绿色工业建筑电气设计原则

绿色工业建筑电气设计原则

Principles of Electrical Design for Green Industrial Buildings

胡靖国

广东省轻纺建筑设计院有限公司 广州市 510080

Hu Jingguo (Guangdong Textile Architectural Design Institute Co., Ltd., Guangzhou 510080)

摘要:绿色工业建筑设计,是指工业建筑可以通过合适的设计手段有效地节省自然资源的使用，且环保、减轻空气污染,给人类创造良好、适宜、有效的使用空间环境,并在建筑设计的安全生命周期内同自然环境和谐共存的建筑设计。《工业建筑节能设计统一标准》GB51245-2017的实施,将建筑节能设计思想由民用建筑延伸到了工业建筑,覆盖了整个建筑行业;工业建筑节能潜力巨大,设计思想及技术方法,都需要思考与转变。如何把工业建筑转变成绿色建筑,是设计师和建设者共同的考虑和努力的目标。本文主要分析绿色工业建筑的电气设计的方法与要求。

关键词:绿色;工业建筑;电气设计

Abstract: Green industrial building design refers to that by using appropriate design methods to effectively save the use of natural resources, and are environmentally friendly, reduce air pollution, and create a good, suitable and effective space environment for humans, which could harmoniously coexist with the natural environment during the safety life cycle of architectural design.

The implementation of the "Uniform Standard for Energy-saving Design of Industrial Buildings" GB51245-2017 extends the design of building energy-saving design ideas from civil buildings to industrial buildings, covering the entire construction industry.

There is huge potential for energy saving in industrial buildings. Design ideas and technical methods require more thinking and transformation. How to transform industrial buildings into green buildings is the common consideration and goal of designers and builders.

This article mainly analyzes the methods and requirements of the electrical design of green industrial buildings.

Keywords: green; industrial building; electrical design

电气节能设计作为绿色建筑设计的重要组成部分,对工程设计的与时俱进具有重要的意义。首先,我们在符合生产工艺规定的前提下,应按照电源负荷特性、近期和远期供电需求,确定合适的变配电系统和适当的电气控制设备选型。其次,应选择绿色环保、节能有效的电气装备,防止工厂与周围环境及相互之间形成的不良影响。在经济及自然条件允许时,宜选择以太阳能光伏发电技术、风力发电技术等绿色能源为补充的新能源。

1坚持节约性原则

绿色工业建筑的显著特征之一为资源的节约。坚持节约性原则意味着在绿色工业建筑的电气设计中,设置企业能耗分项计量系统。工业能耗数据的实时收集和管理,对生产单位主车间实施的能耗监控、统计、分析与管理有着重要意义。供电负载应根据生产电力需要、生活区用电、动力控制系统等分类计算,并遵循《用能单元电力测量仪器配置和管理工作通则》及GB17167标准,且应选择远程抄表方法计量。

当工业建筑中具有二个或以上的变配电站时,应设智能电力监控系统。智能电力监控系统采用分层分布式结构，共分为现场控制层、通讯管理层、主站层三层，提供变配电房整个变配电系统的数据采集运行监视，事故预警，电能质量的监视和控制，实现遥测的功能。主站层设置在变电所监控室内。变压器进线柜、电容补偿柜采用多功能表,采用三相全电量测量。母联柜、电源转换柜和其它低压三相馈线回路采用数字表，测量电流、电压和功率。

随着近年来越来越多现代高端建筑的出现,楼宇自动化控制系统越来越受到业内重视。楼宇自动化控制系统可以提高设备的利用率,使能源的利用更加合理。作者认为,对于工业自动控制来说,根据要求设置各种控制系统是合适的。例如,智能照明控制系统可以安装在有特殊照明要求和控制的地方,空调DDC控制系统可以安装在有高温高湿要求的工厂,各车间的DDC控制面板通过网络将各种信号传输到控制室的监控主机。

动力设备是电气系统设计的关键环节,根据建筑的电气供应需求,从节能减耗的角度入手,选择符合要求、能耗低的动力设备,对节能非常有利。因此,根据建筑电气使用需求,合理调整电气设计布局和结构,减少电气空载运行,提升电气系统的智能性,有利于降低能源消耗。例如,在设计电气结构布局时,必须充分考察各项因素,如:建筑结构分布、电气使用特征等,科学调整电气设备布局,提升电气设计的合理性。例如,在动力设备暂停运行时,设置自动关闭功能。同时,在电气动力设备启动时,采用软启动或变频启动,降低电能消耗。

