綠色建筑中的電氣設(shè)計(jì)

文 /賈 偉

綠色建筑體系是基于生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)原則，以“綠色”經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)，“綠色”社會為內(nèi)涵，“綠色”技術(shù)為支撐，“綠色”環(huán)境為標(biāo)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(shè)計(jì)標(biāo)識證書”并已投入使用，通過驗(yàn)收正式掛有“二星級綠色建筑標(biāo)識”的天津市建筑設(shè)計(jì)院科技檔案樓項(xiàng)目的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

1 對節(jié)能產(chǎn)品進(jìn)行合理規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)比較

節(jié)能產(chǎn)品與普通產(chǎn)品比較，初期造價(jià)相對高，因此在產(chǎn)品的使用周期和產(chǎn)品差價(jià)上要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。以照明為例，三基色熒光燈和節(jié)能燈具的造價(jià)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(shù)量減少，從而使照明所用的電纜截面減小，各級開關(guān)相應(yīng)降低，變壓器容量相應(yīng)下降，可以看出這一系列連鎖反應(yīng)帶來的結(jié)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(jié)能措施

電氣設(shè)計(jì)的主要依據(jù)為GB/T 50378—2006《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、J 10633—2005《天津市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以及其他相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.1 照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

照明設(shè)計(jì)中均采用高效率節(jié)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(qū)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(dá)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(jié)能有效結(jié)合起來。在光源選擇上，采用T5三基色熒光燈并輔以電子鎮(zhèn)流器，比傳統(tǒng)燈具減少了25%的能量消耗?？⒐ず蠼?jīng)測算，在滿足照度要求的前提下，達(dá)到GB/T 50378—2006中照明功率密度目標(biāo)值的要求。

照明控制采用智能照明控制系統(tǒng)，對走廊、門廳等公共場所及敞開式辦公室進(jìn)行集中控制。敞開式辦公室用設(shè)置紅外傳感器與照度傳感器結(jié)合的方式進(jìn)行控制。紅外傳感器探測室內(nèi)人員情況，照度傳感器探測辦公室內(nèi)工作照度，在不滿足工作照度且辦公室內(nèi)有人的情況下，燈具點(diǎn)燃；否則，燈具熄滅。這樣充分把設(shè)計(jì)人性化與節(jié)能要求有機(jī)結(jié)合起來。與此同時(shí)，敞開式辦公室各回路的區(qū)域照明燈具還設(shè)置了開關(guān)面板，達(dá)到了大區(qū)域照明自動控制，小區(qū)域照明人為控制的效果，既可最大限度節(jié)能，也節(jié)省了工程造價(jià)。

2.2 電能管理及能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

配電間出線回路均設(shè)置了電能管理及能耗監(jiān)測系統(tǒng)。辦公室內(nèi)照明及插座均單獨(dú)干線供電并進(jìn)行分層計(jì)量，既能滿足各部門成本結(jié)算的要求也能綜合統(tǒng)計(jì)電能使用情況，便于日后的管理。所有計(jì)量電表均為數(shù)字顯示表，可將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至變電站電能管理系統(tǒng)，對電能情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，便于管理部門針對用電情況做出有效的節(jié)能調(diào)整方案，使用電設(shè)備達(dá)到最佳運(yùn)行情況，達(dá)到節(jié)能效果。

2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

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

天津位于東經(jīng)117.11°，北緯39.06°，屬于暖溫帶地區(qū)，年平均氣溫為11.5℃；國家氣象局最近10 a的日照統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，天津的年均日射量為4.073 kW·h/m2，年日照時(shí)間為2 778 h、年平均日照率為63%。因此，采用太陽能光伏發(fā)電能夠有較好的經(jīng)濟(jì)效果。

