建筑電氣施工圖設(shè)計(jì)中節(jié)能相關(guān)易錯(cuò)問題簡析

李興葆

（中國建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司，北京 100013）

1 引言

黨的十九大報(bào)告明確指出，當(dāng)前應(yīng)加快建立綠色生產(chǎn)和消費(fèi)的法律制度和政策導(dǎo)向，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系；推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實(shí)施節(jié)水節(jié)電行動(dòng)，降低能耗、物耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接，推進(jìn)綠色發(fā)展。2022年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，明確指出，到2025年城鎮(zhèn)新建建筑全面建成綠色建筑，建筑能源利用效率穩(wěn)步提升，建筑用能結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，建筑能耗和碳排放增長趨勢得到有效控制，基本形成綠色、低碳、循環(huán)的建設(shè)發(fā)展方式，為城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域2030年前碳達(dá)峰奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。全國全行業(yè)的低碳行動(dòng)勢在必行，建筑業(yè)作為能耗占比較大的領(lǐng)域，必須重視其綠色節(jié)能環(huán)保，從設(shè)計(jì)階段就應(yīng)將綠色低碳設(shè)計(jì)理念融入其中。建筑電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)中節(jié)能相關(guān)內(nèi)容也較多，并且時(shí)常被設(shè)計(jì)者忽視和遺漏，使得在施工圖審查過程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題。以下將分析一些建筑電氣施工圖設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的節(jié)能相關(guān)問題，希望引起廣大設(shè)計(jì)人員的重視。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，比較容易出現(xiàn)問題的是變電所設(shè)置位置不合理，未設(shè)置于負(fù)荷中心。一般民用建筑要求低壓供電半徑不大于300 m，如果供電半徑過大將造成較大的線路損耗，同時(shí)由于線路較長，接地故障電流較小，前端接地故障保護(hù)開關(guān)無法動(dòng)作，致使末端發(fā)生接地故障時(shí)產(chǎn)生安全隱患。在線路較長時(shí)，還應(yīng)注意末端電壓偏差是否在允許范圍內(nèi)，一般應(yīng)取最不利點(diǎn)校驗(yàn)線路的電壓降，如不滿足應(yīng)調(diào)整機(jī)房位置或增加電纜截面。同時(shí)對于變電所的位置設(shè)置應(yīng)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比選，在滿足安全使用的前提下，從初投資和運(yùn)行費(fèi)用著手進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確保變配電所設(shè)置的位置經(jīng)濟(jì)合理[1]。

3 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑照明由于其能耗較大，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中對照明節(jié)能的控制要點(diǎn)也較多。設(shè)計(jì)中問題經(jīng)常出現(xiàn)在燈具選擇、照明功率密度值、照度值、照明控制這幾個(gè)方面。

3.1 燈具選擇

根據(jù)GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》的相關(guān)要求，照明產(chǎn)品的能效水平應(yīng)高于能效限定值或能效等級3 級，這一點(diǎn)是非常容易忽視的，不管是選擇熒光燈還是LED 燈，或是其他類型的燈具，依據(jù)相關(guān)規(guī)范均有能效限定值的要求，如選擇LED 筒燈，根據(jù)GB 30255—2019《室內(nèi)照明用LED 產(chǎn)品能效限定值及能效等級》中的規(guī)定，如選擇8 W，色溫小于3 500 K 時(shí)，其能效限定值為70 lm/W（如表1所示），那么對于8 W 的LED 筒燈，光通量必須大于560 lm 才能滿足節(jié)能要求，如果圖例中標(biāo)注的此燈光通量小于560 lm，則會(huì)被判定為違反規(guī)范強(qiáng)制性條文。

表1 LED 筒燈能效等級

3.2 功率密度值

功率密度值是施工圖審查中的重點(diǎn)，也經(jīng)常作為審圖機(jī)構(gòu)要求電氣專業(yè)應(yīng)提供的計(jì)算書之一，需要注意的是，2022年4月1日GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》正式實(shí)施之后，應(yīng)按照此通用規(guī)范內(nèi)的照明功率密度值進(jìn)行評定，新規(guī)范取消了原GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的現(xiàn)行值和目標(biāo)值，直接規(guī)定了照明功率密度限制，并且個(gè)別場所的功率密度值有所調(diào)整，如《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定車庫的現(xiàn)行值為2.5 W/m2，目標(biāo)值為2 W/m2，新規(guī)范中的功率密度限值為1.9 W/m2。

