浅析绿色建筑评价标准中的电气设计

2014-08-15彭晓玲

建筑设计管理 2014年3期

彭晓玲

(中国建筑东北设计研究院有限公司，沈阳 110006)

0 引言

虽然人们不断提倡绿色、节能、环保，但由于绿色建筑评价标识的申报一般是由建筑物的业主单位、房地产开发单位来提出的，往往设计人员在进行项目的设计时并未考虑到绿色建筑这一方面，仅是按照业主的要求以及涉及节能、环保的有关规范、规定来设计。本人在设计韩国乐天百货店项目时，就是遵循上述原则，出乎意料的是，该项目不久前居然被评为沈阳市二星级绿色建筑。因本人有幸参加了该项目的绿色建筑评价标识的申报及评价会，现浅析一下电气设计在绿色建筑等级评价中所涉及的内容。

1 评价指标

从国家规范《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2006)中可以看出，绿色建筑评价指标体系包括以下六个方面：节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、运营管理，且每类指标均包括控制项、一般项与优选项。然而，真正与电气设计有关的指标仅为节能与能源利用、室内环境质量、运营管理这三个方面。

2 节能与能源利用

2.1 控制项

2.1.1 《绿色建筑评价标准》中5.2.4：各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034规定的现行值

为了满足节能要求，本工程中的照明光源采用了稀土三基色荧光灯和LED(发光二极管)灯。

随着国家发改委与联合国开发计划署、全球环境基金共同开展的“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”合作项目的实施，我国白炽灯逐步退出历史舞台，节能灯已占据市场的主导地位。有资料表明，采用节能灯替代白炽灯可节电60%～80%。紧凑型节能灯是一种将电子镇流器全密封在螺旋式或插拔式灯头内的异形荧光灯，因灯头与白炽灯相同，所以可以直接替换白炽灯。由此可见，一体化的紧凑型节能灯既具有荧光灯的省电、寿命长的优点，又具有白炽灯的体积小、显色性好、使用方便的特点。而根据荧光粉种类的不同，目前荧光灯可分为三基色荧光灯和普通荧光灯。三基色荧光灯比起普通荧光灯发光效率提高30%，显色性提高20%(Ra80-85)，色彩还原能力强，视觉更舒适，并且寿命更长，汞含量更少。

本工程在办公室、地下停车库、厨房、设备用房等处均采用直管稀土三基色细管径荧光灯，在走廊、卫生间、商场营业厅、餐厅等处采用稀土三基色紧凑型节能灯，在楼梯间采用稀土三基色吸顶荧光灯。此外，在装饰照明、室外广告牌、园区景观照明中采用了LED(半导体照明)灯具。

LED灯是一种绿色环保光源，半导体照明自身对环境不会造成任何污染。因其光谱中不含红外线和紫外线，属于冷光源，没有辐射污染。且其可见光区域不含虫子喜好的波段，不易招惹蚊虫。此外，因其不含汞等污染物质，不会污染环境。LED灯显色性高并且具有很强的发光方向性，对光的利用率可达到100%。在同样亮度下，LED灯耗电量仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯管的1/2。LED灯直流驱动，没有频闪，且调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差。LED景观照明灯具有持久耐用、亮度高、体积小、色彩多变等特点，是景观照明的最佳选择。

由此可见，本工程所采用的光源满足了规范中所要求的应选用发光效率高、显色性好、使用寿命长、色温适宜并符合环保要求的光源。

本工程中的荧光灯灯具均采用带反射器的开敞式灯具，其效率可达到75%以上。另外，因电子镇流器可提高灯管光效和降低镇流器的自身功耗，使灯的总输入功率下降约20%，有利于节能，故本工程中的直管形荧光灯均选用了电子镇流器。

