電氣節(jié)能措施在超低能耗建筑中的應(yīng)用

摘 要：

主要介紹了浙江省德清縣一棟超低能耗建筑中的電氣節(jié)能措施。以項(xiàng)目為例，從照明及控制、建筑室內(nèi)環(huán)境和能耗監(jiān)測、可再生能源應(yīng)用等角度進(jìn)行分析。結(jié)果可為同行提供類似項(xiàng)目的參考。

關(guān)鍵詞：

超低能耗; 光伏; 低碳節(jié)能; 照明

中圖分類號(hào)： TU855

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

文章編號(hào)： 1674-8417（2024）12-0052-06

DOI：

10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.12.010

0 引 言

在“雙碳”目標(biāo)背景下，各個(gè)地方出臺(tái)的政策緊鑼密鼓，浙政發(fā)〔2022〕21號(hào)文件要求：“全面貫徹城鎮(zhèn)建筑綠色低碳規(guī)劃、綠色設(shè)計(jì)、綠色施工管理的理念，推進(jìn)低碳城市、韌性城市、海綿城市建設(shè)。城鎮(zhèn)新建民用建筑全面實(shí)施低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，加快發(fā)展超低能耗建筑。到2025年，城鎮(zhèn)新建公共建筑和居住建筑設(shè)計(jì)節(jié)能率提升至75%以上，全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)?！北疚慕榻B了浙江省德清縣一棟超低能耗建筑中的電氣節(jié)能措施。以此項(xiàng)目為例，從照明及控制、建筑室內(nèi)環(huán)境和能耗監(jiān)測、可再生能源應(yīng)用等角度進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于浙江省德清縣莫干山旅游區(qū)，沿阜溪而建，共7個(gè)地塊，分兩期開發(fā)。總建筑面積約90 000 m2，項(xiàng)目縱深達(dá)到了1.2 km。集成了沿街商業(yè)、辦公、青年聯(lián)合體、劇場、美術(shù)館、酒店等多種建筑業(yè)態(tài)，單體子項(xiàng)接近50個(gè)。該項(xiàng)目豐富了當(dāng)?shù)芈糜闻涮祝沁B接城市與鄉(xiāng)野，人造與自然的節(jié)點(diǎn)。本文圍繞其中一個(gè)超低能耗建筑（青年聯(lián)合體）的電氣節(jié)能措施進(jìn)行介紹。

該單體為多層公共建筑，地上5層，地下1層?？偨ㄖ娣e2 168.64 m2，其中地上面積1 765 m2，建筑高度19.53 m，屬人員密集場所。地下1層主要由消防水池、泵房、設(shè)備機(jī)房、布草間、儲(chǔ)藏間組成。1層由大廳、電氣化廚房、走廊、衛(wèi)生間、設(shè)備管井組成。2層～5層由客房、辦公組成。屋頂布置了空調(diào)室外機(jī)及光伏板。

2 照明及控制

本建筑在滿足功能需求情況下減少建筑形體進(jìn)退，優(yōu)化建筑開窗位置與室內(nèi)墻柱的位置關(guān)系，立面上開窗連續(xù)、不中斷，由此改善辦公區(qū)域的自然采光，相對(duì)節(jié)約了照明能耗。

功能場所照明燈具布置計(jì)算公式如下［1］：

N=EA/（ΦUK）

（1）

式中： N——光源數(shù)量;

E——工作面上的平均照度;

A——工作面面積;

Φ——光通量;

U——利用系數(shù);

K——燈具維護(hù)系數(shù)。

按照GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以及GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》中照明節(jié)能指標(biāo)的相關(guān)要求，單體照明節(jié)能指標(biāo)及控制方式如表1所示［2］。

所有區(qū)域的照明燈具均采用高效LED光源，辦公、設(shè)備房等區(qū)域采用支架燈，公共走道采用吸頂燈，客房屬于后期裝飾界面，可根據(jù)功能區(qū)域劃分采用組合燈具。

在燈具選型的時(shí)候須關(guān)注燈具的光效指標(biāo)。以某品牌系列1吸頂燈（12 W/840 lm）、系列2吸頂燈（12 W/1 100 lm）為例，取本建筑一段走廊（面積27 m2）計(jì)算，燈具安裝高度均按2.6 m執(zhí)行，在滿足照度指標(biāo)和功率密度的前提下，系列1的燈具需要8盞，系列2的燈具只需要6盞，由此可見燈具的光效指標(biāo)越高，越節(jié)能。

本建筑樓梯間等場所采用人體感應(yīng)自動(dòng)控制開關(guān)。在大廳及公共照明配電箱內(nèi)，安裝聯(lián)網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)型開閉執(zhí)行器，相應(yīng)場所安裝智能燈光控制面板，結(jié)合系統(tǒng)元件箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域燈光開閉管理、場景控制和定時(shí)控制。大廳智能照明控制系統(tǒng)如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)層智能照明控制系統(tǒng)如圖2所示。

3 建筑室內(nèi)環(huán)境和能耗監(jiān)測

根據(jù)GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第7.1.38條“應(yīng)設(shè)置室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)”的要求［3］，本建筑在暖通機(jī)組處配置智

能控制單元及空氣質(zhì)量采集單元（采集PM2.5/10、

CO2、溫濕度、TVOC），實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)機(jī)組的起停、遠(yuǎn)程控制;結(jié)合空氣質(zhì)量傳感器，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行，并監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量。在多聯(lián)機(jī)室外機(jī)處配置多聯(lián)機(jī)室外機(jī)控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)機(jī)的起停、溫度調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)程控制并實(shí)現(xiàn)多聯(lián)機(jī)能耗計(jì)量統(tǒng)計(jì)的功能，結(jié)合人體移動(dòng)感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行控制。智能照明及空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)如圖3所示，其他樓層相仿。

