,防止大量的热散失。

4、创新节能建筑材料的应用

当前,有很多新型的节能环保材料,能够基本满足建筑施工中节能环保的需求。因此,在建筑施工中,应加大对节能建筑材料的应用。例如,当前的外墙保温技术主要有聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉毡、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料等,但是当前常用的主要为高分子保湿浆料。除此之外,外墙保温材料的发展新趋势是复合保温隔热面板,进一步实现了保温层与饰面层的工厂一体化生产。这种复合保温隔热墙面板的突出优势是施工速度快且便捷、定位准确、不易松动等,可以有效降低墙体本身对保温效果的影响,并实现材料的生产工厂化、产品结构化、质量标准化等,是我国建筑节能技术中外墙保温技术的未来发展趋势,极大的简化了外墙保温施工程序。

参考文献:

[1]万阿巧. 建筑节能设计的现状及相关问题探讨[J]. 中华民居(下旬刊),2014,04:11.

[2]刘亚南. BIM技术应用于建筑节能设计的探讨[J]. 门窗,2015,03:39-40.

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1 建筑电气设计中建筑节能存在的缺陷

在经济迅速发展的情况下,人们的生活方式发生了很大的变化。现在,人们对电能量的需求量不断增加,盲目用电的现象比较突出。电气系统设计人员即便在对用户的需求进行了较为详细的分析,但是由于很多人的节能意识比较弱,在使用中仍然存在着大量浪费的现象。

另外,在建筑电气节能方面我国对此的宣传比较少,过度的浪费使得很多的地区出现了用电紧张的现象,尤其实在七八月的用电高峰期,也因此,一些发达地区为了解决用电问题,不得不采取一些手段进行控制来缓解能源的紧张,比如在建筑电气系统的设计过程中,或者通过掌握城市各个片区,各个企业的用电特点进行电气系统的设计,提出相关的节能解决方案,并对其可行性进行分析,达到提高社会效益的目的。

2 建筑电气设计的节能原则

(1)适用性。节能不是不用,而是需要在满足建筑内各种电气设备的能源需求的基础上,尽可能地减少甚至是避免产生能源损耗的情况。因此,建筑设计人员在进行具体的电气系统设计时,需要充分地保证建筑电气的安全,需要综合考虑建筑内各个电气设备的使用功能以及安装环境,保证其能够实现节约能源的目的。在某些特殊环境或者场合的电气使用,比如,学校、医院、公园等公共场合的电气设备的用电,主要考虑如何选择适当的照明照度,不能为了节约能源,而直接忽视使用者对照明亮度的要求。(2)经济性。建筑电气节能设计的经济性主要是指在进行节能设计时,应该以实际的经济效益为最终准则,在节能的前提下不能过多地浪费资金,并且需要通过这些节能设计更好地促进过多资金的及时回收。比如在进行建筑电气的设计过程中,采用一些比较先进的电气节能设备,因此,设计者需要充分地考虑这些设备运行后的实际经济效益问题。(3)环保性。电气进行节能设计不仅仅只是为了减少能源的消耗,实际上,是为了提供一个更加美好的发展和生存环境,因此,在进行节能设计时,首先需要考虑对环境的保护,最终做到真正的绿色节能。

3 节能设计及方法

(1)供配电设备。要对供配电系统进行科学的设计,使得整个系统较为稳定,且操作也较为方便,那么必须要依据用电的设备、供电距离、以及用电量等因素来进行科学合理的设计,主要做法是:使变配电的距离靠近负荷的中心,减少配电的距离,这样的好处在于能够通过减短线路来降低能耗量,在变压器的选择上,则要根据工程的需要进行配备,满足季节性变化的要求,实现居民建筑用电经济运行,尽量降低运行中的不必要的能耗量。另外,供配电功率参数的选择也是实现节能的重要一步,一般而言,提高功率参数可以很好地减少能耗量,实现节能目的。电能的传输主要依赖于电线,电线中有电阻,因此只要传输就会有线路损耗,这是不可避免的,可以解决的就是要提高传输中的有用率,尽量满足人们的用电需要,减少供配电中某些电气设备中产生无功电率,这部分的电流除了提高能耗之外,同时对传输线也是一种损害,减少降低这部分功耗的方法主要是:减少用电设备的无用功功耗,提高用电设备(如电动机)的功率因数:采用静电电容器实现无功补偿根据具体的情况采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式。另外,线路上的电流量的大小是不能够改变的,线路损耗除了跟电流量的大小有关之外,同时还和线路的电阻有关,因此在电流量不变的情况下,要减少电耗的主要方法就是减少电线电阻的大小,而电线的电阻则主要跟电线的材质以及电线的粗细有关。因此,主要可以从这两个方面入手:选用电阻较小的材质作导线,铜芯可以说是目前最适合作导线的材料,一般负荷较大的建筑中,铜线都是最佳的选择,在负荷量较小的建筑中铝锌导线则是最合适的选择,另外,需要注意的是,电耗还主要和电流走过的时间有关,因此线路的铺设应该要尽可能走直线,这样可以缩小电流走过的时间;低压线路应不走或少走回头线,以减少线路上的电能损失;变压器尽接近负荷中心,以减少供电距离。当建筑物每层平面在达到11000平方米时,按区块应至少要设2~3个配电所,以减少干线的长度对于高层建筑,低压配电室应靠近竖井,而且由低压配电室提供给竖井的干线,不至于产生支线沿着干线倒送的现象的发生。即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路部分向前送,尽可能减少回头输送电能的支线。(2)用电设备。照明节能设计就是在保证满足作业面视觉要求、照明质疑的前提下,力求减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能。常见的节能措施有以下几个方面:有效利用自然的光线,这也是实现节能的重要方法之一,因此在使用电气设备的时候,应该要尽量推荐居民使用可以使用自然光的设备,另外,电气系统设计人员在设计的时候应该要充分地考虑自然光与室内人工照明有机地结合,较少人工照明的使用。当前,比较节能的照明设备主要是LED灯,大量使用节能设备已经成为未来发展的一种趋势居室传统照明灯具在逐渐地被淘汰,相关的研究资料表明,LED是冷光源,半导体照明自身对环境没有污染,与白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到75%以上。在同样亮度下,耗电量仅为普通白炽灯的1/15,荧光灯管的1/3。推广使用低能耗性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等。公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器等。(3)电气工程控制中对工作人员技能要求。要想保证电气工程的质量,人是关键因素,发挥着巨大作用,因此必须加强对电气工作人员的思想教育,加强其培训教育,促使他们具有主人翁意识,工人自身要不断总结现场实践经验,从而提高整个施工队伍的综合素质,无论是从质量管理还是监督检测方面,都必须按要求严格执行,确保工程质量。一个高质量的工程,完全可以体现出工作人员的责任心与态度。工作人员技术水平高,分工清晰,责任明确,这是保证工程质量的基础。