同時(shí)應(yīng)注意當(dāng)房間或場所的室形指數(shù)值等于或小于1時(shí)，其照明功率密度限值可增加，但增加值不應(yīng)超過限值的20%，因此在進(jìn)行照明節(jié)能計(jì)算時(shí)，應(yīng)按照室形指數(shù)的公式，首先計(jì)算室形指數(shù)，如果室形指數(shù)小于或等于1，則應(yīng)將規(guī)范要求的功率密度限定值做1.2 倍的折算，然后根據(jù)折算后的功率密度限定值進(jìn)行節(jié)能評價(jià)。

3.3 照度值

根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)照度與照度標(biāo)準(zhǔn)值的偏差不應(yīng)大于±10%。例如，辦公室的照度標(biāo)準(zhǔn)是300 LX，那么在進(jìn)行布燈計(jì)算時(shí)，照度在270～330 LX 范圍內(nèi)都是滿足要求的，如果超出了這個(gè)范圍則會(huì)被判定為不合格的照度設(shè)計(jì)。

3.4 照明控制

照明的控制應(yīng)根據(jù)不同場所需求來確定，根據(jù)規(guī)范要求，建筑的走廊、樓梯間、門廳、電梯廳及車庫的照明應(yīng)能根據(jù)需要進(jìn)行節(jié)能控制。出現(xiàn)問題較多的首先是地下車庫，地下車庫人流不大，如不進(jìn)行節(jié)能控制，則造成電能的浪費(fèi)，常見到設(shè)計(jì)圖中，地下車庫車道照明從配電箱斷路器出線后未加任何控制，而物業(yè)管理人員不可能每次通過通斷斷路器去控制照明的啟停，這種設(shè)計(jì)就是不滿足節(jié)能要求的。車庫照明應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇樓宇自控系統(tǒng)控制、智能照明控制或時(shí)間控制器等方式進(jìn)行控制。其次出現(xiàn)問題較多的是樓梯間，特別是住宅的樓梯間或商業(yè)內(nèi)樓梯間這種平時(shí)人流較少的區(qū)域，應(yīng)采用節(jié)能自熄的方式，通過人體感應(yīng)和光控組合的方式會(huì)比較合理。最后較大型公共建筑的公共區(qū)域，當(dāng)有建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，可以由樓宇自控進(jìn)行控制，也可以設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)，如果這種空間采用就地開關(guān)控制就明顯不滿足節(jié)能要求了。

4 電力變壓器選擇

電力變壓器在選擇時(shí)應(yīng)注意其能效等級，GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第3.3.1 條規(guī)定了在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選擇3 級能效以上的變壓器，如果在設(shè)計(jì)過程中還沿用原變壓器型號如SCB11，則會(huì)被判定為違反強(qiáng)制性條文，建議在設(shè)計(jì)圖紙中除了標(biāo)注變壓器型號外，再標(biāo)注其能效等級，如SCB14-NX2，這樣就比較清晰了[2]。

對于電力變壓器，有一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率，如果長期低負(fù)荷或長期過載運(yùn)行都不經(jīng)濟(jì)、不節(jié)能，因此在進(jìn)行變電所負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)控制變壓器負(fù)載率在合理運(yùn)行區(qū)間，一般可控制變壓器負(fù)載率在β～75%范圍內(nèi)（其中β 為變壓器綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，見GB/T 13462—2008《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》）。

對于季節(jié)性負(fù)荷，可以考慮單獨(dú)設(shè)置變壓器，以便在不使用的季節(jié)停運(yùn)，在施工圖設(shè)計(jì)中，常見到設(shè)計(jì)人考慮了季節(jié)性負(fù)荷單獨(dú)設(shè)置變壓器，但忽視了一點(diǎn)，如設(shè)計(jì)中為制冷機(jī)房單獨(dú)設(shè)置了變壓器，制冷機(jī)在冬季可以停運(yùn)，但配套泵組內(nèi)，有一組泵是為冬季采暖用的循環(huán)泵，這樣一來，雖然制冷機(jī)冬季可以停運(yùn)，但為了這一組循環(huán)泵，整個(gè)變壓器還需要超低負(fù)載率運(yùn)行，這樣運(yùn)行中將造成很大的浪費(fèi)。

