浅析公共建筑中电气设备的节能措施

2021-03-31董振

居业 2021年5期

董振

(淮南市建发规划设计研究院有限公司，安徽淮南 232001)

1 公共建筑电耗调查

经预计，2020年底我国的建筑能耗将达到社会总能耗的46.7%。随着经济的发展，我国大型公共建筑数量日益增加，该类建筑具有体量大、数量多、使用功能多和用电能耗大的特点，具体包括在采暖、空调、供水、照明、消防和电梯等方面的能耗。公共建筑用电能耗调查结果显示，采暖空调占45%，电梯占5%，照明占20%，给排水占10%，其它设备占20%。调查结果同时表明大型公共建筑能耗存在严重浪费的突出问题。《中华人民共和国节约能源法》和《民用建筑节能条例》中指出，为了促进经济社会协调可持续发展，国家鼓励、支持节能科学技术的研究、开发、示范和推广，促进节能技术创新与进步。因此，公共建筑中电气设备节能潜力较大，是电气专业工程师急需解决的问题。

2 设备用电存在的问题

(1)大型公共建筑中的人员密度较大，外围护结构面广，中央空调的冷负荷和热负荷也较大，中央空调系统的各种机电设备运行能耗可观。目前存在多种动力设备没有自动控制和节能优化策略的现状，管理粗放。

(2)给水系统分区不合理，未充分利用市政供水管网压力，造成水泵的用电能耗增加。

(3)照明系统没有实行分区分时控制；照明灯具使用存在T5，T8灯管和螺口灯等传统或普通的功率较大灯管，未选用高效率的LED节能型产品。

(4)电梯没有采用能量回馈装置，无法有效回收运行过程中的势能，造成大量的能源浪费。变频器调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，产生的热量还恶化了电梯控制柜及其机房的环境。这种方法效率很低，而且对周围环境影响很大，为了给机房散热，必须加装空调和风机设备，有些情况下，给机房降温的空调耗电量甚至超过了电梯本身的耗电量。

3 节能措施

(1)设有中央空调系统的公共建筑，其动力设备的种类多且功率大，是节电的重点，主要采取措施是设置智能化弱电控制系统。建议在机房内增设建筑设备自动化(BAS)控制系统，其中之一的集散型控制系统(DCS)应用较为广泛。DCS采用分散控制，集中操作，分级管理的模式，利用综合布线将制冷机组、冷冻水泵、热源动力、冷却水泵、冷却塔风机、热水循环泵综合成一个系统，并在每个动力设备点设置现场控制器(DDC)，可实现冷水机组的集中群控。冷冻水泵和冷却水泵为变频控制方式，通过检测冷冻水和冷却水总供回水管之间压差传感器的值，将信号传至现场DDC，经过PID算法后发出调节信号控制水泵的运行的频率；冷却塔风机的变频控制主要是控制冷却水的温度恒定，使冷却塔在最高能效范围内运行，大幅度降低能耗，实现节能的最终目的。整个控制系统能够确保空调设备根据实时的空调负荷进行最优的节能运行。

(2)对整个建筑的给水系统进行合理分区，针对性地改变供水方式，可以大大降低给水泵的用电量。在建筑的低区采用市政管网压力直接供水，免去该区供水用电能耗；在中高区采用无负压供水设备和不同型号变频水泵组合的方式，可以叠加原有的市政管网压力，从而减小水泵的扬程，降低加压水泵的耗电量。

(3)在已使用的公共建筑中，常用的灯具一般有普通荧光灯、LED球泡、普通灯泡、节能灯泡等。在不降低室内照度水平的情况下，LED灯管具有较好的节能效果。测试表明，同样的照度值时，LED灯管与普通荧光灯、普通灯泡、节能灯泡相比，节能率分别为50%，80%和30%。目前LED节能灯的发光效率已达到80～120lm/W，具有节能、环保、长寿命、抗震、安全、不伤眼、无蚊虫烦恼及应用灵活等优点。如对某大型写字楼进行绿色照明改造，原先的办公空间全部使用0.6m的T5节能灯(22W)，走道和附属房间基本采用1.2m的T5节能灯(44W)。经物业管理部门统计，0.6mT5节能灯的数量为350个，1.2mT5节能灯的数量为9800个。现将走道和楼梯间的照明改为光控+声控的方式，将T5节能灯全部替换成LED节能灯，改造后的对应的LED节能灯功率分别为12W和18W。改造后的年总节电量为292400kWh，年节约电费约为233920元。

(4)公共建筑中，电梯的用电量占有相当的比例。电梯运行节电措施体现在两个方面，首先要根据楼层的数量和楼层分区优化电梯的运行程序，可以起到电耗的节约。再者，为电梯增加节能回馈装置，该装置可将多余的电能经逆变转成与低压电网(局域电网)相同频率、相同相位、相同相序、相同电压的交流电返回低压电网，将回收的电能再利用。另外，因为电阻不再消耗电能，所以电阻不会发热，使得机房的环境温度得以降低。此方法不仅改善了电梯控制系统的运行温度，而且使控制系统不再死机，延长电梯的使用寿命。由于机房温度的降低，机房可以不再使用制冷系统冷却散热，节省了机房空调降温设备的耗电量，节能环保，使电梯更省电。电梯回馈装置在将多余的直流电流逆变为可以利用的交流电能时，并不会改变电梯原有的控制方式，在节电的同时可避免热阻对电梯机房的余热效应，甚至可以停运机房内的空调，节电率可达30%左右。如某办公楼共有19部LEHY-1.0电梯，额定速度为1m/s。未设回馈装置前年用电量148100 kWh，增设回馈装置后年节电量41240 kWh，年节约费用约为37550元。