4 结束语

对能源浪费问题进行解决,在保证人类生存和发展不受到影响的同时也可以促进我国经济社循环可持续发展。建筑物种的能耗是国民经济发展中所占的比例最大的。因此,做好建筑的节能工作,可以有效降低对资源的压力,提高资源的利用率,这对我国建设节约型社会也将具有重要的意义。因此,在建筑电气系统的设计中,必须要加强对节能设计的要求,同时,应该要使得节能措施多元化。

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由于人口的增加,工业的发展,生活水平的提高,能源的消耗也就急剧增加,能源危机迫在眉睫。因此,各行各业提出了节能的要求,节约二次能源――电能,也就成为民用建筑电气设计的焦点。下面就建筑电气设计节能谈谈自己的看法。

1. 建筑电气设计节能的原则

1.1满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求,如娱乐场所的一些电气设施的用电,展厅的工艺照明及电力用电等。

1.2考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的部分投资,能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

1.3节省无谓消耗的能量

节能的着眼点,应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的,再考虑采取什么措施节能。如传输电能线路上的有功损耗是无用的能量损耗,又如量大面广的照明容量,宜采用先进技术使其能耗降低。

因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

2建筑电气节能的途径

2.1减少线路上的能量损耗

由于线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗。其公式如下:P=3IΦ2R×10-3(KW)

式中:IΦ--相电流(A)

R--线路电阻(Ω)

例如,在L=100m的VV-3×50+2×25的电缆上传输60KW,cosφ=0.8的电能,其有功损耗量,可由以下步骤求得:IΦ=60×103/(380×0.8)=113.6A

芯线温度70℃的50mm2铜芯线每公里电阻R0=0.44,则R=0.1×0.44=0.044(Ω)

P=3×113.62×0.044×10-3=1.704KW

从以上可看到,线路上的功率损耗相当于每6m的线路上安一个100W的灯泡。

在一个工程中,线路左右上下纵横交错,小工程线路全长不下万米,大工程更是不计其数,所以线路上的总有功损耗是相当可观的,减少线路上的能耗必须引起设计重视。

线路上的电流是不能改变的,要减少线路损耗,只有减小线路电阻。线路电阻R=P×L/s,即线路电阻与电导P成正比,与线路截面S成反比,与线路长度L成正比,因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

2.1.1应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。因此,在负荷较大的二类、一类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。

2.1.2减小导线长度。首先,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度;其次,低压线路应不走或少走回头线,以减少来回线路上的电能损失;第三,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离,当建筑物每层平面在10000m2左右时,至少要设两个变配电所,以减少干线的长度;第四,在高层建筑中,低压配电室应靠近竖井,而且由低压配电室提供给每个竖井的干线,不至于产生支线沿着干线倒送的现象。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送,尽可能减少回头输送电能的支线。

2.1.3增大导线截面。首先,对于比较长的线路,除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面,再加大一级导线截面,所增加的费用为M,由于节约能耗而减少的年运行费用为m,则M/m为回收年限,若回收年限为几个月或一、二年,则应加大一级导线截面。一般而言,导线截面小于70mm2,线路长度超过100m的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。其次,利用某些季节性负荷的线路,这些用户不用时,可提供给常期用户作供电线路使用,以减少线路和电阻。例如,将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负荷,集中在一起,采用同一干线供电,既可便于用一个火警命令切除非消防用电,又可在春秋两季空调不用时,使同样大的干线截面传输较小的电流,从而减小了线路损耗,这就相当于充分利用了季节负荷的线路。

在设计中,认真落实上述三条措施,就可减少线路上的能量损耗,达到了线路节能的目的。

2.2提高系统的功率因数

提高系统的功率因数,减少无功在线路上传输,以达到节能的目的。

线路损耗的公式展开后得下列计算式:

P=3IΦ2R×10-3=(RP2/UL2+RQ2/UL2)10-3(KW)

式中:UL--线电压(V)

P--有功功率(KW)

Q--无功功率(KVar)

前项RP2/UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗,后项RQ2/UL2为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的,因此是不可变的。系统中的用电设备,如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感,会产生滞后的无功,需要从系统中引入超前的无功相抵消,这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备,在线路上就产生了有功损耗,而这部分损耗是可以想办法改变的,具体措施如下。

提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求,可采用功率因数较高的同步电动机;荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯,单灯安装电容器等,都可使自然功率因数提高到0.85~0.95,这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。

由于感抗产生的是滞后的无功,可采用电容器补偿,因为电容器产生的是超前的无功,两者可以相互抵消,即Q=QL-QC,因此无功补偿,可以提高功率因数,因而也减小了无功的需求量。

无功补偿装置应就地安装,实行就地补偿,这样才能使线路上的无功传输减少,达到节能的目的。

2.3照明部分的节能

因为照明用量大而面广,因此,照明节能的潜力很大,应从下列几方面着手:

2.3.1采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛,因为它便宜,安装维护简单,它致命的弱点是发光率太低,因此目前常被各种发光率高,光色好,显色性能优异的新光源取代。

2.3.2建筑物尽量利用自然采光,靠近室外部分的建筑面积,应将门窗开大,采用透光率较好的玻璃门窗,以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明,可采用按照度标准检测现场照度,进行灯光自动调节。

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关键词:建筑节能 低技术 可持续 设计

一.两个前提:

其一,对于节能建筑的低技术设计方法的探究并非建立于对高技术手段的排斥之上。建筑节能的手段不可拘泥于分类与框架,其根本原则是因地制宜,灵活变通,在合理科学的评价体系下选择综合价值最高的符合建筑设计目标的节能手段。

其二,人工环境的舒适度与人工环境的能耗存在辩证的关系,一方面不能为节能就完全牺牲人居的舒适度,这样就本末倒置,另一方面,不能为了无休止地提高舒适度和居住体验的质量而消耗大量能源造成浪费。凡事有度,要在满足人合理的居住要求的基础上,倡导适度耗能,节能绿色,寻求节能与耗能的均衡点。

