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1、既有建筑节能改造电气技术措施 宋颖 江苏筑森建筑设计股份有限公司 摘 要： 介绍了既有建筑节能改造的电气技术措施, 包括供配电系统变压器节能改造、照明系统节能改造、电梯节能改造、光伏系统节能改造及能耗监测系统。提出既有建筑节能改造要根据实际改造项目的要求, 从节能改造工作的全环节出发, 找出切实可行的既有建筑节能改造方案。关键词： 既有建筑; 变压器; 照明系统; 光伏系统; 能耗监测系统; 作者简介：宋颖 (1977) , 女, 高级工程师, 从事建筑电气设计工作。收稿日期：2017-10-28Electrical Technical Measures of Energy-Saving Re
2、construction in Existing BuildingSONG Ying Jiangsu Design of Century Architecture Co., Ltd.; Abstract： This paper introduced the electrical technical measures of energy-saving reconstruction in existing building, including energy-saving reconstruction of transformer for distribution system, energy-s
3、aving reconstruction of lighting system, energy-saving reconstruction of elevator, energy-saving reconstruction of photovoltaic system, and energy consumption monitoring system. It is pointed out that according to the actual project requirements, the energy-saving reconstruction of existing building
4、 should consider the whole link of energy-saving reconstruction, and the practical solution of energy-saving reconstruction is confirmed in existing building.Keyword： existing building; transformer; lighting system; photovoltaic system; energy consumption monitoring system; Received： 2017-10-280 引言能
5、源紧缺问题是当今世界经济和社会发展面临的重要问题之一。庞大的建筑能耗已经成为我国国民经济的巨大负担, 这就需要一方面通过国家层面加大能源进口, 缓解能源供给压力, 另一方面需要建筑行业采用替代能源, 并挖掘建筑节能潜力而减少能源需求。因此, 开展建筑节能工作是保证我国能源安全、改善人民生活环境质量、实现可持续发展战略目标的关键一环。除了对新建建筑进行节能设计以及采用可再生能源之外, 建筑节能工作的另一个重点就是既有建筑的节能改造1-3。1 供配电系统变压器节能改造目前, 绝大部分的变压器及其供电系统都在自然状态下运行, 加上传统观念及习惯性错误做法的影响, 导致现有变压器不一定运行在经济区间,
6、 因此需要通过节能改造措施来降低变压器电能损耗。在既有建筑中, 采用两台变压器时应绘出主变压器经济运行曲线, 确定其经济运行区域, 当负荷小于临界负荷时运行一台变压器, 负荷大于临界负荷时运行两台变压器。在满足变压器负载侧电压需要的前提下, 采用定量计算方法, 按电源侧电压高低和工况负载大小对变压器运行电压分接头进行优化选择, 可降低变压器损耗, 提高运行效率4-5。2 照明系统节能改造既有建筑用电负荷中, 照明能耗占很大的比例, 而且照明使用时间常大于其他设备使用时间。因此, 建筑照明的节电在电气改造中具有十分重要的地位。(1) 照明灯具。常规的节能灯具要比非节能灯具节约 60%的电耗, 对
7、于没有采用节能灯具的既有建筑, 可以在节能改造中进行更换。在更换节能灯具改造前, 应充分考虑环境因素, 按场所、功能、用途、布置等选择合理的灯具类型, 优先选择色温合适、显色指数高、光视效能高的光源。另外, 正确选择照明形式, 慎用间接照明。在一般建筑照明工程里, 灯具布置通常应满足工作性质决定的照度标准要求, 工作面的照度尽量均匀, 光线射向适当, 眩光影响小, 检修维护方便, 灯具安装高度、位置应尽可能接近工作面, 布置整齐美观, 与周围设备布置、环境相协调。(2) 控制系统。智能照明系统对照明节电的贡献值可达到 10%30%。对于没有智能照明系统的既有建筑, 可以在节能改造中增加智能照明
