课程编号
21
第二十一课：建筑机电系统概述（Services General）
本课介绍了建筑中的基本机电系统，包括供暖、热水、排水和电力系统。机电系统是建筑的重要组成部分，使建筑空间更加舒适和宜居。课程还探讨了 市政管网连接（Grid-Connected） 和 离网建筑（Off-Grid） 的区别，分析不同建筑环境下的能源和供水方式。
一、建筑机电系统概述
建筑的机电系统包括以下核心部分：
1. 电力（Power Supply）
• 供电网络、可再生能源发电
2. 供暖和热水（Heating & Hot Water）
• 燃气锅炉、电采暖、热泵
3. 给水系统（Water Supply）
• 市政自来水、地下水井
4. 排水与污水处理（Drainage & Sewage Treatment）
• 市政排水系统、化粪池或独立处理系统
5. 可再生能源（Renewable Energy）
• 太阳能、风能、水力发电
建筑机电系统的配置取决于建筑是 连接市政基础设施（Grid-Connected） 还是 完全离网（Off-Grid）。
二、市政连接与离网建筑
1. 市政连接（Grid-Connected）
• 建筑直接接入公共设施，如市政供电、燃气、排水和自来水
• 优势：
• 稳定、可靠，维护成本低
• 费用通过税收或公用事业账单支付
• 适用场景：
• 城市住宅
• 大型商业建筑
• 公共基础设施
2. 离网建筑（Off-Grid）
• 独立运行，不依赖市政设施
• 需要自给自足的供水、发电和污水处理系统
• 优势：
• 适用于偏远地区或特殊需求建筑
• 可再生能源利用率高
• 挑战：
• 初始安装成本高
• 需要储能或备用系统
三、供暖与热水系统
1. 市政供暖
• 天然气供暖（Mains Gas Heating）
• 适用于大城市和大部分住宅
• 通过管网供应，价格相对稳定
• 集中供暖（District Heating）
• 适用于高密度住宅区或商业园区
• 由中央供热站提供热能
• 电采暖（Electric Heating）
• 适用于无燃气供应地区
• 包括电锅炉、电地暖、空调采暖等
2. 离网供暖
• 燃油锅炉（Oil Heating）
• 适用于偏远地区
• 需要定期购买燃油，价格波动较大
• 木材或生物质锅炉（Wood or Biomass Heating）
• 适用于可持续发展建筑
• 燃烧木颗粒（Wood Pellets）或木柴
• 空气源/地源热泵（Heat Pumps）
• 可利用空气或地下热能提供采暖
• 适用于高能效建筑
四、给水系统
1. 市政自来水
• 由市政供水系统提供，水质稳定
• 水费通常包含在物业账单或税收中
• 适用于城市和大部分乡村住宅
2. 离网供水
• 地下水井（Borehole Water Supply）
• 适用于偏远地区
• 需要水泵和过滤系统
• 雨水收集系统（Rainwater Harvesting）
• 适用于节水建筑
• 主要用于灌溉、冲厕等非饮用用途
• 独立水处理系统
• 需要额外的紫外线消毒或过滤设备
五、排水与污水处理
1. 市政排水
• 建筑污水通过地下管道进入市政污水处理厂
• 污水处理费用包含在物业税或公用事业账单中
• 适用于所有城市建筑
2. 离网排水
• 化粪池（Septic Tank）
• 适用于农村或无市政排水区域
• 需要定期清理和维护
• 生物污水处理系统（Biological Sewage Treatment）
• 通过微生物分解有机物
• 处理后的水可用于灌溉
• 渗透式排水田（Drainage Field）
• 适用于地势较高且土壤渗透性好的区域
• 通过地下管道将处理后的污水渗透到土壤中
六、电力供应
1. 市政供电
• 通过国家电网（National Grid）供应
• 电费通常按用电量计费
• 适用于大部分城市住宅和商业建筑
2. 离网发电
• 太阳能光伏发电（Solar PV）
• 适用于日照充足的地区
• 需配合电池存储或备用电源
• 风力发电（Wind Power）
• 适用于风力较强的地区
• 需结合其他能源来源
• 微型水力发电（Micro Hydro Power）
• 适用于靠近河流或有稳定水源的地区
• 适用于长期稳定供电
• 柴油发电机（Diesel Generator）
• 适用于备用电源或无其他能源可用的情况
• 运行成本较高
七、可再生能源的应用
建筑可利用可再生能源提高能源独立性，减少碳排放：
• 太阳能热水（Solar Thermal）：通过太阳能集热板提供热水
• 空气源热泵（Air Source Heat Pump）：从空气中提取热量供暖
• 地源热泵（Ground Source Heat Pump）：利用地热稳定温度供暖和制冷
• 储能系统（Battery Storage）：存储太阳能和风能，提高供电稳定性
八、总结
1. 市政连接建筑和离网建筑的机电系统有所不同，市政连接更加可靠，离网建筑则需要独立供电和供水系统。
2. 供暖方式多样，包括天然气、电采暖、燃油锅炉、木柴锅炉和热泵等，不同地区适用不同方式。
3. 市政自来水是最稳定的供水方式，但偏远地区可以采用地下水井或雨水收集系统。
4. 污水处理方式包括市政排水、化粪池和生物污水处理系统，需根据建筑所在地选择合适方案。
5. 市政供电最稳定，离网建筑可利用太阳能、风能和水力发电，并结合储能系统提高供电可靠性。
6. 可再生能源技术可提升建筑能效，如太阳能热水、空气源热泵和储能系统，有助于降低能源成本。
下一课将继续深入探讨建筑机电系统的设计，分析如何优化能源利用，提高建筑可持续性。
