建筑機電設(shè)備設(shè)計中的節(jié)能優(yōu)化措施分析

代京京

中建八局，上海 200120

現(xiàn)代建筑尤其是智能建筑中使用了各種各樣的機電設(shè)備，其不僅數(shù)量眾多，還涉及通風(fēng)、照明、給排水、供配電等多個領(lǐng)域，需要設(shè)計人員從全局角度進行統(tǒng)籌，做好機電設(shè)備節(jié)能設(shè)計工作，在保證機電設(shè)備性能的同時，降低其運行能耗，節(jié)約資源，對建筑成本進行控制，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提高，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 節(jié)能優(yōu)化措施在建筑機電設(shè)備設(shè)計中的重要性

當(dāng)前，我國能源供給呈現(xiàn)出相對短缺的情況，作為能源消耗大戶的建筑行業(yè)在不斷擴大自身規(guī)模的同時，也帶來了更加嚴(yán)重的能源消耗，其需要切實做好節(jié)能降耗工作。將節(jié)能優(yōu)化措施應(yīng)用到建筑機電設(shè)備設(shè)計中能夠促進建筑整體性能和附加值的提高?，F(xiàn)代建筑中，機電設(shè)備的覆蓋面極廣，優(yōu)化過程也相對復(fù)雜，設(shè)備常處于高負(fù)荷運行的狀態(tài)，因此相關(guān)工作人員必須對空調(diào)設(shè)備、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等進行全面的節(jié)能優(yōu)化，切實保障機電設(shè)備功能的充分發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟適用和安全可靠兼顧。

2 建筑機電設(shè)備設(shè)計節(jié)能優(yōu)化原則

2.1 提高能源利用效率

目前，開展以可持續(xù)發(fā)展理念和綠色發(fā)展理念為支撐的節(jié)能減排措施受到了社會各界的廣泛關(guān)注，也取得了顯著的成果，但在很多細(xì)節(jié)方面依然有待增強。建筑機電設(shè)備設(shè)計人員應(yīng)該充分考慮建筑特性，在滿足功能指標(biāo)的同時，進行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，以盡可能降低能耗，提高效率。在現(xiàn)代建筑工程施工建設(shè)中，節(jié)能減排的核心是降低“無謂消耗”，而不是在浪費資源的同時強調(diào)節(jié)能優(yōu)化，這樣不僅會導(dǎo)致資源的大量損耗，加劇資源供需矛盾，還會導(dǎo)致人力資源和時間成本的浪費，影響節(jié)能減排的效果。對此，在建筑機電設(shè)備設(shè)計中，應(yīng)該將建筑整體的功能性、安全性等考慮在內(nèi)，做好機電設(shè)備、材料等的優(yōu)化選擇工作，以盡可能提高能源利用效率，降低能源損耗。

2.2 合理選擇機電設(shè)備類型

機電設(shè)備設(shè)計中，合理選型是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，選擇合理的機電設(shè)備型號、功率等能夠在保障機電設(shè)備安全可靠運行的同時，降低成本消耗。在現(xiàn)代建筑規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，需要充分考慮地域環(huán)境因素的影響，不同的環(huán)境條件會帶來不同的建筑標(biāo)準(zhǔn)，而建筑環(huán)境的選擇會在很大程度上影響機電設(shè)備的設(shè)計優(yōu)化，例如在北方地區(qū)，冬季寒冷，對于采暖設(shè)備的性能有著非常嚴(yán)格的要求；在南方地區(qū)，夏季炎熱，對于空調(diào)設(shè)備的性能要求較高，因此在建筑機電設(shè)備設(shè)計中，必須結(jié)合實際情況進行設(shè)備選型，促進設(shè)備運行效率的提高。