为了更好地提高节能效果，本工程采用了智能照明控制系统，且在不同区域采用了不同的控制方式。例如，在地下停车库、办公室采用了时间控制，即根据一定的时间段来调整灯光的亮度。地下停车库按照商场营业时间调节灯具明暗变化，办公室则根据上下班时间定时开关灯。在楼梯间采用了声光感应控制，即通过对声音和光线亮度的探测进而点亮或熄灭灯具，做到人来灯亮，人走灯灭。在商场营业厅采用了定时与亮度传感器相结合的控制，即根据营业时间开关室内照明灯具，又因营业厅具有通过外墙的玻璃窗和屋顶天窗的自然采光，可根据室外自然光线的强弱来调整室内灯光的明暗，维持室内的恒定照度。在室外景观照明采用了场景控制，即预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出，既可实现灯具的开关控制和明暗调节，又能实现色温的调节及色彩变幻。除此之外，在大空间均采用了分区控制，即将大空间划分成若干个小空间，每个小空间内的灯具均采用单独的照明回路供电，便于灵活控制，保证最大限度的节能。

因在设计中充分考虑到节能方面的要求，故照明功率密度值均低于现行值。

2.1.2 《绿色建筑评价标准》中5.2.5：新建的公共建筑，冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量

本工程在10 kV变电所内中压侧两路10 kV电源进线处均设置专用计量表进行集中计量，另外，根据负荷性质不同分别给照明负荷、空调负荷、一般电力负荷设置单独的变压器供电，且在每台变压器低压侧设置计量表进行电能计量。此外,在出租的各个小商铺内如厨房、美食等处分别设置低压计量表对用电负荷实行分户计量。本工程的主要设计原则是除了便于不同业主之间对用电负荷的管理，还可对不同负荷性质的用电设备进行能耗统计，并分析各项能耗指标是否合理，从而发现问题并改进，最终达到节能的目的。

2.2 优选项

2.2.1 《绿色建筑评价标准》中5.2.16：建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%

建筑设计总能耗是指包括建筑围护结构以及采暖、通风、空调和照明用能源的总消耗，其中涉及电气专业的是照明和电力系统的能耗。上面提到，本工程在照明节能方面采用了节能光源和智能照明控制系统，因此能够最优化地实现照明的节能控制。

而在电力系统节能方面，本工程采取了下列措施：1)10 kV变电所内选用低损耗、低噪音、节能型的干式变压器SCB10。由于具有较高的热容性，故其过载能力强，强迫风冷时可达到150%额定负载运行。因其安全、难燃防火、无污染，可直接安装在负荷中心，从而减少线路损耗。2)合理选择变压器容量，使得各台变压器负载率均在81%～85%之间。根据计算容量确定变压器容量时，应综合考虑变压器最佳负载率、最大效率、能效及技术经济评价、经济运行的条件等多种因素。3)在10KV变电所内低压侧采用电容器进行无功补偿，提高设备的功率因数，可降低变压器和线路损耗，并削弱谐波的影响。4)装设谐波处理装置，即在电容器回路串联电抗器，可以减少谐波危害及提高供电品质。此外，变压器绕组选用了D,yn11型接线，可以有效地抑制三次谐波。5)为了改善启动特性，大容量电动机采用了软启动器、变频器。软启动器通过控制双向晶闸管导通角调节电动机端电压，使电动机平滑启动，通过限流节约电能。软启动器能实现在轻载时，通过降低电机端电压，提高功率因数，减少电机的铜耗、铁耗，达到轻载节能的目的。变频器通过改变电动机电源的频率来实现速度调节，具有效率高、无附加转差损耗等优点，因风机、泵的轴功率与转速、风机风量、泵流量的三次方成正比，采用调节电动机的转速可以使其工作在最佳节能状态。

2.2.2《绿色建筑评价标准》中5.2.18：根据当地气候和自然资源条件，充分利用太阳能、地热能等可再生能源，可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水消耗量的10%，或可再生能源发电量不低于建筑用电量的2%

