绿色建筑中的电气设计

时间：2024-07-28

文 /贾伟

绿色建筑体系是基于生态系统良性循环原则，以“绿色”经济为基础，“绿色”社会为内涵，“绿色”技术为支撑，“绿色”环境为标志建立的一种新型建筑体系。本文对已获我国“二星级绿色建筑设计标识证书”并已投入使用，通过验收正式挂有“二星级绿色建筑标识”的天津市建筑设计院科技档案楼项目的电气节能设计进行阐述。

1 对节能产品进行合理规划和经济比较

节能产品与普通产品比较，初期造价相对高，因此在产品的使用周期和产品差价上要进行经济比较。以照明为例，三基色荧光灯和节能灯具的造价比普通荧光灯和一般灯具高，但是由于光通量及灯具利用效率的提高，可使灯具及光源数量减少，从而使照明所用的电缆截面减小，各级开关相应降低，变压器容量相应下降，可以看出这一系列连锁反应带来的结果，并没有增加过多的初期投资，而且如果比例合理，反而会降低投资。这就需要针对工程去具体问题具体分析了。

2 主要电气节能措施

电气设计的主要依据为GB/T 50378—2006《绿色建筑评价标准》、J 10633—2005《天津市公共建筑节能设计标准》以及其他相关设计依据。

2.1 照明系统的节能措施

照明设计中均采用高效率节能灯具及高效光源。首层为科技档案室，2～6层大部分为敞开式办公室，因此灯具选择需要区分对待。首层科技档案室存放着大量的工程施工图纸，因此选用带有防紫外线灯罩的灯具，该灯具可隔绝240～370mm的紫外线，有效延长图纸寿命。2～6层的办公室选用无眩光高效格栅灯具，灯具效率达到70%。该灯具采用OLC反射器，确保全方位持久亮度控制，格栅片提供有效眩光控制，把舒适和节能有效结合起来。在光源选择上，采用T5三基色荧光灯并辅以电子镇流器，比传统灯具减少了25%的能量消耗。竣工后经测算，在满足照度要求的前提下，达到GB/T 50378—2006中照明功率密度目标值的要求。

照明控制采用智能照明控制系统，对走廊、门厅等公共场所及敞开式办公室进行集中控制。敞开式办公室用设置红外传感器与照度传感器结合的方式进行控制。红外传感器探测室内人员情况，照度传感器探测办公室内工作照度，在不满足工作照度且办公室内有人的情况下，灯具点燃；否则，灯具熄灭。这样充分把设计人性化与节能要求有机结合起来。与此同时，敞开式办公室各回路的区域照明灯具还设置了开关面板，达到了大区域照明自动控制，小区域照明人为控制的效果，既可最大限度节能，也节省了工程造价。

2.2 电能管理及能耗监测系统的应用

配电间出线回路均设置了电能管理及能耗监测系统。办公室内照明及插座均单独干线供电并进行分层计量，既能满足各部门成本结算的要求也能综合统计电能使用情况，便于日后的管理。所有计量电表均为数字显示表，可将数据远传至变电站电能管理系统，对电能情况进行综合统计，便于管理部门针对用电情况做出有效的节能调整方案，使用电设备达到最佳运行情况，达到节能效果。

2.3 太阳能光伏发电系统的应用

根据所在地区日照时间的长短，可将我国划分为五类地区，天津被划归为三类地区，属于太阳能资源比较充足地区，适合使用太阳能光伏发电作为供电电源。

天津位于东经117.11°，北纬39.06°，属于暖温带地区，年平均气温为11.5℃；国家气象局最近10 a的日照统计数据，天津的年均日射量为4.073 kW·h/m2，年日照时间为2 778 h、年平均日照率为63%。因此，采用太阳能光伏发电能够有较好的经济效果。

本工程太阳能光伏发电系统安装容量为3 kWp。采用应急并网型发电形式，即有市电的正常情况下，由太阳电池方阵产生电能，然后经过并网发电用功率调节器控制或电能变换后，首先输出给太阳能系统与市电电网并网点附近的用电负荷设备。当时太阳电池方阵的最大发电功率大于用电负荷设备功率，则将剩余电量上送到市电电网，通过电网给市电电网上的其他用电设备供电；当并网点附近的用电负荷设备消耗的功率大于当时的太阳电池方阵最大发电功率，则用电负荷设备所消耗的功率由太阳电池方阵和市电同时提供，但是优先使用太阳电池方阵所产生的电能。

在夜间市电通过并网用功率调节器的反向工作方式，自动地给储能蓄电池补充充电（白天储能蓄电池处于空载状态，存在自漏电），充满后并网用功率调节器自动地关闭输出，此时储能蓄电池处于满容量应急备用状态。

太阳能应急并网型发电系统的优点在于，当市电电网停电时，可以将太阳能发电系统作为一个应急电源使用，以保证用户的一些重要负荷设备的供电。太阳能应急并网型发电系统见图1。

图1 太阳能光伏应急并网型发电系统

2.4 楼内综合信息展示系统

在建筑的二层设置绿色建筑综合信息展示，该系统是我国首例针对绿色建筑进行综合监测、展示、分析的综合信息展示系统。此系统通过在空调系统、太阳能热水系统、太阳能光伏发电系统及建筑物墙体、屋面等部位设置传感器及探测装置，在室外设置小型气象站，选用带通讯功能的计量装置等方式，把建筑物室内外的环境情况、建筑物内各系统的运行情况、建筑物的综合能耗情况通过多媒体的形式表现出来，以生动具体的视频、图片、表格等方式展示建筑物的能耗情况并与同类建筑做出比较。此系统一方面，将本建筑物的所有应用到的节能技术及设备以简单明了的方式展示给参观者，起到教育、宣传及普及绿色建筑知识的作用；另一方面，将所采集数据分类分项分时存于统一的数据库中，通过展示系统平台数据的分析研发功能，对现行的规范理论数据，经验数据进一步校核，为广大设计人员对绿色生态技术的进一步研发提供最真实可靠的依据，见图2。

图2 建筑物信息展示系统

展示系统的设计包括系统展示、数据收集及多媒体互动3部分。其中系统展示是将建筑物中所使用的各项节能产品、节能措施以通俗易懂的文字与图片相结合的形式展示给参观者，使参观者在不是十分专业的情况下也可对建筑物的节能情况进行大致的了解；数据收集是通过在建筑物内设置各项数据采集设备，将建筑物的能耗情况、建筑外围护情况、建筑物内各设备的运行情况进行数据收集整理，为今后的科研工作做出数据支持；多媒体互动是将收集的各种参数加以对比，通过触摸屏以曲线的形式展示出来，参观者可以亲自手动在触摸屏上调出自己所想要了解的各项信息并对各时段加以对比，加深参观印象。

展示系统共分为空调温湿度独立控制系统、地源热泵空调系统、太阳能光伏发电系统、水资源利用、节能产品的应用、绿色照明、气象与室外环境、建筑围护结构节能、建筑材料利用、室内环境质量、建筑技术及模拟、建筑物能耗检测等内容。