基于对自然环境的尊重以创造宜人的人工环境,对局部环境以及微气候的被动式调节是一个被广泛应用的思路。这并非一个新课题,在相关理论方面,1963年,美国普林斯顿大学出版社出版了《设计结合气候》,直到20世纪90年代一系列生态建筑设计名著诞生,在这段时间里,西方建筑师就此问题进行了理论探讨。而建筑上的实践,可以追溯工业文明之前的传统乡土建筑;近则有诺曼.福斯特、查尔斯.柯里亚、杨经文等著名建筑大师的相关作品。

二.设计思路分类:

常见的建筑节能的低技术设计思路大致可分为两大类:

太阳辐射控制和自然通风控制。并相应地在总体和单体设计中不同方面进行节能设计探索,如下表:

总体设计思路

单体设计思路

选址

外部环境

外部空间

形体组合

方位朝向

体型

平面

立面

剖面

太阳辐 射

考虑在区域不同地点的太阳辐射差异

水体、绿化与基地地形

规划、公共空间以及构造物的布置

建行组组合方式与阴影关系

南向喜阳与北向喜阴

建筑体型系数

平面热交换与隔离

遮阳与立面集热

垂直方向热环境

通风与空气质量

考虑周边建筑物或坡地的遮挡

地形与绿化调节局部空气质量

利用规划组团划分局部气候

利用建筑形体组合与围合调节局部风压风势

朝向夏季主风向,规避冬季寒流

房屋进深、高度等组织通风

平面风路

立面通风

剖面导风

三.总体设计(布局与规划)

1.选址。

严寒和寒冷地区的建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地里,因冬季冷气流在凹地里形成对建筑物的霜洞效应。对于炎热地区,建筑应趋向溪水、河流或者湖泊等水体以及绿地,利用生态环境的热交换和遮蔽效果。

2.利用绿化进行温度调节。

在确定的基地中,通过对自然绿化的利用以及人工绿化的营造,可以降低城市密集结构和高能量交换所带来的负面影响,改善“小气候”,建筑师可将绿化、水面结合设计概念和规范要求,布置在住宅夏季主导风向的上风向,以降低进入室内的空气温度和空气湿度,力图创造可以不用空调等耗能装置进行室内环境的调节,以达到绿色节能的目的。

3.外部空间:选择良好的朝向;尺度合适的间距;适宜的组合方式。

方位朝向对建筑物的太阳能利用和自然通风效果具有决定性的影响。

对于寒冷地区,太阳照射建筑物外表面使其温度提高,经结构透热再使建筑物内表面温度提高,然后再由表面以长波辐射的形式向室内传递热量;太阳辐射也可直接透过窗户进入室内使室温提高。这样至少在白昼可以有效提高室内温度,减小主动加热系统(如空调和暖炉)的负荷。

在炎热地区,在满足了城市规划、建筑防火间距和日照间距的前提下,在住宅之间设计有价值的阴影遮挡,从而有效降低区域环境温度,提供凉爽的内部街道环境。另外在其它建筑物的阴影下,房屋外表面避免了强烈的阳光暴晒,通过外墙和窗户传入室内的热量大大减少,这将有利于用较少的能耗改善室内热环境。

在这样的情况下,在设计中按照日照规律来规划建筑群体是节约建筑采暖制冷能耗的有效措施。

4.外部环境散热。

现代城市中,随着人口增多、建筑密度增大,环境结构发生了改变,城市中心地区,建筑外环境的散热速度和散热能力不断下降。如果只考虑增强建筑护结构的隔热能力,不考虑环境的散热状况,是没有办法从根本上解决节能的问题的。

这说明建筑隔热应该与环境规划结合起来才能创造可持续发展的建筑环境:综合考虑天空、空气与风等环境散热的重要因素、考虑城市水体对环境散热的作用、考虑植物的分布及城市新生态系统的建立,提升外环境的散热性能,才是解决城市热岛效应的方向。

四.单体设计思路。

1.平面节能设计:

(1)热环境的合理分区。

即结合人们对不同房间的使用差异,对室内温度区域进行划分,避免均质温度造成的低效率。杨经文常采用外置交通核来减弱热湿气候区灼人的太阳辐射对建筑主要使用空间的剧烈影响;厄斯金设计的位于寒冷地区的Gadelius别墅则把北向不利地带作为车库及贮藏空间,成为其起居室北向缓冲空间。

(2)设置温度阻尼区。

即在室内与室外空间等有温度差异需要的空间之间设置过渡空间。

(3)减少阳台对冬季日辐射的遮挡:

即对阳台朝向、进深、形式进行节能控制。

(4)有效的外墙保温。

朝向不同方向的墙面如果均按照相同的传热系数配置保温层就没有充分发挥它的经济效益,所以

(5)平面风路设计。

建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用,并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用。

2.立面节能设计

(1)确定合适的窗墙比。

窗墙面积比对建筑能耗的影响,主要取决于窗与外墙之间热工性能的差异,相差越大,影响越显著。

(2)建筑遮阳的设计:

1) 固定遮阳板:水平遮阳、垂直遮阳等

2)活动遮阳板与通风——可控遮阳

可控遮阳是一种崭新的日照调节系统,其主要特点是在一般遮阳基础上,对遮阳装

置进行灵活调整,使其既能满足冬季室内对阳光的需要,又可达到夏季有效遮挡阳光的

效果,同时改善了室内通风条件。可控遮阳体系有以下几种类型:

a.可调节型。

外观和固定遮阳相似,但芯板是可调节的水平百叶,可调整倾角以满足对日照的不同需要,调控方式包括手控机械和自动化控制等,且利用百叶可以造就丰富的立面效果。

b.活动型。

遮阳系统是可伸缩的活动型装置,按照不同季节改变遮阳深度,夏季可有效防热,又不影响冬季日照。

c.墙面绿化体。

沿外墙面生长的攀藤植物是天然可控遮阳体系,应该提倡在住宅受照面广植攀藤植物,以达到夏季降温的目的,同时也形成亲近自然的柔和外立面。但要考虑植物生长对墙体可能造成的负担和破坏。

可控遮阳体系可有效解决夏热冬冷地区的热稳定和舒适性问题,有明显的节能作用,对于夏热冬冷地区实施节能和可持续发展有重大意义,对全年综合节能有显著作用。如下表:

3.剖面节能设计

如同科里亚与杨经文等东南亚等地区的建筑师的实践和探索,利用对剖面的设计,产生对风压和气流控制,以达到调节室内气候,减少空调能耗的思路是比较常见的,这也是十分贴近建筑师的设计过程的方法。

结语:

