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建筑电气节能设计方法及施工图中的常见问题

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-05-12  来源:中国建筑电气网  作者:邹越华
节能减排、绿色环保是一项基本国策,大力推进节能减排和深度开发绿色能源是国民经济可持续发展的保证。我国正处在快速城市化的过程中,是目前世界上每年新建建筑量最大的国家,平均每年要建20亿平方米左右的新建筑,相当于全世界每年新建建筑的40%.正因如此,我国所有的新建建筑都必须严格按照节能50%或65%的标准进行设计建造。电气节能设计是建筑节能的重要环节,涉及的内容也比较多。笔者总结建筑电气节能设计方法,结合在电气施工图审查中发现的电气节能设计中常见问题,提出来供同行交流讨论。
 
1 电气节能专篇
 
标准中电气节能专篇是用来明确整个项目的节能措施的。
 
(1)工程概况
 
a.可再生能源利用包括太阳能热水系统、地源热泵空调系统、太阳能光伏发电系统与/或光诱导系统。其中,太阳能光伏发电系统、光诱导系统与电气专业关系最为密切。
 
b.江苏省新建国家机关办公建筑和大型公共建筑(建筑面积大于20000m2)时,应进行能耗监测系统设计。
 
c.拟申报绿色建筑时,以“★”个数表示星级数。
 
(2)设计依据
 
a.《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)
b.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)(第5.6节)
c.《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)
d.《住宅建筑规范》(GB50368-2005)
e.《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)
f.《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》(JGJ203-2010)
g.《民用建筑绿色设计规范》(JGJ/T229-2010)
h.《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)
i.《35kV及以下客户端变电所建设标准》(DGJ32/J14-2007)(第6.2节)
j.《公共建筑节能设计标准》(DGJ32/J96-2010)
k.《公共建筑能耗监测系统技术规程》(DGJ32/TJ111-2010)
l.《太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程》(DGJ32/J87-2009)
m.国家、省、市现行的其它建筑节能相关的法律、法规
 
上述i项到l项是江苏省省标。设计人员应该在上述规范中根据项目性质增减,及时更新规范,一般不需要全部列出。还需注意新旧标准的更替,如照明新标准即将实施。
 
(3)照明节能设计、供配电系统节能设计、能耗监测系统设计、绿色建筑电气设计的指标性要求和基本要求也应在节能专篇中提出。
 
2 照明节能设计
 
(1)照明节能指标及措施。
(2)明确所采用灯具功率因数均要求大于0.9,镇流器应符合国家能效标准。
(3)照明系统采取节能延时开关控制、定时控制、照度调节等节能控制措施。应急照明在应急时要求强制点亮。
 
上述(1)、(2)、(3)条应在节能专篇中明确。
 
照明节能设计是比较成熟的,公共建筑在江苏省主要按照《公共建筑节能设计标准》(DGJ32/J96-2010)设计,其它建筑按照国标《建筑照明设计标准》(简称《标准》)GB50034—2004设计。
 
装修项目按《标准》中的第6.1.8条要求,将实际采用的装饰性灯具总功率的50%计入照明功率密度值的计算。
 
在设有重点照明的商店营业厅,按《标准》6.1.9条,该楼层营业厅的照明功率密度值每平方米可增加5W.
 
在施工图审查中常见装饰电气设计人员节能专篇中的照度值和照明功率密度值按规范填写,而实际的照明功率密度值并没有按《标准》6.1.8条、6.1.9条调整。
 
3 供配电系统节能设计
 
(1)变电所、电气竖井设置在负荷中心。
 
(2)选用10型及以上节能环保型、低损耗、低噪音,接线组别为Dyn11的干式变压器,变压器自带强迫通风装置。
 
(3)变压器低压侧设置低压无功补偿装置,要求补偿后高压侧功率因数不小于0.95。(低压电源进线处设置无功补偿装置,要求补偿后功率因数不小于0.9)。无功补偿装置具过零自动投切功能,并有抑制谐波和抑制涌流的功能;分相补偿容量不小于总补偿容量的40%.
 