本工程太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量為3 kWp。采用應(yīng)急并網(wǎng)型發(fā)電形式，即有市電的正常情況下，由太陽電池方陣產(chǎn)生電能，然后經(jīng)過并網(wǎng)發(fā)電用功率調(diào)節(jié)器控制或電能變換后，首先輸出給太陽能系統(tǒng)與市電電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)附近的用電負(fù)荷設(shè)備。當(dāng)時(shí)太陽電池方陣的最大發(fā)電功率大于用電負(fù)荷設(shè)備功率，則將剩余電量上送到市電電網(wǎng)，通過電網(wǎng)給市電電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備供電；當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)附近的用電負(fù)荷設(shè)備消耗的功率大于當(dāng)時(shí)的太陽電池方陣最大發(fā)電功率，則用電負(fù)荷設(shè)備所消耗的功率由太陽電池方陣和市電同時(shí)提供，但是優(yōu)先使用太陽電池方陣所產(chǎn)生的電能。

在夜間市電通過并網(wǎng)用功率調(diào)節(jié)器的反向工作方式，自動地給儲能蓄電池補(bǔ)充充電（白天儲能蓄電池處于空載狀態(tài)，存在自漏電），充滿后并網(wǎng)用功率調(diào)節(jié)器自動地關(guān)閉輸出，此時(shí)儲能蓄電池處于滿容量應(yīng)急備用狀態(tài)。

太陽能應(yīng)急并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)市電電網(wǎng)停電時(shí)，可以將太陽能發(fā)電系統(tǒng)作為一個(gè)應(yīng)急電源使用，以保證用戶的一些重要負(fù)荷設(shè)備的供電。太陽能應(yīng)急并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)見圖1。

圖1 太陽能光伏應(yīng)急并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)

2.4 樓內(nèi)綜合信息展示系統(tǒng)

在建筑的二層設(shè)置綠色建筑綜合信息展示，該系統(tǒng)是我國首例針對綠色建筑進(jìn)行綜合監(jiān)測、展示、分析的綜合信息展示系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過在空調(diào)系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及建筑物墻體、屋面等部位設(shè)置傳感器及探測裝置，在室外設(shè)置小型氣象站，選用帶通訊功能的計(jì)量裝置等方式，把建筑物室內(nèi)外的環(huán)境情況、建筑物內(nèi)各系統(tǒng)的運(yùn)行情況、建筑物的綜合能耗情況通過多媒體的形式表現(xiàn)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(tǒng)一方面，將本建筑物的所有應(yīng)用到的節(jié)能技術(shù)及設(shè)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(shù)據(jù)分類分項(xiàng)分時(shí)存于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，通過展示系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)的分析研發(fā)功能，對現(xiàn)行的規(guī)范理論數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步校核，為廣大設(shè)計(jì)人員對綠色生態(tài)技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)提供最真實(shí)可靠的依據(jù)，見圖2。

圖2 建筑物信息展示系統(tǒng)

展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)展示、數(shù)據(jù)收集及多媒體互動3部分。其中系統(tǒng)展示是將建筑物中所使用的各項(xiàng)節(jié)能產(chǎn)品、節(jié)能措施以通俗易懂的文字與圖片相結(jié)合的形式展示給參觀者，使參觀者在不是十分專業(yè)的情況下也可對建筑物的節(jié)能情況進(jìn)行大致的了解；數(shù)據(jù)收集是通過在建筑物內(nèi)設(shè)置各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將建筑物的能耗情況、建筑外圍護(hù)情況、建筑物內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集整理，為今后的科研工作做出數(shù)據(jù)支持；多媒體互動是將收集的各種參數(shù)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(diào)出自己所想要了解的各項(xiàng)信息并對各時(shí)段加以對比，加深參觀印象。

展示系統(tǒng)共分為空調(diào)溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、水資源利用、節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用、綠色照明、氣象與室外環(huán)境、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、建筑材料利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、建筑技術(shù)及模擬、建筑物能耗檢測等內(nèi)容。

3 結(jié)語

在倡導(dǎo)節(jié)能，提倡環(huán)保的今天，“綠色建筑”將會越來越快的融入到的生活每一個(gè)角落。作為設(shè)計(jì)人員更應(yīng)是“綠色”領(lǐng)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(shí)踐中不斷的學(xué)習(xí)、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。