綠色建筑中的電氣設計

文 /賈 偉

綠色建筑體系是基于生態系統良性循環原則，以“綠色”經濟為基礎，“綠色”社會為內涵，“綠色”技術為支撐，“綠色”環境為標志建立的一種新型建筑體系。本文對已獲我國“二星級綠色建筑設計標識證書”并已投入使用，通過驗收正式掛有“二星級綠色建筑標識”的天津市建筑設計院科技檔案樓項目的電氣節能設計進行闡述。

1 對節能產品進行合理規劃和經濟比較

節能產品與普通產品比較，初期造價相對高，因此在產品的使用周期和產品差價上要進行經濟比較。以照明為例，三基色熒光燈和節能燈具的造價比普通熒光燈和一般燈具高，但是由于光通量及燈具利用效率的提高，可使燈具及光源數量減少，從而使照明所用的電纜截面減小，各級開關相應降低，變壓器容量相應下降，可以看出這一系列連鎖反應帶來的結果，并沒有增加過多的初期投資，而且如果比例合理，反而會降低投資。這就需要針對工程去具體問題具體分析了。

2 主要電氣節能措施

電氣設計的主要依據為GB/T 50378—2006《綠色建筑評價標準》、J 10633—2005《天津市公共建筑節能設計標準》以及其他相關設計依據。

2.1 照明系統的節能措施

照明設計中均采用高效率節能燈具及高效光源。首層為科技檔案室，2～6層大部分為敞開式辦公室，因此燈具選擇需要區分對待。首層科技檔案室存放著大量的工程施工圖紙，因此選用帶有防紫外線燈罩的燈具，該燈具可隔絕240～370mm的紫外線，有效延長圖紙壽命。2～6層的辦公室選用無眩光高效格柵燈具，燈具效率達到70%。該燈具采用OLC反射器，確保全方位持久亮度控制，格柵片提供有效眩光控制，把舒適和節能有效結合起來。在光源選擇上，采用T5三基色熒光燈并輔以電子鎮流器，比傳統燈具減少了25%的能量消耗。竣工后經測算，在滿足照度要求的前提下，達到GB/T 50378—2006中照明功率密度目標值的要求。

照明控制采用智能照明控制系統，對走廊、門廳等公共場所及敞開式辦公室進行集中控制。敞開式辦公室用設置紅外傳感器與照度傳感器結合的方式進行控制。紅外傳感器探測室內人員情況，照度傳感器探測辦公室內工作照度，在不滿足工作照度且辦公室內有人的情況下，燈具點燃；否則，燈具熄滅。這樣充分把設計人性化與節能要求有機結合起來。與此同時，敞開式辦公室各回路的區域照明燈具還設置了開關面板，達到了大區域照明自動控制，小區域照明人為控制的效果，既可最大限度節能，也節省了工程造價。

2.2 電能管理及能耗監測系統的應用

配電間出線回路均設置了電能管理及能耗監測系統。辦公室內照明及插座均單獨干線供電并進行分層計量，既能滿足各部門成本結算的要求也能綜合統計電能使用情況，便于日后的管理。所有計量電表均為數字顯示表，可將數據遠傳至變電站電能管理系統，對電能情況進行綜合統計，便于管理部門針對用電情況做出有效的節能調整方案，使用電設備達到最佳運行情況，達到節能效果。

2.3 太陽能光伏發電系統的應用

根據所在地區日照時間的長短，可將我國劃分為五類地區，天津被劃歸為三類地區，屬于太陽能資源比較充足地區，適合使用太陽能光伏發電作為供電電源。

天津位于東經117.11°，北緯39.06°，屬于暖溫帶地區，年平均氣溫為11.5℃；國家氣象局最近10 a的日照統計數據，天津的年均日射量為4.073 kW·h/m2，年日照時間為2 778 h、年平均日照率為63%。因此，采用太陽能光伏發電能夠有較好的經濟效果。

本工程太陽能光伏發電系統安裝容量為3 kWp。采用應急并網型發電形式，即有市電的正常情況下，由太陽電池方陣產生電能，然后經過并網發電用功率調節器控制或電能變換后，首先輸出給太陽能系統與市電電網并網點附近的用電負荷設備。當時太陽電池方陣的最大發電功率大于用電負荷設備功率，則將剩余電量上送到市電電網，通過電網給市電電網上的其他用電設備供電；當并網點附近的用電負荷設備消耗的功率大于當時的太陽電池方陣最大發電功率，則用電負荷設備所消耗的功率由太陽電池方陣和市電同時提供，但是優先使用太陽電池方陣所產生的電能。

在夜間市電通過并網用功率調節器的反向工作方式，自動地給儲能蓄電池補充充電（白天儲能蓄電池處于空載狀態，存在自漏電），充滿后并網用功率調節器自動地關閉輸出，此時儲能蓄電池處于滿容量應急備用狀態。

太陽能應急并網型發電系統的優點在于，當市電電網停電時，可以將太陽能發電系統作為一個應急電源使用，以保證用戶的一些重要負荷設備的供電。太陽能應急并網型發電系統見圖1。

圖1 太陽能光伏應急并網型發電系統

2.4 樓內綜合信息展示系統

在建筑的二層設置綠色建筑綜合信息展示，該系統是我國首例針對綠色建筑進行綜合監測、展示、分析的綜合信息展示系統。此系統通過在空調系統、太陽能熱水系統、太陽能光伏發電系統及建筑物墻體、屋面等部位設置傳感器及探測裝置，在室外設置小型氣象站，選用帶通訊功能的計量裝置等方式，把建筑物室內外的環境情況、建筑物內各系統的運行情況、建筑物的綜合能耗情況通過多媒體的形式表現出來，以生動具體的視頻、圖片、表格等方式展示建筑物的能耗情況并與同類建筑做出比較。此系統一方面，將本建筑物的所有應用到的節能技術及設備以簡單明了的方式展示給參觀者，起到教育、宣傳及普及綠色建筑知識的作用；另一方面，將所采集數據分類分項分時存于統一的數據庫中，通過展示系統平臺數據的分析研發功能，對現行的規范理論數據，經驗數據進一步校核，為廣大設計人員對綠色生態技術的進一步研發提供最真實可靠的依據，見圖2。

圖2 建筑物信息展示系統

展示系統的設計包括系統展示、數據收集及多媒體互動3部分。其中系統展示是將建筑物中所使用的各項節能產品、節能措施以通俗易懂的文字與圖片相結合的形式展示給參觀者，使參觀者在不是十分專業的情況下也可對建筑物的節能情況進行大致的了解；數據收集是通過在建筑物內設置各項數據采集設備，將建筑物的能耗情況、建筑外圍護情況、建筑物內各設備的運行情況進行數據收集整理，為今后的科研工作做出數據支持；多媒體互動是將收集的各種參數加以對比，通過觸摸屏以曲線的形式展示出來，參觀者可以親自手動在觸摸屏上調出自己所想要了解的各項信息并對各時段加以對比，加深參觀印象。

展示系統共分為空調溫濕度獨立控制系統、地源熱泵空調系統、太陽能光伏發電系統、水資源利用、節能產品的應用、綠色照明、氣象與室外環境、建筑圍護結構節能、建筑材料利用、室內環境質量、建筑技術及模擬、建筑物能耗檢測等內容。

3 結語

在倡導節能，提倡環保的今天，“綠色建筑”將會越來越快的融入到的生活每一個角落。作為設計人員更應是“綠色”領域的先行者，通過建筑物將“綠色”理念傳播之千家萬戶。這要求我們在實踐中不斷的學習、不斷的探知、不斷地豐富自我，將這種理念傳承下去，完善下去。