(4)电动机采用高效节能产品,其能效应符合《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB18613)节能评价值的规定。三相配电变压器采用高效节能产品,应符合《三相配电变压器能效限定值及能效等级》(GB20052-2013)节能评价值的规定。
 
(5)风机、水泵、电梯应有节能控制要求。
 
(6)10kV及以下电力电缆、电线截面应结合技术条件、运行工况和经济电流的方法来选择,以减少线路损耗。
 
上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)条在节能专篇中明确,并在具体的施工图设计中予以体现。
 
4 能耗监测系统设计
 
(1)能耗监测系统应对分类和分项能耗数据进行实时采集,并实时上传至上一级数据中心。计量装置具有数据通信功能。
 
(2)对电、水、燃气等设置分类计量,水、燃气计量表计由相关专业设置,能耗监测系统预留通讯接口。
 
(3)按区域或楼层,对照明和插座、室外景观照明、空调用电、动力用电、特殊用电进行分项计量。
 
上述(1)、(2)、(3)条在节能专篇中明确。
 
扩大城市公共建筑能耗在线监测范围,并建立公开披露和奖惩机制。公共建筑实时能耗监测和能耗公开排名将带给建筑拥有者和管理者巨大的压力,这种压力会使城市的未来更加绿色。
 
江苏省的项目能耗检测系统应按《公共建筑能耗监测系统技术规程》(以下简称《技术规程》)(DGJ32/TJ111-2010)附录C的要求,明确上报省市数据中心的能耗数据(见表1)。
 
这个表其实很重要,它会具体指导设计的能耗监测点设在何处,以避免重复设置。
 
5 太阳能光伏发电系统(光诱导系统)
 
太阳能作为一次能源,也是可再生能源,它资源丰富,可免费使用,又无环境污染,它的研究与应用得到国家的高度重视。因此,国家出台了一系列优惠政策和法规,推广太阳能的应用。太阳能光伏并网发电系统就是根据国内实际情况发展起来的。
 
甲类建筑应按《公共建筑节能设计标准》(DGJ32/J96-2010)第7.0.1条设置可再生能源利用系统。当甲类建筑仅采用太阳能光伏发电系统/光诱导系统作为可再生能源利用装置时,其总功率应高于或等于建筑物总变压器装机容量的0.2%.
 
在节能专篇中应明确下列5.1、5.2条内容。
 
(1)明确是设置光伏发电系统还是光诱导系统,并明确光伏发电系统/光诱导系统总功率及占总变压器装机容量的百分比。
 
(2)明确太阳能光伏发电系统为并网光伏系统,系统应有防逆流和防孤岛效应保护。
 
光伏发电系统的一次投资比较大,为了实现最大利用并网发电确保光伏系统所发的电能全部被有效地消耗,光伏系统接入点应接入大负载系统,这样基本不会出现逆流馈送至市电网络的情况。另外,由于有防逆流保护装置,逆功率检测器安装于并网点上一级配电回路,防逆流控制器会随时监控负载配电回路的电压、电流,一旦发现向电网馈送电能,会立即控制逆变降低输出电流,减少光伏系统的发电量。当出现通信故障或其它系统故障时,防逆流控制器会断开并网接触器,停止向电网供电。
 
施工图审查中常见问题如下:
 
a.未明确光伏系统中各部件的性能与使用寿命应满足国家或行业标准的相关要求,并应获得相关认证;
b.在人员有可能接触或接近光伏系统的位置,未明确设置防触电警示标识;
c.光伏系统在供电负荷与并网逆变器之间和公共电网与负荷之间未设置隔离装置(包括隔离开关和断路器),或者设置了隔离装置却不具有明显断开点指示及断零功能;
d.光伏系统未配置一定容量的无功补偿装置,未使其具有无功功率的调节能力;
e.未明确无隔离变压器的并网逆变器应具备直流接地检测功能;
f.设置在室外的光伏接线箱未明确应具有防水、防腐措施,其防护等级应在IP65以上。
 
6 绿色建筑的电气设计要求
 
在进行绿色建筑设计时,先根据拟建绿色建筑等级按《绿色建筑评价标准》(以下简称《评价标准》)(GB/T50378-2006)确定设计内容,是民用建筑的再按《民用建筑绿色设计规范》(JGJ/T229-2010)进行具体的设计。
 
《评价标准》明确绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理六类指标组成。每类指标包括控制项、一般项与优选项。
 