8、系统。目前, 智能照明系统设有中央监控装置, 对整个系统实施中央监控, 以便随时调节照明的现场效果, 包括场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关断等功能。该系统还有照明线路启动累计时间记录和灯具使用寿命的统计功能, 并设有自动/手动转换开关, 以便必要时对各灯组的开、关进行人性化操作。在供电故障情况下, 可以自动切换, 并启动应急照明灯组。智能照明系统示意如图 1 所示。图 1 智能照明系统示意 下载原图3 电梯节能改造根据部分项目实际数据测算, 电梯电耗占建筑总用电量的 5%8%。因此, 要对电梯进行能效测试, 加强电梯使用环节的能效监管, 开展对既有建筑内老旧电梯的节能改造6-7
9、。电梯的主要耗能组件是电动机, 节能改造方式主要有如下 3 种。(1) 普及应用变频调压调速拖动方式, 通过改变电源的频率取代异步电动机调压调速, 以提高电动机运行效率, 实现节能。(2) 将单独控制的电梯改造为并联控制或集中控制, 使自动扶梯在无客状态下处于“休眠”状态。(3) 推广电梯能量回馈装置的应用, 将电梯轿厢在空载向上或重载向下过程中产生的电能进行回收、反馈、储存。另外, 还可以更新电梯轿厢内照明系统, 使用 LED 代替原先的照明灯具, 可节约照明用量 90%左右, 并大大提高灯管寿命。电梯能量回馈原理如图 2 所示。图 2 电梯能量回馈原理 下载原图4 太阳能光伏系统节能改造太
10、阳能电池发电的原理是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能。太阳能光伏发电原理如图 3 所示。图 3 太阳能光伏发电原理 下载原图近年来, 太阳能光电池与建筑围护结构或建筑材料结合, 光伏电池组件安装在屋面、墙面上或以光伏玻璃的形式作为建筑围护结构一部分, 利用光伏并网发电技术为房屋提供用电能量。在太阳能光伏发电系统改造前, 应根据建筑的负载特性和用户需求, 结合建筑所在区域太阳辐射条件, 确定太阳能光伏系统的总功率, 并依据所设计系统的电压电流要求, 确定太阳能光伏板的数量。常见的太阳能光伏板有单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板、非晶硅薄膜, 其中常用的是多晶硅太阳能板。太阳能光伏板如图
11、4 所示。在既有建筑上增设或改造光伏发电系统, 必须进行建筑物和电气系统的安全复核, 符合建筑结构及电气系统的安全性要求。光伏发电系统生产的电能宜为建筑自用。连接太阳能光伏发电系统和电网的专用低压开关柜应有醒目标识。图 4 太阳能光伏板 下载原图5 能耗监测系统能耗监测系统原理如图 5 所示。图 5 能耗监测系统原理 下载原图能耗监测系统不仅可以实时采集建筑能耗数据, 还可通过详细的分项计量数据, 实时分析、诊断建筑各用能设备的运行状况, 挖掘建筑节能潜力。这对于原本复杂多变的供配电系统、暖通空系统调、动力系统等, 在用能问题上可以实时反映到能耗监测系统, 利于管理节能和行为节能8-9。分项计
12、量会涉及到电气、暖通、给排水等专业的分项计量。首先需要对供电电路进行分项改造, 并在每一分项上安装具有通信功能的电能表。在各建筑物内部安装电能计量表前, 应明确计量对象的负荷内容和配电线路信息。其次在建筑暖通空调系统、给水系统设置具有远传功能的计量表, 主要计量机组用油、用气量和各用水功能区的分项用水量。在实施过程中, 应保证施工质量, 并建立健全的运行维护机制, 保证对数据的意外丢失能立即响应并修复。在建筑能耗管理平台上设置数据分析和诊断技术, 让能耗数据充分发挥作用。既有建筑能耗监测系统改造工程通常采用非侵入式负荷分解与监测系统, 无需进入负荷内部, 仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功
13、率信息进行测量、分析, 便可得到负荷内部不同用电设备实时的功率消耗比例, 从而实现电力负荷分解。从结构上, 可分为人机交互、系统资源和任务处理。在此基础上, 可以积累准确详细的建筑能耗数据, 了解监测建筑的分项、逐时的能耗情况, 依据这些信息, 展开节电诊断, 可准确定位建筑节能存在的问题和潜力。6 结语综上所述, 既有建筑节能改造所涉及的专业多, 因素多。因此, 实际改造设计项目需从节能改造工作的全环节 (包括节能改造诊断、判定、设计、选材、施工、验收等) 出发, 为具体的节能改造工作提供解决方案和实施措施。参考文献1倪健民.国家能源安全报告M.北京:人民出版社, 2005. 2王庆一.中国
14、可持续能源项目参考资料-2015 能源数据Z.2015. 3钱晓倩, 朱耀台.夏热冬冷地区建筑节能存在的问题与研究方向J.施工技术, 2012, 41 (3) :27-29. 4张彦林, 曾令荣, 吴雪樵.浅谈德国既有建筑节能改造J.居业, 2012 (5) :94-96. 5李志生, 李冬梅, 梅胜, 等.夏热冬暖地区办公建筑能耗模拟与分析J.节能技术, 2006, 26 (4) :483-486. 6刘俊杰.夏热冬冷地区既有商业建筑节能改造研究D.长沙:湖南大学, 2013. 7何丹, 黄渝兰, 丁勇.重庆市典型公共建筑节能改造技术分析与研究J.重庆科技学院学报, 2014, 16 (4) :112-116. 8白建波, 沈北安, 张宇.苏南地区老小区既有住宅节能改造集成技术体系及能耗评估.J建筑科学, 2012, 28 (2) :59-65. 9中国标准出版社.建筑节能常用标准汇编M.3 版.北京:中国标准出版社, 2015.
