建筑机电节能工程设计中的问题与对策研究

严斌

宁夏煤炭基本建设有限公司严斌

摘要：建筑的机电系统是建筑耗能“大户”，光其所消耗的能量就占建筑总能耗的70%以上。本文对建筑机电节能工程设计中存在的问题进行了分析，并在此基础上提出了解决对策，以期对建筑机电工程的节能设计工作能够有所借鉴。

关键词：建筑机电；设计；存在问题；对策

1引言

随着科技和经济的发展和人民生活质量的提高，建筑机电工程已经成为了我国建筑工程的重要组成部分。诚然，空调、电梯等建筑机电设施给人们的生活和工作带来了舒适的环境，但与此相对应的是，它也消耗了大量能源。据相关资料显示，光各类动力设备所消耗的能量就占了建筑总能耗的70%以上，并且随着其运行时间地延长，其老化程度会加剧，造成其能耗也相应地增长。

在能源日益紧缺的今天，如何在建筑机电工程设计中做到节能减排，在不影响建筑使用者正常生活和工作的情况下，做到经济性和节能性，使其为经济发展带来积极效应，对节约能源、降低建筑能耗、推进我国节能型城市建设的进程、实现能源的最优化利用等方面具有重要意义

2建筑机电节能工程设计中存在的问题

1.节能设计深度不够

有些设计人员在设计过程中对建筑机电系统的节能效益考虑不足，只在意业主方的工期需求，却忽视了设计质量，造成很多建筑机电系统的节能设计深度不够，要么不考虑应用节能技术，要么就是在没有经过充分论证的情况下就盲目采用节能技术措施，致使节能效益不佳。

2.设计与安装施工作业相脱节

传统上，建筑机电系统的设计方和安装施工方是独立的，缺乏必要的协商机制，设计中的一些不合理之处或不清晰的地方如果不能得到及时地沟通协调，造成施工方完全按照自己的理解进行施工，这不仅增大了安装施工的难度，甚至还可能增大工程竣工后机电系统的运行能耗。

3.建筑机电工程设计计算方面的问题

机电系统负荷是建筑机电工程设计的重要依据，它的计算准确与否与建筑机电系统的投资成本以及能源利用程度等密切相关。但现实却是有很多设计人员没有对具体工程的实际情况作详细了解，只是简单地套用了设计规范中的一些规定进行计算，这可能导致机电设备装机容量偏大、设计系数选取不当等问题，不仅增大了工程成本，也增大了工程竣工后投入使用的机电系统的运行能耗。

4.可再生能源的利用率较低

除了直接利用城市电网的电能外，如果将地热能等可再生能源用于建筑机电系统，则可以显著降低机电设备的能耗。基于此，设计单位在进行建筑机电工程设计时，应尽可能地引导业主利用可再生能源。

3解决建筑机电节能工程设计问题的对策

3.1建筑机电系统的节能

1.建筑空调系统的节能

首先，设计人员应根据具体工程的实际情况来估计单位建筑面积的冷、热负荷指标，而非单纯地套用设计手册上的冷、热负荷指标。单纯套用设计手册上的数据往往会导致计算出来的总负荷偏大，造成所选用的空调设备的装机容量偏大，明显超出实际需求，这显然会增加工程的投资成本和后期的系统运行能耗。

其次，建筑空调系统能耗大小与室内设计温度和湿度标准密切有关。据相关资料显示，夏季室内设计温度每升高1℃，就可降低空调系统8％~10％左右的能耗，而室内的空气湿度由60％增大到70％时，则可使空调系统降低17％左右的能耗。

再次，应尽量采用空调变频技术（如图1所示）。目前，我国国内许多大型建筑的空调系统是按照最大冷、热负荷并留有一定余量进行选型设计的，但在正常的使用过程中，系统的运行环境并不是一成不变的，实际负荷也总是在不断变化的，满负荷出现的几率很低。此时，采用空调变频技术，用变频泵和变频风机代替传统的泵和风机，一方面可以使水流量、送风量与负荷变化相适应，从而节约能源；另一方面，变频泵的启动方式不同于传统的电机硬启动方式，不会产生冲击电流，这对延长系统设备的使用寿命，保证系统的运行质量具有重要意义。