2.3 注重供配電設(shè)計

建筑機電設(shè)備設(shè)計中，要想將節(jié)能優(yōu)化措施的作用充分發(fā)揮出來，必須切實做好相應(yīng)的供配電設(shè)計工作，將保障機電設(shè)備基本功能的安全性作為基礎(chǔ)和前提，開展節(jié)能優(yōu)化工作。具體而言，在建筑機電設(shè)備供配電設(shè)計中，需要重點關(guān)注以下兩個方面的內(nèi)容。一是防雷設(shè)計，現(xiàn)代建筑以高層建筑為主，更容易受到雷擊的影響，而建筑內(nèi)部設(shè)置的各種機電設(shè)備精密度較高，一旦遭受雷擊破壞，輕則影響建筑各種功能的正常使用，嚴(yán)重時則可能威脅建筑用戶的生命財產(chǎn)安全。因此，在供配電設(shè)計中需要高度重視防雷設(shè)計工作，通過設(shè)置避雷針、接地系統(tǒng)等方式規(guī)避雷擊破壞。二是防火設(shè)計，需要對機電設(shè)備外殼和線路進行必要的防火處理，做好絕緣隔熱防護，在保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行的同時，提高節(jié)能減排的效果。

3 建筑機電設(shè)備設(shè)計中的節(jié)能優(yōu)化措施

3.1 空調(diào)設(shè)備節(jié)能優(yōu)化措施

空調(diào)設(shè)備是建筑機電系統(tǒng)的一個重要組成部分，能夠?qū)ㄖ?nèi)部的溫度、濕度和空氣質(zhì)量進行調(diào)節(jié)，為人們提供舒適的室內(nèi)環(huán)境?？照{(diào)設(shè)備是現(xiàn)代建筑中能耗最大的機電設(shè)備之一，對其進行節(jié)能優(yōu)化非常關(guān)鍵?？照{(diào)系統(tǒng)的能耗主要體現(xiàn)在熱源系統(tǒng)和冷源系統(tǒng)，產(chǎn)生的熱量或者冷量可以經(jīng)過水系統(tǒng)傳輸?shù)斤L(fēng)系統(tǒng)，再由風(fēng)系統(tǒng)傳遞到室內(nèi)空間，實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。一般情況下，建筑空調(diào)的制冷溫度都會設(shè)定在24～28℃，而在部分公共建筑中，存在隨意設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)溫度的情況，將溫度設(shè)置在22℃甚至更低，在影響傳輸性能的同時，也帶來了巨大的能源浪費問題。

在對建筑空調(diào)設(shè)備進行節(jié)能優(yōu)化的過程中，可以采取如下節(jié)能優(yōu)化措施：一是應(yīng)該依托建筑所處環(huán)境和建筑自身布局選擇設(shè)備，例如在南方地區(qū)，暖通設(shè)備要盡量考慮自然通風(fēng)；在北方地區(qū)，可以考慮空氣源熱泵設(shè)備；二是應(yīng)該合理設(shè)定室內(nèi)溫度，同時采取有效措施降低室內(nèi)外溫差，減輕空調(diào)系統(tǒng)在建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱控制方面產(chǎn)生的負(fù)載與損耗，適當(dāng)降低新風(fēng)要求，例如當(dāng)室外溫度相對較低時，可以采取適當(dāng)通風(fēng)的方式來降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)設(shè)備運行的時間，增大送風(fēng)溫差，降低能源損耗。基于此，在對建筑空調(diào)設(shè)備進行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的過程中，應(yīng)該從滿足人體需求的角度出發(fā)，對空調(diào)運行參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，在夏季盡量提高溫度，冬季盡量降低溫度，這樣可以取得顯著的節(jié)能效果。

3.2 照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

建筑中的照明系統(tǒng)可以分為兩部分，一是公共區(qū)域照明，包括走廊、樓梯間以及其他公共場所的照明；二是室內(nèi)照明，相比而言，室內(nèi)照明需求較大，能源消耗也更多。在照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化過程中，應(yīng)該加強利用自然光，尤其是在靠近門窗的位置，更應(yīng)該多利用自然光提供照明，減少照明設(shè)備的使用時間，可以適當(dāng)增大門窗面積，選擇高透光率玻璃。當(dāng)自然光無法很好地滿足照明需求后，可以增加人工照明，通過自然光與人工照明的相互配合，減少電能的損耗，還可以在建筑照明系統(tǒng)中引入更加高效的光源，替換常用的白熾燈，相關(guān)計算結(jié)果表明，白熾燈的能源轉(zhuǎn)化率僅為6%，如果能夠利用節(jié)能燈具替換白熾燈，則可以起到良好的節(jié)能效果。例如，在照明系統(tǒng)中可以使用LED燈具，其本身使用的直流低壓更加安全，而且LED本身不導(dǎo)電，即便是破損后也不會引發(fā)觸電風(fēng)險。LED燈具的光通量較大，光衰率低，而且1W的LED燈在照度上就相當(dāng)于普通燈具15W的效果，節(jié)能率可以達到80%以上。