本工程中的园区内路灯、庭院灯、草坪灯等室外景观照明采用了风光互补照明发电系统，即白天由小型风能发电机(将交流电转换为直流电)和太阳能电池板各自给蓄电池组充电，晚上由蓄电池组中存储的直流电给LED(发光二极管)灯供电，并通过智能照明控制系统进行照明开关控制。充分利用晴天光照强，阴雨天风力较大，夏天太阳照射强，冬天风力较大的特点，将风能和太阳能有机地结合起来。风光互补照明发电系统不需要从电网供电，大大地节约了电能，且不需要铺设电缆，节省了线路损耗，是一种无污染、零损耗、绿色环保的新型能源利用方式。

虽然本工程室外景观照明采用了太阳能和风能这两种可再生能源，但其用电量却远远达不到建筑总用电量的2%，除非在极特殊的日照特别充足的炎热地带或能够充分利用风能发电的区域，一般来说该项是极不容易达到指标的。

2.2.3 《绿色建筑评价标准》中5.2.19：各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034规定的目标值

本工程的照明功率密度值在设计时是按照规范中的目标值进行设计的，且采用了智能照明控制系统，因此，能够满足该项指标。

3 室内环境质量

3.1 控制项

3.1.1 《绿色建筑评价标准》中5.5.5：宾馆和办公建筑室内背景噪声符合现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GBJ 118中室内允许噪声标准中的二级要求；商场类建筑室内背景噪声水平满足现行国家标准《商场(店)、书店卫生标准》GB 9670的相关要求

因室内噪声主要来自室内电器，故本工程中建筑内电气设备主要采用了下述隔声措施：1)变压器采用了SCB10低噪音变压器，其铁心选用磁滞伸缩量较小的晶粒取向高导磁硅钢片，并采取全斜接缝步进式搭接，以保证最佳性能和最低的噪声水平，使得变压器的噪声水平均低于55 db。2)电动机采用低噪音的电动机，其噪声值不大于52 db。3)照明选用噪音低的电子镇流器，高品质的电子镇流器噪音可达35 db以下。4)电梯采用低噪音的电梯，电梯安装时采取减振措施，保证电梯及电梯机房设备平稳运行，降低噪声污染。5)为了减少噪音，电气设备、变压器、柴油发电机、冷却塔、水泵、冷水机组、空调机组等在安装时设置了减震垫、减震吊钩、避震喉等装置。综合其他专业的减震措施，本建筑的噪声能够满足规范要求的商场内背景噪声级不超过60 db(A)。

3.1.2 《绿色建筑评价标准》中5.5.6：建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034中的有关要求

本工程中各场所的照度、统一眩光值及显色指数均按国家规范要求的照明标准值来设计的。为了限制眩光，除了限制灯具亮度，还选用了遮光角满足规范要求的直接型灯具。因照明光源均采用三基色荧光灯和LED灯，其显色指数(Ra)均在80以上。

3.2 优选项

3.2.1 《绿色建筑评价标准》中5.5.13：采用可调节外遮阳，改善室内热环境

本工程中屋面天窗部位为了防止因夏季阳光直射使室内温度过高、改善采光效果，安装了电动遮阳系统，进而提升室内舒适度，节省室内空调能耗。电动遮阳系统为天棚帘形式，其具有手动、无线遥控、红外遥控三种控制模式，控制方式极为灵活。当夏季阳光直射强烈达到设定值时，该系统自动启动；当阳光直射强度未达到设定值时，该系统自动恢复初始设定状态。

3.2.2 《绿色建筑评价标准》中5.5.14：设置室内空气质量监控系统，保证健康舒适的室内环境

本工程中的空调系统采用了建筑设备监控系统(DDC控制)，在空调机组兼补风控制箱内设置了DDC控制器，室内各个房间均设CO2探测器，进行空气质量监测。通过对室内CO2数据采集和分析，若浓度超标则发出警报，其余状态则根据室内CO2浓度进行自动调节新风进入比例，从而改善室内环境和空气质量。