通过国外生态建筑的环境设计策略的解读,可以知道研究低技术适应生态建筑的代表有提出“形式追随气候”设计原则的印度建筑师查尔斯.柯里亚以及埃及新乡土主义建筑师哈桑.法西等;而研究高技术适应生态建筑的则有以诺曼.福斯特、伦佐.皮阿诺等,他们的设计技术包含了从被动式气候适应等中间技术到利用计算机系统控制建筑护结构与外界的能量与物质交换等现代建筑新技术。

需要注意的是,中国作为一个发展中国家,照搬西方现代建筑设计方式是无法与地方气候、生活方式不适应,与地方文化产生联系的,是与我国国情不符的。建筑节能的设计应该结合结合我国的经济、技术水平,客观地分析特定地区环境(包括自然环境与人文环境),创造出符合当地特点的中国现代绿色建筑。

参考文献:

[1]蔡君馥等合著,《住宅节能设计》,中国建筑工业出版社,1991。

[2]林京,《杨经文及其生物气候学在高层建筑中的运用》,世界建筑,1996。

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我国建筑能耗约占全国社会总能耗的40%,并呈继续上升趋势。但在城乡建设过程中,由于节能意识不强,执行标准不力,我国建筑能耗高、利用率低的问题十分突出,建筑节能工作整体水平比较低,因此,开展建筑节能已是一项刻不容缓的工作。

一、建筑节能设计原则

1、在建筑的规划中,一般根据夏季主导风向进行规划,采用合理的布局、间距和适当的建筑体形以及路网的合理布局、绿化的分布等等,这些都会影响建筑的日照和通风,影响建筑的能耗。

2、在建筑单体节能设计实践中,对夏热冬冷、寒冷和严寒地区,通常采用增加房屋进深、控制其体形系数的办法来减少建筑外表面与室外空气的接触,减少散热、降低建筑物采暖能耗。

3、在建筑构造设计和施工中,通过采用外保温技术进行保温隔热的外墙节能设计; 通过阻断热桥的方式达到保温节能的效果; 通过采用高效保温隔热屋面或者不同的屋面形式进行屋顶的节能设计; 通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比、加窗玻璃层数,采用百叶窗等措施来提高门窗的保温隔热性能; 通过建筑遮阳设施的设计降低太阳辐射过热和眩光,从而改善室内环境气候,提高室内热舒适性和视觉舒适性,最终达到节能目的。

二、建筑节能的设计方法措施

1、建筑整体的节能设计

(1)建筑选址

节能建筑对基地有选址性,不是任何位置、任何微气候条件下均可诞生合理的节能建筑。建筑基地条件主要是从满足建筑冬季采暖和夏季致凉两个工况要求来进行研究和讨论的。建筑选址时应满足以下三个原则即向阳原则-采暖目的;通风原则-致凉目的;减少能量需求原则-综合目的。尊重气候条件,使未来建筑避免一些外来因素干扰而增加冷(热)负荷,尽量少受自然的“不良”干扰,并通过设计、改造,以降低建筑对能量的需求。

(2)建筑物平面形式

设计者应尽量使建筑物的平面形式平整、简洁,应权衡利弊,兼顾不同类型的建筑造型,尽可能的减少房间的护面积,使体形不要太复杂,凹凸面不要太多,避免因体形复杂和凹凸过多形成外墙面积大而提高体形系数。常见的建筑物平面形式有长方形、正方形、L型、U形等四种。设计者还需综合考虑本地区气候条件、冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面因素。

(3)建筑物面宽与幢深

仅从冬季得热最多的角度考虑,应尽量增大南向得热面积,往往要求栋深小,即建筑的长宽比大。但如建筑朝向偏离正南方向,长宽比对日辐射得热的影响就逐渐减少。据资料表明对正南朝向建筑长宽比为5∶1 时,其各向墙面的辐射总得热量为正方形的1.87 倍。但随着朝向的改变,这个比例也就逐渐减少。至偏东或偏西45°时成为1.56倍。至偏东(西)67.5°时,各种长宽比体型的得热已相差不多,至东西向时,正方形的得热还比长方形得热稍多,显然,由于各朝向日辐射得热的变化给最优体型选择增加了复杂性。最优节能体型是以各面护结构传热特性的比例关系为准的,只有当建筑各面的有效传热系数相等时,则正方形为最优体型。但在具体建筑设计中,还应综合考虑体型系数及建筑各面的平均有效传热系数,平均有效传热系数大的一面,其面积应相对较小,平均有效传热系数小的一面,其面积应相对较大。据资料表明,加大栋深由8m 增大到14m,可建筑耗热指标降低11%~33%,因此,对于1000m2~8000m2的南向住宅建筑栋深设计为12m~14m,对建筑节能是比较适宜的。

(4)建筑物层数

加多层数一般可加大体量,降低耗热指标。当建筑面积在2000m2以下时,层数以3~5 层为宜;当建筑面积为3000m2~5000m2时,层数以5~6 层为宜,当建筑面积为5000m2~8000m2 时,层数以6~8 层为宜。

(5)室外风环境设计

完善意义上的节能建筑在满足冬季采暖要求同时必须兼顾夏季致凉问题,即尽量不用常规能源消耗而利用自然提供的条件达到室内创造凉爽目的的方法。建筑致凉最合理的方法是争取良好通风,即利用夜间凉爽的通风使室内热惰性材料降温,致使白天时散失“凉气”而降温,因此建筑规划设计时选择基地环境条件应不影响夏季主导风吹响未来建筑,并考虑冬季主导风尽量少地影响建筑;运用植被、构筑物等永久地貌对导风的作用;对一些基地内的物质因素加以组织、利用,以最简洁、最廉价的方式改造室外环境,以创造良好的风环境,为建筑内部通风提供条件。

(6)绿化环境设计。绿化对建筑的节能起着十分重要的作用,它可以调节改善气温、调节碳氧平衡,减少温室效应,减轻城市的大气污染,降低噪音,遮阳隔热,可以有效地改善居住区的外部微气候以及建筑室内热环境,降低建筑能耗。小区绿化要综合考虑绿化率、人均公共绿化率、植被的生态效应等诸多因素。