绿色建筑应满足《评价标准》第四章住宅建筑或第五章公共建筑中所有控制项的要求,并按满足一般项数和优选项数的程度划分为三个等级,等级划分按表2、表3确定。
 
(1)《评价标准》第四章住宅建筑或第五章公共建筑中所有与电气有关的控制项罗列如下:
 
a.住宅水、电、燃气分户、分类计量与收费。
b.公共建筑各房间或场所的照明功率密度值不高于国家标准《建筑照明设计标准》(GB 50034)规定的现行值。
c.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。
d.公共建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足国家标准《建筑照明设计标准》(GB 50034)中的有关要求。
绿色建筑应满足上述所有控制项的要求。
 
(2)《评价标准》第四章住宅建筑或第五章公共建筑中所有与电气有关的一般项简述如下:
 
a.住宅建筑公共场所和部位的照明采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件,并采取其它节能控制措施,在有自然采光的区域设定时或光电控制。
b.住宅建筑智能化系统定位正确,采用的技术先进、实用、可靠,达到安全防范子系统、管理与设备监控子系统与信息网络子系统的基本配置要求。
c.改建和扩建的公共建筑,冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量。
d.公共建筑智能化系统定位合理,信息网络系统功能完善。
e.公共建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术合理,系统高效运营。
f.办公、商场类建筑耗电、冷热量等实行计量收费。
 
按表2、表3对绿色建筑等级的项数要求,选择满足一般项的要求,在江苏省这些项应予全部满足。
 
(3)《评价标准》第四章住宅建筑或第五章公共建筑中所有与电气有关的优选项只有下面一条:
 
公共建筑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》(GB 50034)规定的目标值。
 
按表2、表3对绿色建筑等级的项数要求,选择满足优选项的要求,在江苏省这一条应予满足。
 
绿色建筑应采用新型节能高效光源、高效灯具,如无极灯、陶瓷金属卤化物灯、节能高天棚灯具、LED灯、光诱导系统。
 
绿色建筑应根据《智能建筑设计标准》(GB50314)中所列举的各功能建筑的智能化基本配置要求,并从项目的实际情况出发,选择合理的建筑智能化系统。在具体设计中采用智能照明系统、建筑设备监控系统是有效的手段。建筑设备监控系统的功能景观照明设计应按平日、节日、重大节日分组控制。光诱导系统应有调光控制。
 
建筑设备监控系统用于对建筑物内各类机电设备进行监测、控制及自动化管理,可以加强室内温度控制精度、更换部分循环设备、充分利用设备容量冗余、能源管理系统的应用,以达到安全、可靠、节能和集中管理的目的。
 
实现自动监视与自动调节以适应室内环境的变化;各类机电设备的启/停和运行进行连锁操作,以确保机组的安全运行;各类机电设备的故障自动监测,以保证设备的安全和及时维修;实现优化控制以实现节能降耗;实现过程控制自动化以节约设备管理人员。
 
参考文献
1 中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准[S](GB 50034-2004).北京:中国建筑工业出版社,2004
2 中国建筑设计研究院.民用建筑太阳能热水系统应用技术规范[S](GB 50364-2005).北京:中国建筑工业出版社,2005
3 中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范[S](JGJ16-2008).北京:中国建筑工业出版社,2008
4 中国建筑科学研究院.住宅建筑规范[S](GB 50368-2005).北京:中国建筑工业出版社,2005
5 中国建筑科学研究院.公共建筑节能设计标准[S].(GB 50189-2005)北京:中国建筑工业出版社,2005
6 中国建筑设计研究院.民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范[S](JGJ 203-2010).北京:中国建筑工业出版社,2010
7 中国建筑科学研究院.民用建筑绿色设计规范[S].(JGJ/T229-2010)北京:中国建筑工业出版社,2010.
8 中国建筑科学研究院.绿色建筑评价标准[S](GB/T50378-2006).北京:中国建筑工业出版社,2006
9 江苏省电力公司.35kV及以下客户端变电所建设标准[S](DGJ32/J14-2007).南京:江苏省建设工程标准站,2007
10 江苏省建筑设计研究院有限公司.公共建筑节能设计标准[S](DGJ32/J96-2010).南京:江苏科学技术出版社,2010
11 江苏省建筑节能技术中心.公共建筑能耗监测系统技术规程[S](DGJ32/TJ111-2010).南京:江苏科学技术出版社,2010.
12 无锡尚德太阳能电力有限公司.太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程[S](DGJ32/J87-2009).南京:江苏省建设工程标准站,2007
 
 
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