4 运营管理

4.1 控制项

4.1.1 《绿色建筑评价标准》中5.6.1：制定并实施节能、节水等资源节约与绿化管理

本工程利用夜间用电低谷、电价较低时段进行制冰蓄冷，而在白天用电高峰、电价较高时，利用夜间存储的冰融化时所释放的冷量来制冷，满足空调系统工艺技术的需要，从而节省电费。

4.2 一般项

4.2.1 《绿色建筑评价标准》中5.6.6：设备、管道的设置便于维修、改造和更换

本工程变电所及配电室均预留出设备维护及操作距离，且预留出经过走廊、地下车库及其坡道这条通道，可将变压器推出，便于日后更换。电气竖井均设置在公共区域的楼梯间附近，便于日常维修与更换电气设备，不会影响到其他用户。

4.2.2 《绿色建筑评价标准》中5.6.8：建筑智能化系统定位合理，信息网络系统功能完善

本工程的建筑智能化系统包括：信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、智能化系统集成。

其中，信息设施系统包括：通信接入系统、电话交换系统、信息网络系统、综合布线系统、室内移动通信覆盖系统、有线电视及卫星电视接收系统、广播系统、会议系统、信息导引及发布系统。信息化应用系统包括：商业经营信息管理系统、物业运营管理系统、公共服务管理系统、智能卡应用系统、信息网络安全管理系统。建筑设备管理系统包括：建筑设备监控系统、电力设备监控系统、智能照明控制系统、电梯控制系统。公共安全系统包括：火灾自动报警系统、入侵报警系统、视频监控系统、出入口控制系统、巡查管理系统、汽车库管理系统。

本工程的建筑智能化系统采用了基于TCP/IP协议的以太网进行数据传输，它提供了统一的IP数据包格式，以消除各通信子网的差异，用来给各种不同的子网或局域网提供一个互连平台。采用这种工作方式，可以实现多网合一，跨越局域网和广域网。为了实现远程监控、集中管理、资源共享以及联动控制等要求，将各自相关的子系统进行系统集成。

本工程的信息网络采用星型拓扑结构以太网，分为内网和外网，内部网络作为办公、生产业务处理和信息管理的平台，而外部网络则承担对外公告及访问Internet服务，这样，既可满足内部局域网各用户之间的信息交换，又可从外部的Internet获得各种宽带业务服务。信息网络系统能够满足商业建筑内前台和后台管理以及顾客消费的需求。

4.2.3 《绿色建筑评价标准》中5.6.9：建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术合理，系统高效运营

本工程采用了下述设备自动监控系统：1)通风空调自控：通过建筑设备监控系统的主机对建筑物内所有空调机组兼补风的运行实时监控，并检测所属区域的温度用以调整空调机组制进行制冷或制热，另外，通过探测二氧化碳的浓度来调节新风量进入的比例，并充分利用热交换机组回收废气所含的热量，进而达到最佳的节能效果。2)照明控制：利用智能照明控制系统主机可远程控制照明系统，系统根据某一区域的功能、每天不同时间的用途和室外光亮度自动控制照明，并可进行不同场景预设，最终实现节约电能的目的。3)电力控制：通过建筑设备监控系统的主机对风机、水泵、照明等电气设备的用电量、电压、电流等进行实时监测并储存数据，对各系统可实现自动化控制，并能满足节能要求。

4.2.4 《绿色建筑评价标准》中5.6.10：办公、商场类建筑耗电、冷热量等实行计量收费

本工程除了设置在10 kV电源进线处均设置专用计量表进行总用电量计量外，还分别给照明负荷、空调负荷、一般电力负荷的变压器单独设置计量表进行电能计量，并对出租的各个小商铺的用电量实行分户计量及收费，这样可以引起业主和用户对所用电能的重视，通过统计分析对不合理的电能损耗进行对症下药，利于节能降耗。