图1变频器在建筑中央空调中的应用

最后，新风负荷约占空调总负荷的20％~40％左右，可以将空调系统的自动化控制系统纳入到建筑物的控制系统中，使其能够根据外界天气环境的变化而自适应地调节风量以形成稳定的室内外压差，降低主机运行时间，达到节能目的。

2.建筑照明系统的节能

首先，要合理确定照度。照度的设计指标只要满足实际需求就好，要避免因盲目追求高照度而带来的高能耗。其次，要选择节能型灯具。一般来说，节能型灯具要普通灯具更省电。

最后，要合理确定节能控制方式。传统的建筑照明控制方式是开关控制或时间控制方式。其中，时间控制方式主要是依据“灯具在规定的时间内开关”的原则执行开闭灯具的操作，这种自控方式虽然比开关控制先进，但如遇雨雪阴天等恶劣天气，灯具迟迟不亮就会给建筑使用者带来不便。而光控和声控可以有效改善这一缺陷。光控是通过装设光敏感传感器，当传感器所检测到的光照度在规定时段达到预先设定值时就会自动接通或断开电源，从而使建筑照明更好地为建筑使用者服务，这种方式显然比时间控制更加合理和人性化。

3.建筑给排水系统的节能建筑给排水系统的能耗集中体现在2个方面：（1）为水循环提供动力所消耗的电能；（2）水资源的消耗。给排水系统节能设计可采取的措施有：（1）采取分区给水方式，合理利用市政管网余压；（2）采用节水型管材、阀门、卫生器具及配水器具；（3）推广中水回用技术和雨水再利用技术；（4）使用变频水泵等。

4.建筑电梯系统的节能

随着高层建筑日益增多，建筑电梯系统能耗在建筑能耗中的比例也在逐年提升。因而，很有必要对电梯系统进行节能设计。

建筑电梯系统节能设计可采取的措施有：（1）提高电机拖动系统的运行效率，采用节能控制方式，例如将运动中负载上的动能、机械能、位能转换成电能，即电能再生。（2）可以将建筑内的几部电梯并联，并用智能系统进行控制。

3.2电压等级选择

选择电压等级时，应该考虑建筑机电设备特性、供电回路数量、供电距离等因素，并结合建筑所在地区公共电网的现状以及规划，进而综合确定。

3.3供配电系统设计

在进行供配电系统设计时，应做到以下几点：（1）系统应该简单、实用，配电级数不宜太多；（2）尽量将变压器置于负荷深以减少低压供电半径；（3）供电范围要明确，线路、变配电所交错重叠供电是不适宜的。

3.4变压器的选择

首先，在设计选择变压器时应选用节能型的，以尽量减少变压器的有功功率损耗。

其次，正确选择变压器的负载率。建筑在使用上有季节性负荷，如冬季取暖、夏季空调制冷，用电量都较大，此时可根据需求选择专用变压器。

最后，三相电源分相单独供电时，会引起电网的失调、中线电位升高及变压器本体损耗增加。减少负荷不平衡的方法有：1）将单相机电设备均匀分接在三相电源上。（2）220V照明负荷的线路≤30A时，采用单相供电；>30A时，采用三相四线制供电。（3）使用单相自动补偿设备。

3.5减少传输损耗

首先，导线材质的电导率要小，应尽量选择铜芯。其次，布置导线时，应尽量缩短导线长度。最后，可适当增大导线截面。如果线路较长，可选取比理论截面更大一级的导线截面。

3.6尽量应用可再生能源，降低能耗

应用太阳能、地热能等可再生能源，从而使得建筑机电系统的能源来源尽可能的多元化具有重要的意义。近年来，可再生能源市场发展迅速，太阳能、地热能作为清洁能源，取之不尽，用之不竭，有巨大的市场潜力。

4结束语

近年来，虽然我国对建筑机电节能工程设计的重视度越来越高，也研究、提出并应用实施了一系列的节能技术措施，但整体效果并不理想，建筑机电系统耗能“大户”的局面并没有得到显著改善。因此，还需要对建筑机电节能技术进行深入研究，并在此基础上对机电系统作进一步地优化设计。

参考文献：

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