5 用電設(shè)備控制

5.1 電熱設(shè)備控制

GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第3.3.4 條提到了電熱設(shè)備應(yīng)采取節(jié)能自動(dòng)控制措施。此處最容易忽略的是設(shè)計(jì)中常見到的電開水器，對于公共建筑中的集中電開水器，一般功率較大，常見的有6 kW、9 kW、12 kW 等等，這種電開水器如果不加控制措施，則全天24 h 就在不停循環(huán)燒水，只要溫度下降到標(biāo)準(zhǔn)值，就會(huì)自動(dòng)開啟，長期按此運(yùn)行會(huì)浪費(fèi)較大電能資源，因此規(guī)范要求增加控制措施是非常合理的。對于以往的習(xí)慣做法（見圖1）已經(jīng)不能滿足規(guī)范要求，如仍按此出圖易被判定為違反強(qiáng)條，因此建議采用增加時(shí)間控制開關(guān)的方式來進(jìn)行節(jié)能控制，如圖2所示。

圖1 未加時(shí)間控制開關(guān)做法

圖2 增加時(shí)間控制開關(guān)做法

5.2 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

對于建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)也被列入了通用規(guī)范當(dāng)中，GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第3.3.6 條規(guī)定“建筑面積不低于20 000 m2且采用集中空調(diào)的公共建筑，應(yīng)設(shè)置建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)”。由于當(dāng)下很多項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期較短，后期又有弱電分包深化設(shè)計(jì)介入，因此一次施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，部分項(xiàng)目中會(huì)將弱電部分十分簡單地表述一下，此時(shí)就應(yīng)注意如果到達(dá)規(guī)范要求的規(guī)模且采用集中空調(diào)，則應(yīng)將設(shè)置建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的情況予以明確，并在強(qiáng)電配電箱系統(tǒng)圖內(nèi)預(yù)留相關(guān)樓宇自控的接口。同時(shí)應(yīng)注意的是，在GB 55024—2022《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》中，提到如果設(shè)置了建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，則地下機(jī)動(dòng)車庫應(yīng)設(shè)置與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的一氧化碳濃度監(jiān)測裝置。

6 用電計(jì)量

關(guān)于用電計(jì)量，在施工圖設(shè)計(jì)中，有一些地方是容易忽視的，由于通用規(guī)范也對計(jì)量有了明確的要求，稍有疏忽就易觸犯強(qiáng)條，因此必須引起設(shè)計(jì)者的重視。

首先容易忽視的就是鍋爐房、換熱機(jī)房、制冷機(jī)房這幾個(gè)重要設(shè)備機(jī)房的用電計(jì)量，GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第3.2.26 條規(guī)定了，制冷機(jī)、熱泵、循環(huán)水泵以及制冷或供熱系統(tǒng)的總電量均需要單獨(dú)計(jì)量。制冷機(jī)和熱泵因?yàn)槠浜碾娏枯^大，且是建筑能耗統(tǒng)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)獨(dú)立計(jì)量；循環(huán)泵作為冷熱源系統(tǒng)的一部分，對其進(jìn)行計(jì)量主要是測算其運(yùn)行效率，對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗提供準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)；整個(gè)制冷和供暖系統(tǒng)總計(jì)量有利于對整個(gè)建筑進(jìn)行分項(xiàng)能耗分析，找到更加節(jié)能的運(yùn)行方式和措施。

其次就是通用規(guī)范規(guī)定了甲類公共建筑應(yīng)根據(jù)各功能分區(qū)進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，此處甲類公共建筑指的是單棟建筑面積大于300 m2，或單棟建筑面積小于或等于300 m2，但總建筑面積大于1 000 m2的建筑群。此處所提出的功能分區(qū)主要是根據(jù)建筑內(nèi)不同的使用功能進(jìn)行劃分，根據(jù)不同的功能，按區(qū)域設(shè)置用電計(jì)量。同時(shí)也應(yīng)對照明插座、空調(diào)、電力、特殊用電設(shè)備等進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，通過將這些數(shù)據(jù)上傳至能源管理系統(tǒng)，可以對建筑的能耗進(jìn)行分析，有利于對整個(gè)建筑進(jìn)行節(jié)能管理。