2、围护结构是建筑节能的重点

建筑的围护结构包括屋面、墙体(包括金属、石材等非透明的幕墙)和门窗(包括玻璃幕墙)。建筑师应根据建筑的功能和美观要求,综合考虑经济因素,采取有效的手段,满足建筑节能的要求。不同的围护结构性能不同,达到相应的要求所付出的代价也不一样。对于高层建筑,屋面所占的比例很小,围护结构应主要着眼于墙体和门窗。而墙体和外窗中,墙体达到较高的性能比较容易,窗户则是薄弱环节。所以,建筑的开窗面积一般不可过大,过大则使得窗户的设计非常困难。对于采用建筑幕墙的建筑而言,玻璃幕墙要达到比较好的保温性能或隔热性能是比较困难的,而金属幕墙、石材幕墙等非透明幕墙则只要在幕墙面板后面加设保温层就很容易满足保温隔热要求。再如,对于大跨度的建筑,屋面所占比例较大,屋面保温的节能效果是比较好的,而且造价也相应比较低,玻璃幕墙或窗户要达到同样的性能则非常困难。所以,建筑设计时应该考虑到各个方面技术的可行性,经济的合理性,进行综合衡量,优化选择。

建筑的围护结构是整体建筑节能的一部分,建筑外窗或幕墙又是围护结构的一部分,所以建筑设计时应该进行综合衡量,对各个部分围护结构的各项性能指标提出明确的要求,而不能将整个围护结构的节能设计交给门窗、幕墙企业,因为这样做不利于围护结构设计的经济与合理。

3、选用建筑节能材料

合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面, 随着科技的发展, 大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去, 更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用, 达到了更好的保温防潮效果; 新型透光隔热玻璃在门窗中的应用, 起到了更好的透光隔热效果; 采用可调节的铝材遮阳板, 达到遮阳的目的。另一方面, 要结合当地的实际情况, 发掘出一些地方节能材料, 更好地应用到建筑节能中去。

综上所述,在建筑工程设计中全面推行建筑节能有利于我国的能源资源节约和合理利用,缓解我国的能源紧张,有利于我国经济社会的可持续发展,更有利于保障我国的国家能源安全。

参考文献:

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在建筑业实际工程设计与工程建设过程中,人们往往只关心建筑外形的优劣以及建筑内部空间是否符合使用要求,而忽略了从节能环保方面考虑改善建筑的外形以及内部结构。 [1]其中大型公用建筑耗能占有很大比重,一些规模较大的公共建筑一天的耗能支出即可达到几十万至上百万元人民币。大型建筑耗能较大,除建筑物本身规模较大,照明等耗能设备使用量较大等客观因素外,使用者本身节能意识薄弱也是一个主要因素。作为工程设计人员或设计管理人员,我们所需要考虑的则是从工程实际情况出发,从建筑外形,建筑材料、设备以及结构创新等方面寻找建筑节能的突破口,在项目设计过程中自觉考虑节能环保的因素,使建筑物能够在较低的能耗情况下实现自身功能。

1. 建筑节能设计的基本原则

建筑节能设计作为建筑优化设计的一个方面本身应遵循一定的原则以使其能够更好地配合建筑结构的整体设计,以使建筑物达到舒适与节能的双重效果。建筑节能设计的基本原则有四点:一是气候适应性原则。建筑物所处地域不同则其所处的气候环境会有很大差异。在设计过程中应最大限度的摄取自然界中的能源,充分利用气候环境中的有利因素,并消除、消弱恶劣气候的影响,同时在建筑物上添加附属结构以减少室内能量的耗散以及外部有害能量的进入,保障室内环境的舒适度。二是整体性原则,即将建筑节能的理念渗透到工程建设的整个过程中去,从项目规划、立项开始整体考虑建筑节能的因素,以便在以后的项目设计建设中更为方便地解决节能的问题。三是综合性原则,即对建筑物耗能及用能的特点的进行综合性地分析,采用多种手段进行节能设计,而不是仅仅对一些细节进行单项的节能措施,式建筑结构能够综合实现多方面的节能目标。

2. 建筑节能设计的具体设施

2.1 建筑措施

合理的建筑设计对于建筑物节能所起的作用主要体现在两个方面:一是建筑物外形及内部空间格局对于自然能源的利用程度,二是使用建筑附加构造减少能量的耗散。

对于提高对自然资源利用率的这一方面,人们在长期的生产实践过程中已经摸索出了一套运用生态技术改善室内以及建筑周边环境的方法,自然通风、采光等是最基本的利用建筑外形利用自然资源的方法。如在我国南方地区,建筑底层一般做成接待大厅并且不加封闭,这对于处于南方湿热气候的人们来说,既有利于气流穿过建筑形成穿堂风以降低室内温度,又有利于气流带走建筑底部过于潮湿的空气,以避免建筑相关设备受到严重侵蚀,可谓一举两得。 [2]然而,随着技术的发展,,建筑形态变得多种多样,人们逐渐忽视了如自然通风,自然采光等这些传统的做法,而是更多地依赖于空调等现代技术来调剂室内空气,甚至于在白天时间都要依赖灯光照明,这些都会产生大量的能源消耗及资源浪费。近年来随着节能环保的观念深入人心,建筑师们已经开始重新审视利用自然界“免费能源”的重要性。当代一些优秀的建筑师能够巧妙地安排室内房间的组合排列格局来调节室内气流的走向以达到良好的自然通风效果。常见的很多层数不多的公共建筑屋顶一般都设置有天窗。例如深圳火车站,候车厅顶部的凹面处设置有玻璃天窗,将自然光引入室内,并且候车厅下层屋面间隔布置高强度的半透明漫射玻璃,将日光均匀扩散到室内各部,设计非常巧妙。另外,太阳能技术的发展也为节能做出了大量贡献,一些建筑外挂大量太阳能板,吸收的太阳能甚至能维持建筑物的照明使用要求。这些利用建筑外形及室内格局而不用机械装置来改善室内空气、光线环境的方法非常值得推广。

对于使用建筑附加构造减少能量的耗散这一方面,今年来国家以强制规定新建工程都必须在建筑物的结构设置保温隔热层,这对我国北方冬冷夏热地区的建筑来说尤为重要。设置保温隔热层能有有效阻止夏日湿热空气进入室内,又能有效减少冬天室内暖空气的外流,不仅降低了能耗(减少居民使用空气暖气的时间),且使室内环境更加适合人们的居住。例如位于杭州武林CBD的坤和中心,德国GMP设计经典理性建筑,其玻璃幕墙采用6+12A+6mm中空钢化LOW-E玻璃,外墙砌体材料采用多孔粘土砖(KP1型),外墙外保温材料采用50mm保温岩棉,屋面保温材料为30~40聚苯乙烯挤塑保温板,是浙江省首个获美国绿色建筑LEED认证的国际甲级写字楼。