工业能耗分项计量系统可将电能计量分为四个各项计算:照明供电、中央空调供电、设备动力供电、其他特殊设备供电。各部分又可以按照工厂电力系统的实际状况,灵活划分为一类子项与二类子项。通过对较大能耗分项计量,可以获得准确的能耗数据,并发现异常的能耗模式。建设完善的能耗管理体系,及时获取可靠、丰富的能耗数据,在线查看建筑各项类曲线和报告,以数据为基准,通过对多个同用电项对比以及同一供电单位在不同时段比较,进而分析出建筑之间的能源差距以及可优化项类,并通过实际的使用能源方法调节设备的使用和运营,配合管理从而节省了能源费用。建筑能耗分项计量系统框图如下:

工厂照明系统是绿色工业建筑电气设计中的一个主要内容,在建筑设计中应按照建筑物的自然采光特点,降低能耗,合理使用天然采光:

1)在具备良好自然采光条件以及运用自然采光设备的地方,进行合理的照明设计和节能控制措施;

2)按照产品生产线生产工序情况,科学合理地设定分区光照控制措施,有自然采光的地方应单独控制;

3)设智能照明控制系统,且系统具备随室内外自然光的变换自动控制以及调整灯具照度的功能。

厂区人员长期驻留区域的照明设施灯光一般显色指数Ra不低于80,而建筑物的室内亮度、统一眩光值等主要技术指标应符合《建筑照明设计标准》GB50034的规定。各建筑物及场所的照度功率密度值,应不大于现行国标《建筑照明设计标准》及GB50034标准规定的目标值。除有特殊要求的场合以外,应选用有效照明光源、有效的节能灯具以及环保附件。按照建筑物的功能特性、规模、管理需要等条件,照明控制宜采用分散和集中、手动和自动相结合的方式,并应当遵循以下规则:

1)城市景观、停车库、工业厂区、生活区以及一些办公大空间的一般照明应采用集中控制方式,局部照明补充;

2)在人员较少逗留的办公室、洗手间等这些地方,设置人体感应开关；

3)在电梯厅、走廊、楼梯间等场所,设时控开关或人体感应开关;

4)照明环境要求较高或功能复杂的工业建筑物宜独立设置智能照明控制系统,且应具备光控、时控、人体感应和与工业建筑设备管理系统的通讯功能。

2坚持经济性及实用性原则

坚持经济性原则是指在绿色工业建筑的电气设计中,要保持成本投入比与收益率的正相关关系,尽量避免投资大、收益低的情况。因此,在其设计过程中,要求设计人员在设计中更加注重成本控制,并将相关的设计成本和施工成本控制在合适的范围内,从而有利于后期绿色施工。

建筑项目是否实用是衡量建筑工程价值的关键因素,也是影响建筑使用体验的重要因素。因此,在运用绿色节能技术进行电气设计时,必须坚持实用性原则,结合建筑工程实际用途和需求,优化电气设计方案,才能发挥电气功能的价值,提升建筑工程的实际效益。例如,在建筑电气设计时,分析电气系统特征和要素,合理使用节能材料、节能设备和节能技术,既要考虑电气设施的功能性,为电气供应提供便利,又要提高电气系统的节能性,优化资源利用率,才能提升建筑电气系统的实用性。

当供电电源同时具有两种以上的电压等级时,如10kV或0.4kV的系统中,应依据生产设备用电总负荷、生产线设备特点、供电距离、用电回路的数量、公共电网现状和厂区远景发展目标等各种因素,经经济技术分析后,选择能源消耗少、运营费用低、初投入资金少、回本较快的电压等级。配变电所的数量与分布,由工艺生产用电负荷分配情况与公用动力设备负载分配情况决定,且宜紧靠生产负荷中心。

3可再生能源利用

可再生的新型能源技术,主要包括了太阳能、风电、生物能、河流水源等。使用风能对地区有严格的限制,这里不再赘述。河流水源一般用作中央空调的冷热源,但北方很多地区难以利用河流水源。河水的使用会受到很多部门政策的限制,初期投入比较高。故目前太阳能是中国最好、用得最多、最方便的新能源。太阳能的主要应用包括光伏发电、光伏路灯以及太阳能热水器,目前应用已较广泛。

3.结语

从以上明显的看出,绿化工业建筑电气设计在工业生产建设中不但可以高效的节约土地资源,而且还可以提高人类的生活高品质,因此工业生产建设应本着绿色建筑设计理念,加以合理的设计与规划工业建设,同时以优化环保绿色建筑的方式设计,才能促进经济和环境共同和谐的发展。

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