7 太陽能系統(tǒng)

關(guān)于太陽能系統(tǒng)規(guī)范中也提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第5.2.1 條規(guī)定了新建建筑應(yīng)安裝太陽能系統(tǒng)，但規(guī)范并未詳細(xì)指出設(shè)置的具體要求，如設(shè)置多少容量、是否所有項(xiàng)目均需要設(shè)置。雖然我國整體太陽能資源比較豐富，但是還是有個(gè)別區(qū)域太陽能資源較匱乏，如四川和貴州的大部分地區(qū)太陽能資源并不豐富，如果強(qiáng)制這些地區(qū)也設(shè)置太陽能系統(tǒng)，則勢必造成資源的浪費(fèi)。同時(shí)對于設(shè)置太陽能系統(tǒng)的規(guī)模也沒有明確的要求，筆者了解到各個(gè)地區(qū)審圖公司對于此條規(guī)范的執(zhí)行力度也有所不同，有的認(rèn)為標(biāo)注預(yù)留條件即可，有的則認(rèn)為需要設(shè)計(jì)完備，并盡可能多地設(shè)置。對于此條要求，建議規(guī)范編制組能在后期予以明確或各地方針對此條要求給出一些適合當(dāng)?shù)靥柲軛l件的做法，使得太陽能系統(tǒng)能夠真正在項(xiàng)目中發(fā)揮作用。

在太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①太陽能安裝之后不應(yīng)影響建筑本身的采光和通風(fēng)，不應(yīng)由于安裝太陽能系統(tǒng)而增加建筑的能耗。同時(shí)應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性，特別是針對既有建筑改造項(xiàng)目，在既有建筑屋頂或外墻裝設(shè)太陽能設(shè)備設(shè)施前，應(yīng)由建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行安全復(fù)核，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)給出相應(yīng)的防風(fēng)、防雷、抗震、防凍、防火等技術(shù)措施。

②在對太陽能光伏板選址時(shí)，應(yīng)避免太陽能電池板被遮擋，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過軟件進(jìn)行模擬，確保在上午九點(diǎn)至下午三點(diǎn)期間，光伏組件不會(huì)被其他建筑或設(shè)施遮擋，同時(shí)成排布置時(shí)，保證后排光伏組件不會(huì)被前排光伏組件遮擋[3]。

③在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)給出系統(tǒng)裝機(jī)容量和年總發(fā)電量。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)公式及實(shí)際項(xiàng)目情況，選取正確的效率參數(shù)，以確保計(jì)算數(shù)值準(zhǔn)確。由于此條在通用規(guī)范中有所要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免遺漏，以免出現(xiàn)違反強(qiáng)條的情況。

④在GB 55024—2022《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》中，給出了對于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的一些規(guī)定，其中要求與電網(wǎng)并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)具有并網(wǎng)保護(hù)及隔離功能，且在并網(wǎng)處設(shè)置并網(wǎng)控制裝置，同時(shí)還應(yīng)在并網(wǎng)處設(shè)置專用的標(biāo)識和提示性文字符號，在人員可觸及的光伏組件位置應(yīng)設(shè)置防電擊警示標(biāo)志。這些規(guī)范性文字也應(yīng)加入設(shè)計(jì)文件當(dāng)中，其目的除了規(guī)避審圖被提出要點(diǎn)遺漏的問題外，更重要的是確保施工時(shí)按此實(shí)施，確保人身安全。

8 結(jié)語

2022年8月，北京市施工圖審查改革，由事前審查更改為事后抽查，其中明確指出在事后抽查過程中，建筑節(jié)能將作為重點(diǎn)抽查的專項(xiàng)之一，綠色節(jié)能、低碳環(huán)保將作為評判建筑設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。廣大建筑電氣設(shè)計(jì)工作者應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí)新的知識與技術(shù)，掌握設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的易錯(cuò)問題，不斷積累，促進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量的不斷提升。