2.2 材料创新

建筑材料是建筑业发展的一个非常重要的方向,也是前景最好的一个方向之一。新型材料不仅可以以较小的资源耗费为代价满足承载力等基本功能要求,又具有一些新的特质,因而能够发挥更大的作用。墙体材料在房屋建材中约占70%,是建筑材料的重要组成部分,建筑物能量的损耗约50%来自墙体。传统墙体使用实心粘土砖耗费了大量土地资源,且对于框架结构来说,墙体仅仅起维护作用,使用如此大自重的实心砖块儿给起支撑作用的框架体系增加了更多负担。目前,国家已经禁止实心粘土砖的使用,而粘土空心砖,掺废料的粘土砖,非粘土砖,建筑砌块,加气混凝土,轻质板材,复合板材等新型墙体材料已经在我国的到了广泛推广,一些科技含量更高的材料如自保温砌块 植物维条板(FCC板)等也已投入市场。新型混凝土材料也取得了较大发展,具有更优良性质的混凝土具有更高的承载能力以及更好的延性。除墙体材料、新型混凝土材料以外,具有优良的保温、隔热和降噪性能,能够防结露的中空玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃等玻璃材料也发展迅速。新型材料的发展与应用极大地降低我建筑业的资源与能源耗费量,是建筑节能的一个十分具有活力的突破口。

3.3实例分析:夏热冬暖南区墙体结构自保温技术

(1)轻集料混凝土是用轻粗集料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土,其干表观密度不大于1950kg/m3。其通过界面效应、微泵效应、机械齿合效应提高界面强度。

其产品为:蒸压多孔混凝土砌块、陶粒混凝土砌块、硅藻土砌块、自隔热混凝土砌块、混凝土EPS砌块。混凝土砌块是非烧结性块材,属免土、节能、环保的墙体材料产品;但其抗渗性能和抗裂性能相对较差的问题,一定程度影响和制约混凝土砌块的使用与推广。适用于多层、三层以下砖混结构、框架结构墙体。

(2)大孔混凝土是以粗集料、水泥和水配制而成的轻质混凝土,(又称无砂混凝土)。基本特征为由大量的粒间孔隙形成的大孔。其导热系数小、保温性好、吸湿性较小。收宿一般比普通混凝土小30%~50%。表观密度为1800—1900kg/m3。双面抹灰200mm厚大孔混凝土墙体的平均热阻值为0.293m3 k/w,热惰性指标D≥3.0,适用于框架结构、框剪、剪力墙结构的构件。

(3)多孔混凝土是一种不用粗骨料,内部均匀分布着大量微小气泡的轻质混凝土。孔隙率可达85%,表观密度为300~1200kg/m3之间,导热系数0.081-0.29W/(m2 k),具有结构与保温隔热功能。分为加气混凝土与泡沫混凝土。

3. 结论

目前我国正在施行建设资源节约型、环境友好型社会的发展战略目标,建筑行业耗能巨大的产业,降低能耗,实现产业节能,建筑业首当其冲。而发展建筑节能设计,利用我们的智慧降低建筑建设及使用过程中的资源能源消耗是我们建筑设计人员义不容辞的责任。

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Keywords: building energy saving; Electrical design; Technology and methods

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

1 当前现状和节能设计基本原则

我国是个能源消费大国,能源相对短缺,然而能源浪费却相应严重,作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出,能源的短缺已严重制约着国民经济的发展。由于人口的增加,工业的发展,生活水平的提高,能源的消耗也就急剧增加,能源危机迫在眉睫。节能问题一直也是我国发展国民经济的一项长远战略方针。

一、建筑电气设计节能的原则

1.1满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求,如娱乐场所的一些电气设施的用电,展厅的工艺照明及电力用电等。

1.2考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。而是应该让增加的部分投资,能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

1.3节省无谓消耗的能量

节能的着眼点,应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的,再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗,又如量大面广的照明容量,宜采用先进技术使其能耗降低。

因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

2 照明设计环节中的节能措施

照明是民用建筑不可缺少的一部分,照明方式可分为:一般照明、局部照明和混合照明等;照明种类可分为:正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明等(小区、学校还有景观照明、部分高层建筑还有航空障碍照明等)。衡量照明质量的主要指标有:照度、眩光、显色性等;而照明节能的评价指标是照明功率密度LPD(即单位面积上的照明安装功率),如何在照明设计中做到有效节能,可以从以下几个方面入手:

2.1 光源的合理选择

选用高效电光源是照明节电的首要工作。节能的光源发光效率要高,使得照明灯每瓦电发出更多的光通量(LM)。

2.2光源用电附件的合理选择

在灯具的选择上,走廊、楼梯等公共场所的灯具可选用透光率高的吸顶灯;而居住类场所的灯具推荐选用蝙蝠翼式,因为蝙蝠翼式灯具控光性能合理;办公类场所则推荐用金属隔栅类灯具,没有眩光且发射率高。因光灯本身功率因数较低,所以还应让灯具带整流器,比如细管光灯的附件镇流器就推荐选用电子整流器,而不宜选电感镇流器。这里提一点,其也可以选节能型电感镇流器,它比传统40W电感镇流器低40% 左右,工作时温度低、噪声小、寿命长,属于安全可靠型电感镇流器,价格也比较便宜。

2.3 不断改进灯具的控制方式

门厅、走廊、楼梯间等公共场所的照明,宜采用集中控制,并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制,以便在白天自然光好的情况下,或深夜人少的情况下,能方便地手动或自动关闭一部分照明。

3 暖通空调系统的自动控制

公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上,系统节能潜力是巨大的,优化系统设计是节能的前提,系统的自动控制则是节能成败的关键。目前,暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统,简称BAS或BA系统。BA系统是智能建筑的特征之一,也是建筑节能的有效途径之

一,节能效率达10%~30%。

3.1系统接口设计

BA系统工程师应与暖通空凋系统、强电系统工程师密切配合,以优化系统的接口设计,主要包括:

(1) 检测参数与传感器的选择;

(2) 风、水、蒸汽阀门管径的计算;

(3) 电动调节节阀的流量特性选择;

(4) 电力与照明配电柜(箱)的一次、二次接线原理图设计;

(5) 与独立运行控制系统的通信接口设计。

3.2 节能控制优化设计措施

BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位,对系统的结构和参数进行最佳匹配,使整体效能最佳。例如,PID控制策略下的参数优化应考虑被控对象和环境条件等因素。从整体上讲,暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略:

(1) 机电设备启停优化控制;

(2) 变风量、变流量系统最优控制;

(3) 冬夏季部分负荷时水泵分设控制;

(4)与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;