3.3 給排水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

在建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化過程中，需要首先明確系統(tǒng)能耗，其主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是確保水循環(huán)系統(tǒng)正常運行的動力設(shè)備，二是水資源自身的消耗。建筑給水方式大致包括三種，分別是直接給水、高位水箱給水和恒壓給水。在給排水系統(tǒng)中，可以采用新型節(jié)能節(jié)水設(shè)備和材料，例如PLC水泵、PP-R管材、PE管等，解決水泵運行能耗偏大、鍍鋅鋼管易銹蝕的問題；可以合理應(yīng)用節(jié)水型衛(wèi)生器具，對比而言，常規(guī)的淋浴噴頭每分鐘的噴水量在20L左右，而節(jié)能型淋浴噴頭在保證淋浴效果的同時，可以將每分鐘的噴水量控制在9L左右，節(jié)水效果超過50%。另外，借助閉環(huán)控制的水泵PLC調(diào)速系統(tǒng)能夠結(jié)合建筑給排水管道內(nèi)部的壓力參數(shù)，實現(xiàn)對水泵的調(diào)節(jié)和控制，根據(jù)實際需求進行變流量供水，這樣能夠減輕水泵運行的負(fù)荷，降低能源消耗。在條件允許的情況下，也可以對二次水源進行開發(fā)，對生活廢水及污水進行循環(huán)利用，同時對水循環(huán)系統(tǒng)進行必要的優(yōu)化和加固，避免用水量過大或者壓力過高引發(fā)水管爆裂的問題。

3.4 供配電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

供配電系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中非常重要的組成部分，在針對供配電系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計時，相關(guān)工作人員應(yīng)該對各方面的影響因素進行全面考量，從建筑的使用功能出發(fā)，關(guān)注用電設(shè)備的使用情況，評估關(guān)鍵設(shè)備的用電負(fù)荷，在保證配電設(shè)備正常運行的同時，滿足節(jié)能降耗的現(xiàn)實需求。在實際設(shè)計中，應(yīng)該關(guān)注電壓的管控，結(jié)合電氣設(shè)備的用電情況確定最佳電壓，盡可能降低損耗。建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該簡單可靠，做好零散部件的集成工作，確保其能具備良好的整體性，在同一電壓等級下，要求配電級數(shù)與變電可以處于同一狀態(tài)。此外，相關(guān)工作人員還應(yīng)做好供配電布線工作，盡量減少線路的彎曲，縮短供電距離，以減少電能在傳輸過程中的損失。變電位置應(yīng)該盡量靠近負(fù)荷中心，可以在低壓配電房附近建設(shè)電氣豎井，在保證供電穩(wěn)定性的同時，促進供電系統(tǒng)工作效率的提高。

3.5 智能化系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

建筑中的智能化系統(tǒng)包括樓宇自控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，通過智能化系統(tǒng)綜合控制給排水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等的高效運行。應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，既可以提高機電設(shè)備的運行效率和建筑舒適度，又可以降低運行成本，是建筑機電節(jié)能優(yōu)化措施中不可或缺的重要組成部分。

4 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)代建筑節(jié)能降耗是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及內(nèi)容眾多，相關(guān)工作人員必須對其引起重視。新的發(fā)展環(huán)境下，越來越多的機電設(shè)備開始被應(yīng)用到建筑工程中，要想滿足節(jié)能降耗的現(xiàn)實需求，就必須在建筑機電設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)引入相應(yīng)的節(jié)能優(yōu)化措施，持續(xù)改進設(shè)計方案，提升機電設(shè)備的節(jié)能效果，推動社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。