建筑机电设施节能途径

本文作者：陈明增、张玉萍、李桂春、刘彩霞、韦丽萍 单位：广西液化天然气工程项目部、中原油田分公司采油一厂

一、建筑机电设备的节能现状分析

在几次国际性的能源危机过后，各国对于温室效应对环境产生的负面影响以及矿物能源的不可回复性有了更深层次的认知。但是人们不得不面对的是日益增长的能源需求，从而使得两者之间产生了极为复杂的矛盾关系，为了有效地解决这一问题，节能减排、低碳环保的理念被提出。建筑机电设备作为我国能源消耗大户之一，现已受到人们越来越多的关注。机电设备涉及的领域既广且杂，在一般建筑内包括空调、暖通、给排水、消防等等，智能建筑中的机电设备更多。

据有关调查结果显示，建筑机电设备有很大一部分处于满负荷状态及高限状态运行，这不仅使能耗有所增大，而且还使运行质量有所下降，这样一来难免会造成末端设备与管道的承载压力增高，从而严重影响了设备与管道的使用寿命。此外，建筑内一般采用的都是单相电感性负荷，由于其功率因数相对较低，致使电网中滞后无功功率的比重较大，这不仅严重影响了设备的使用效率，而且进一步增大了设备能耗。正因如此，对机电设备进行节能已经势在必行。

二、建筑机电设备节能应遵循的原则

想要进一步实现建筑机电设备节能就必须在工程设计时遵循以下原则：其一，科学合理设计供配电，以促进电能有效利用。通常情况下，建筑机电设备在设计时优先考虑的主要是其经济性和适用性，简单来讲就是设备必须能够为建筑提供所需的动力和必要的能源，并且可确保机电设备对控制方式的要求，使其发挥出最大的功效和作用。同时机电设备安全性也是必须考虑的因素之一，机电线路之间应当具备足够的距离和绝缘强度，还应具备相应的动稳定和热稳定裕度，这样有利于确保供配电及各个用电设备的安全性。此外，还必须有可靠的防雷措施，对于一些特殊的场合还应具有防浪涌及防静电保护措施；其二，应进一步提高机电设备的运行效率，借此来降低电能的直接或间接损耗。如果机电设备的运行效率过低，那么必然会消耗大量的能源，这与节能要求严重不符，为此，应当在满足建筑物各方面使用功能要求的基础上，将能源消耗降至最低，尽可能做到以下几点：优选节能设备、采取无功补偿、降低线损、均衡负荷，最大限度地提高能源利用效率；其三，优选设计参数。在具体设计过程中，应当对设计参数进行优选，若有特殊的用电要求，应当采取合理的节能措施，以达到最佳的节能效果。

三、建筑机电设备节能的有效措施

（一）变压器节能

1.选配变压器容量。就理论层面而言，为了发挥变压器的最大功率，应当保证平均负荷率是额定容量的50%~75%。但是，由于变压器自身功率因素和负载是变化的，并且有可能存在超载运行的情况，所以不能按照最大功率这一原则选配变压器容量。变压器容量选择一定要适当，符合实际情况需求，切忌过大或过小。容量过大会出现空载现象，增加损耗；容量过小，会使变压器负载过大，增大负载损耗。

2.优化选择变压器类型。应当遵循以下两个原则优化选择变压器类型，确定变压器数量。①选择效率高、能耗低的节能型变压器，减少空载状态下产生的铁损和漏磁损耗，降低负载时在变压器线圈电阻上产生的损耗；②若在绝大部分负荷为三级负荷的情况下，可选择一台变压器。若在一、二级负荷比重过大，需两个电源供电的情况下，应选择两台变压器。特殊情况下，也可选择多台小容量变压器。

3.提高变压器功率因数。用电设备不仅要消耗有功功率，还要消耗一定的无功功率。所以，应在该种设备系统中装设移相电容器，改善负载功率因数，降低变压器线路损耗和铜损耗，达到抑制无功功率消耗的目的。

（二）空调系统节能

空调能耗是建筑物总能耗的主要部分，一般占据总能耗的50%左右，所以降低空调系统的能耗是建筑机电设备节能的重要措施。空调系统能耗包括以下两个方面：一是，供给热量和冷量的冷热源能耗，如吸收式制冷机的燃气或蒸汽能耗，压缩式制冷机耗电，锅炉耗燃气、燃油、煤、电等。冷热源的能耗取决于供热量和供冷量，受室内空调设计标准，室内照明、人员、设备散热、新风量，室外气象状况（如太阳辐射强度、空气湿度、空气温度等）、外墙门窗传热特性等因素影响；二是，输送空调循环水以及向房间送风所使用水泵、风机耗用的电能。风机和水泵的耗能主要受送风温差、输送空气量、输送水量、输送阻力、系统设计、供回水温差、冷热源设备效率、送水和送风流速等因素影响。针对空调系统的分析，应采取以下节能控制措施：

1.有效利用室外新风。由于新风负荷为空调总负荷的50%左右，所以控制新风量和有效利用新风是空调系统节能的重要措施之一。在春秋季节，可利用室外新风降低房间温度，以减少冷机开启量，节能降耗。在空调系统设计中要控制最小新风量数值，在空调系统运行中禁止从非正常渠道引入新风。

2.充分使用自然冷源。在春秋季节，受室内照明、设备、人员等散热因素的影响，导致室内温度高于室外温度。若在此状况下开启冷风机，会产生较大的能耗。所以，应当充分利用自然冷源，如室外冷空气、地下水等降低室内温度。

3.降低水泵耗电量。由于水泵耗电量约占空调系统总耗电量的20%左右，所以必须采取有效措施降低水泵耗电量。如科学设计水管系统，减小送水阻力和水流总高差；采用变频水泵，使其随着冷热负荷的变化而改变转速，从而调节循环水流量；保持过滤器清洁，调节阀门开度，降低过滤器和阀门的阻力。

4.降低风机耗电量。通过对风机进行定期检修、清洗，以及检查送风状态、工作点偏移状况、皮带松动情况来降低风机耗电量。

（三）给排水系统节能

1.采用变频水泵。通过利用闭环控制的水泵变频调速来达到变量供水的目的，使水泵根据管网压力信息调节转速，在始终保持管网压力恒定的基础上，将低水能损耗，从而减少水泵耗能。

2.采用中水回用措施。设计排水管网时，应当另设一路给水管网和排水管网，回收和处理建筑物中的生活用水，而后通过专用给水管网提供给楼道清洁、绿化、浇灌之用。

3.预防水管网爆管。为了避免水管网爆管造成巨大的能耗损失，应对水管网定期进行渗漏检测，做到防患于未然。

结论

总而言之，随着我国城市化建设进程的不断加快，建筑工程必然会越来越多，为了进一步降低建筑能耗，必须做好机电设备的节能。同时，还应加大对机电设备节能技术的研究力度，以此来缓解机电设备能耗过大带来的压力，这不仅符合国家提倡的节能减排要求，而且还有利于促进社会可持续发展。