(5)参数设定节能控制,包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。

4 供配电系统节能设计

供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。

(1) 优化用电负荷计算与负荷分配,选择最佳变压器负载率,从而降低变压器容量,减少变压器损耗。

(2) 采用集中或分散方式进行无功补偿,提高低压侧功率因数,使其大于0.9,减少变压器损耗及配电线路损耗。

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最近几年,节约能源,保护环境,已成为每位公民的责任和义务,也是全世界所关注的重要课题。电气节能为建筑节能的组成部分,近年来由于国民经济高速发展.对电力需求快速增长,由于发电装机容量和电网供电能力不足,全国大部分地区出现了不同程度的拉闸限电现象。由于我国节能的潜力巨大,因此把电能节约与电能开发并举,并把电能节约放在首位。由此可见电气节能的重要性,电气节能设计已成为电气设计重要内容。

2 合理设计供配电系统

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级,合理设计供配电系统,使系统在最佳状态下运行,使供配电系统在运行中的损耗减至最低。实现供配电系统的经济运行,达到节能的目的。设计应从下面几个方面考虑。

2.1 供配电系统应尽量简单可靠。同一

电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。

2.2 合理选择供电电压。同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的,经方案比较可以选择10(6)kV的制冷设备。

2.3 变电所应靠近负荷中心,低压配电间应靠近电气竖井,合理分布供电网络,使低压供电半径控制在200m以内,供电线路的电压损失已满足规范的允许值,减少线路电压损失,提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

2.4 根据负荷情况合理选择变压器容量、台数,变压器负载率宜为0.7-0.85.其接线应能适应负荷变化。按经济运行原则灵活投切变压器.使变压器在最佳状态下运行,从而减少损耗。

2.5 合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。

2.6 合理提高供配电系统的功率因素。在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因素达不到接入电网要求时,应进行无功功率的补偿.提高功率因素可以减少线路及变压器损耗。

3 选用节能型变压器

据有关资料统计表明,全国电网上每年运行的35kv和10kv及以下配电变压器总电能损耗约占当年总发电量的2%-3%。因节能变压器具有损耗低、重量轻、噪音低、效率高、抗冲击、节能显著等优点,故节能变压器的使用尤为重要。采用节能变压器,能节约能源和减少温室气体的排放,因此采用节能变压器有巨大的节能潜力。所以设计时应首选高效低损的节能变压器。如油浸式变压器已出现

了比S9系列更节能的S10系列、S11系列,S11型变压器与S9型变压器相比,空载损耗平均降低30%,空载电流平均下降70%,变压器噪音水平下降7-10dB。

4 合理选用电动机

在建筑电气设计中,电动机都是与暖通、给排水水工种的设备配套的,由设备制造厂商统一供应。因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中,除了上述的应就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外,还应减少电机轻载和空载运行。因为在这种情况下,电机的效率是很低的。对功率较大的电动机可以采用变频调速器,可提高电机在轻载时的效率,达到节能的目的。但是,

这种设备的价格仍偏高,因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软启动器,它启动平稳,从启动到运行,其电流变化不超过3倍,可保证电网电压的波动在所要求的范围内,同样达到节能的目的。

5 照明节能设计

5.1 照明设计应选择高效光源照明光源应选择发光效率高、显色性好、

使用寿命长、启动可靠方便快捷、性能价格比高的高效光源。按不同的工作场所,选择相适应的高效光源,可以降低电能消耗,节约能源。根据《建筑照明设计标准》(GB50034-2004),建议按以下几个方面选择光源:

5.1.1 灯具安装高度较低的场所选用荧光灯。荧光灯包括直管荧光灯和紧凑型荧光灯。它们都具有光效高、寿命长、显色性较好等优点.但前者比后者光效更高、寿命更长、光通维持效率高、性价比更优。因此,除有装饰性要求的场所外,一般情况下,都应选用直管荧光灯,并推荐采用T5细管。

5.1.2 灯具安装高度较高的场所宜用金卤灯,也可用中显色高压钠灯。对于显色性要求高的场所,可以采用用陶瓷金卤灯;对于没有显色性要求的工业场所,可以用光效更高、寿命更长的高压钠灯。

5.1.3 安装高度高且不易维护的场所,如高大厅堂等,宜选用高频无极荧光灯。其重要特点是使用寿命长(达5~6万小时)。同时,光效高(60-701m/W)。显色性好(Ra达80),起点快捷、可靠。

5.1.4 不应选用荧光高压汞灯。金卤灯是汞灯的基础上发展起来的,其高效比汞灯约提高60%(400W为例),显色指数高,寿命更长。

5.1.5 限制热辐射光源(普通照明用白炽灯、卤钨灯)的应用,其优点是显色性好、起点快速、便于调光。但由于其光效低、寿命不长,所以最好限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求等情况外。不应使用。

5.2 照明节能设计应提倡绿色照明。绿色照明并不只是照明节能,更有益于

提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,在保护身心健康的基础上达到节约能源、保护环境的目的。为此,在照明设计时,应最大程度地满足建筑的功能,一项照明工程不能只注重光的物理特性,不仅要考虑照度水平、灯具布置,还需考虑视觉环境及照明效果。所以,照明设计应满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求。同时,电气设计应与建筑设计密切配合,充分合理地利用自然光,使之与室内人工照明有机结合,利用最少的能源保证照度水平,从而达到节约人工照明的电能。

6 合理利用太阳能

目前住宅热水系统虽然已不少设计采用了太阳能设备,但本人认为在大型住宅小区以及公共建筑的室外照明系统应该可以设计采用太阳能蓄电的照明设备。目前这类产品以太阳能LD灯具为主,其产品的工作E原理是:白天太阳光照射到太阳能组件上,使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压,把光能转换为电能,再传送给智能控制器,经过智能控制器的过充保护,将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存;到了夜晚太阳能组件因接收不到光能,其输出的直流电压降到接近为零时,智能控制器自动开启控制装置,向LED提供电能,促使LED发光源发出足够的亮度用于照明;到天亮时,太阳能组件又接收到光能产生电压时,智能控制器又自动转换到充电模式工作。随着太阳能蓄电的照明设备的产业发展,这种产品的制造成本将会越来越低,本人相信在不久的将来太阳能蓄电的照明设备应该会在室外照明领域得到普及应用。

7 结束语

电气节能设计已成为电气设计的重中之重,在设计中精心考虑,进行方案比较,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能行之有效地节约能源,这是每一个设计人员都必须认真对待的问题。