此外，本建筑每個(gè)客房設(shè)控制模塊，實(shí)現(xiàn)客房內(nèi)照明開關(guān)、空調(diào)控制、電動(dòng)窗簾、房態(tài)監(jiān)視（請(qǐng)勿打擾/請(qǐng)速打掃、插卡取電、SOS）。接入無線傳感器，有效地探測工作區(qū)域內(nèi)的使用環(huán)境變化情況（如門/窗是否開啟，使用區(qū)域內(nèi)是否有人），智能調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行工作狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)層客控系統(tǒng)如圖4所示。

本建筑設(shè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)，主機(jī)設(shè)于地塊內(nèi)其他單體的監(jiān)控室內(nèi)。該系統(tǒng)將電、水等能源計(jì)量裝置數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)能耗監(jiān)測主機(jī)。根據(jù)浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 33/1090—2017《公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，本建筑為一級(jí)能耗節(jié)點(diǎn)［4］。公共場所照明、非公場所照明、空調(diào)、電梯、給排水系統(tǒng)用電單獨(dú)計(jì)量，本建筑多功能電表均帶RS-485通信功能，將數(shù)據(jù)傳至當(dāng)?shù)刂鞴懿块T監(jiān)管平臺(tái)。用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)能耗結(jié)構(gòu)如圖5所示。

4 可再生能源應(yīng)用

光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)按整個(gè)地塊考慮，核算

方式按照DBJ 33/T 1105—2022《民用建筑可再生

能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)》第4.0.2條的要求：當(dāng)?shù)貕K容積率不大于4.0時(shí)，可再生能源綜合利用量核算值應(yīng)滿足［5］：

QL≥e×AOR

（2）

式中： QL——可再生能源年綜合利用量核算值;

AOR——計(jì)容建筑面積;

e——公共建筑可再生能源綜合利用量核算因子。

建筑可再生能源綜合利用量核算如表2所示。

經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目一期和二期可再生能源年綜合利用量為538 567.6 kWh/a，預(yù)留太陽能光伏板總面積為2 076.5 m2;根據(jù)每棟樓的建筑條件及方案需求，本單體屋頂共布置了110.4 m2太陽能光伏板。全年的發(fā)電量約為20 700 kWh/a，取電力（等價(jià)值）為0.330 kgce/kWh，理論節(jié)煤6.83 tce/a。本工程光伏系統(tǒng)采用并網(wǎng)措施，所有發(fā)電量均并入市政電網(wǎng)系統(tǒng)，并單獨(dú)裝設(shè)表計(jì)計(jì)量。屋面光伏板采用單晶硅，單塊尺寸為1 650 mm×992 mm，共43片，采用平鋪形式。屋面光伏板布置如圖6所示。

5 其他節(jié)能措施

除了以上主要節(jié)能措施外，本項(xiàng)目的供電方案綜合考慮了供電半徑的經(jīng)濟(jì)性。因項(xiàng)目占地面積大，建筑比較分散且大體量建筑少。供電方式采用室內(nèi)專變+室外箱變結(jié)合的方式，按地塊區(qū)域劃分供電，箱變的設(shè)置結(jié)合景觀方案的布置，盡量做到與環(huán)境融合且滿足供電需求，供電半徑基本能控制在150 m范圍內(nèi)，本建筑室外箱變至單體的供電距離僅為60 m，一定程度降低了壓降損耗，節(jié)省了電纜成本。

本建筑垂直電梯采取群控、變頻調(diào)速、能量反饋等節(jié)能措施［6］;水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等動(dòng)力設(shè)備配置的電動(dòng)機(jī)能效滿足《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》規(guī)定的節(jié)能評(píng)價(jià)值。

此外，本項(xiàng)目還設(shè)置了一套建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行綜合管理、調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制，達(dá)到節(jié)能的目的。

6 結(jié) 語

超低能耗建筑的設(shè)計(jì)牽涉到各個(gè)專業(yè)，包括建筑的氣密性，維護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可再生能源的利用等。電氣雖然只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，但作為建筑的配套專業(yè)，需要從方案階段重視同各個(gè)專業(yè)密切配合，尤其是空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)置和可再生能源的選擇與安裝條件的確定。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選擇合理的電氣系統(tǒng)、電氣管材線材，以及低碳節(jié)能的終端設(shè)備，盡可能為超低能耗建筑評(píng)審提供有力的支撐。

［1］ 北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第二版.北京：中國電力出版社，2006.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范：GB 55015—2021［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021.

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51350—2019［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019.

［4］ 浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：DB 33/1090—2017［S］.2018.

［5］ 浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.民用建筑可再生能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)：DBJ 33/T 1105—2022［S］.2022.

［6］ 浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：DB 33/1092—2021［S］.2021.

收稿日期： 2024-07-05

Application of Electrical Energy-Saving Measures in

Ultra-Low Energy Buildings

SHI Jun

［CCDI（Suzhou） Exploration amp; Design Consultant Co.， Ltd.， Suzhou 215000， China］

Abstract：

This article mainly introduces the electrical energy-saving measures in an ultra-low energy consumption building in Deqing，Zhejiang Province.Description from the perspectives of lighting and control，indoor environment，energy consumption monitoring，and renewable energy applications.It can be reference for similar projects for peers.

Key words：

ultra low energy consumption; photovoltaic; low carbon and energy-saving; lighting