参考文献

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当前,实现节能减排目标面临的形势十分严峻。2006年以来,全国上下加强了节能减排工作,国务院了加强节能工作的决定,制定了促进节能减排的一系列政策措施,各地区、各部门相继做出了工作部署,节能减排工作取得了积极进展。但是,2006年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标,加大了“十一五”后4年节能减排工作的难度。更为严峻的是,2007年一季度,工业特别是高耗能、高污染行业增长过快,占全国工业能耗和二氧化硫排放近70%的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工六大行业增长20.6%,同比加快6.6个百分点。与此同时,各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转,不仅2007年节能减排工作难以取得明显进展,“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。

国家“十二五规划”明确提出了节能减排的目标,即到2015年,单位GDP二氧化碳排放降低17%;单位GDP能耗下降16%;非化石能源占一次能源消费比重提高3.1个百分点,从8.3%到11.4%;主要污染物排放总量减少8%~10%的目标。此外,十二五”规划中还明确了主要污染物控制总类,在“十一五”化学需氧量、二氧化硫这两个类别基础上,增加了氨氮和氮氧化物两个类别的污染物控制指标。“十二五”规划提出的约束性指标更加明确了国家节能减排的决心。

在国家节能减排的号召下,现在的工厂企业越来越重视生产过程中的节能减排,尤其是新上马的工程项目,无论是在土建方面,还是在工艺设备选型方面,都倾向于节能型与环保产品。对于烟草行业的制丝线管控系统而言,应该是在保证生产计划与工艺指标的同时,利用现有的设备与生产线,通过控制程序与调度程序的编排,合理组织生产,尤其是在模块化生产的基础上,合理调度生产线的工艺设备,尽可能准确跟踪物料,减少设备空转与待料时间,最大化提高设备的有效作业率,整条制丝线控制系统应该围绕这个思想采取措施,来达到减少能耗的目的,具体方法如下。

1 减少主机设备的预热时间

以片烟生产工艺段为例,由于该段工艺设备较多,工艺路线较长,在设备的控制上应充分考虑到节能。看得出来,叶片从真空回潮处理到松散加料要经过一段比较长的时间,在具体控制上可以这样考虑,当真空回潮机进行一批烟叶处理的时候,调度系统才依次发出松散回潮加料机的预热指令,这个指令的何时发出可以通过现场的实际情况来摸索而得,当这些主机设备接到预热指令后,才启动设备进行预热,从而减少主机设备待料时间来节能。

2 细化批次控制单元,节约生产时间

针对多生产线、多路径的加工工艺,批次控制的模式将在整个控制系统设计中得到体现。一方面,对整个生产工艺流程进行较为细致的划分,设计总共多个控制工艺段,结合面向整个生产线的集中监控,可以有效减少工艺段设备运行的空转时间。另一方面,在部分工艺段中,根据生产组织的需要,还可以进一步细分为多个批次控制单元,如,批次控制设计和构件化设计的功能实现,有利于生产线的组织调度,提高有效作业率,节能降耗。

对于生产调度系统来说,需要在物料生产计划中,将一个由多个配方模块组成的烟叶生产任务,分解为多个模块的生产子任务,按照分组加工不同的要求,自动调用分组加工的工艺控制参数和设备运行控制参数,实现按模块的精细化加工;同时,在烟叶模块生产中,还需合理安排生产加工路线,可以根据生产计划或生产实际情况选择是否需要进入相应的工艺路线,实现对生产线生产能力的合理调度和控制。管控系统中的集中调度管理层和底层控制层需相互协调、统一管理,在生产批次计划中合理调度两部分设备的生产能力,并根据生产工艺的要求正确选择加工工艺路线,实现自动化的控制。

3 精确化延时停机时间

在制丝线的设备控制程序中,常常用到延时停机指令,比如:喂料机、储柜进出料的控制等等,通常情况下,这些延时停机的时间设置得都比较长,造成设备长时间无料空转。为了节能,可以通过现场摸索、人机界面上交互窗口调整以及利用其他一些外部条件(比如:流量、温度、水分等)的判断,来精确化延时停机时间,尽可能地缩短设备空转时间。

4 合理划分控制单元节能

把制丝线上工艺段的相关设备分解为若干能够独立操作、具备启动/停止的控制单元,实现分时启动/停止控制,尽可能地缩短设备空转时间,最大化地降低设备耗能,实现节能。

5 制定行之有效的节电措施

编制科学的用电施工方案,配电线网布置规范,配线选材合理,避免电流密度过大或电阻过大,造成浪费。采用能效比高的用电设备,推广使用智能型荷载限位器,现场有控制大功率用电设备措施。照明灯具应采用高效、节能、使用寿命长的施工照明灯具。工程项目分路供电,施工、生活用电有分路计量装置,分别监控,有记录。加强用电管理,施工区、生活区有专人管理照明灯具;宿舍应采用智能化开关控制宿舍的用电。加强对大型施工机械设备运行管理,禁止空载运行、提高使用率;对机械进行定期维护,确保机械正常运行。选用环保高效节能的施工机械,逐步利用Y系列节能电机(全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机)改造现有施工机械动力源,逐步采用高效功率补偿器技术;禁止耗能超标机械进入施工现场。

6 制定行之有效的减排措施

编制专项方案对工地的废水、废气、废渣的三废排放进行识别、评价和控制,安排专人、专项经费,制定专项措施,减少工地现场的三废排放。对施工区域的施工废水设置沉淀池,进行沉淀处理后重复使用或合规排放,对泥浆及其他不能简单处理的废水集中交由专业单位处理。在生活区设置隔油池、化粪池,对生活区的废水进行收集和清理。禁止在施工现场焚烧垃圾,使用密目式安全网、定期浇水等措施减少施工现场的扬尘。合理安排噪声源的放置位置及使用时间,采用有效的噪声防护措施,减少噪声排放,并满足《建筑施工场界环境噪声排放标准》的限制要求。生活区垃圾按照有机、无机分类收集,与垃圾站签订合同,按时收集垃圾。对不可回收有害的施工垃圾打包封袋,按照环保等部门规定要求送往指定处理中心集中进行无害化处理。

7 结语

目前,无论在烟草、化工、电力、冶金、石油还是其他行业,节能减排都是重中之重。企业是否能够很好地完成节能减排指标逐渐成为促进国家经济增长的重要因素,随着电气自动化控制技术的进步以及人们对节能减排意识的不断普及,在很大程度上提高了产品的可靠性和工作效率,标志着一个国家电子行业发展水平,并且也是当前经济高速发展的必要条件。

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