廖夢瑩

（上海建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科技水平的提高，可持續(xù)發(fā)展理念在國際社會(huì)中得到重視及關(guān)注，人們對(duì)建筑空間的使用要求已不局限于其基本功能，已逐步向健康生活、安全適用、低碳環(huán)保等方面邁進(jìn)。由此對(duì)建筑行業(yè)做出相應(yīng)的要求，各國均提出了符合自身國情的綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)體系，使綠色建筑理念在建筑行業(yè)中廣泛深入。作為建筑行業(yè)設(shè)計(jì)人員，不僅要充分理解標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的條文含義，更應(yīng)該在設(shè)計(jì)中把綠色建筑的理念融入個(gè)人思想，綠色建筑概念應(yīng)貫穿整個(gè)建筑的生命周期。

1 項(xiàng)目概況及定位

1.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為某建筑科學(xué)研究院集團(tuán)科研辦公樓改擴(kuò)建項(xiàng)目，位于上海市徐匯區(qū)宛平南路75號(hào)，為多層建筑，總建筑面積7 036 m2；其中地下共一層，建筑面積2 420 m2，主要功能為廚房、食堂及設(shè)備機(jī)房，地上4層，建筑面積為4616m2，主要功能為辦公及科研。項(xiàng)目供電電源為380 V/220 V，由園區(qū)原有變配電房低壓配電柜埋地引入。

1.2 項(xiàng)目定位及設(shè)計(jì)思路

根據(jù)企業(yè)發(fā)展要求及研究需要，該項(xiàng)目在方案策劃階段定位為綠色建筑三星級(jí)，健康建筑三星級(jí)，LEED鉑金級(jí)，WELL鉑金級(jí)，超低能耗建筑。該項(xiàng)目為既有辦公園區(qū)局部老舊建筑拆除更新，具有項(xiàng)目體量小、功能要求高、研究項(xiàng)目多等特點(diǎn)。策劃過程中需要與各專業(yè)緊密配合，并深入研究各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的條文要求，充分考慮各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中互相契合的技術(shù)措施，以達(dá)到綠色建筑與實(shí)際運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益間的最合理關(guān)聯(lián)。

2 綠色建筑電氣技術(shù)應(yīng)用

2.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能措施

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目總用電裝機(jī)容量為668 kW，單位建筑面積用電安裝容量109.4 W/m2。電源由園區(qū)原有變配電房低壓配電柜埋地引入。在設(shè)計(jì)階段與建筑專業(yè)配合，合理設(shè)置低壓配電間位置，控制低壓總供電距離不大于250 m，以減少電壓降并達(dá)到節(jié)能減排的目的。在供電質(zhì)量的考量中，經(jīng)過對(duì)原變電房考察復(fù)核，該變電房低壓并聯(lián)的電容器采用了自動(dòng)投切裝置，在高峰負(fù)荷時(shí)高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.92，接入該項(xiàng)目用電后，變壓器負(fù)荷率為80%左右，可實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能運(yùn)行。

在電氣管線的選型中，考慮本建筑功能復(fù)雜，且含有廚房、企業(yè)食堂等人員密集場所，按照建筑特性選用低煙低毒的阻燃型線纜，及不燃型或耐火型電纜，如礦物絕緣電纜等，滿足了綠色建筑關(guān)于安全、耐久的要求[1]。

2.2 照明設(shè)計(jì)節(jié)能措施

建筑物照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足國家規(guī)范、行業(yè)規(guī)范等基本要求，按照項(xiàng)目各房間功能選擇合理的照度值、功率密度值、照度均勻度、統(tǒng)一眩光值、色溫等照明參數(shù)。該項(xiàng)目為辦公建筑，表1摘錄了項(xiàng)目中主要房間的照明計(jì)算參數(shù)，表中照明功率密度值不超過國家建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的目標(biāo)值，照度設(shè)計(jì)值與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值偏差不超過標(biāo)準(zhǔn)值的±10%，達(dá)到最佳使用感官效果及節(jié)約能源的目的。

表1 照明設(shè)計(jì)節(jié)能指標(biāo)

除合理的燈具選型外，節(jié)能設(shè)計(jì)中照明燈具控制也是重要節(jié)能措施。在照明控制設(shè)計(jì)中按照建筑功能、采光情況、使用者特性等因素進(jìn)行分區(qū)、分時(shí)等控制手段。常見設(shè)計(jì)做法有樓梯、走道等供人短時(shí)流通所用的公共空間采取延時(shí)、紅外感應(yīng)、聲感應(yīng)等節(jié)能開關(guān)。除外，該項(xiàng)目在辦公室及會(huì)議室設(shè)計(jì)了智能照明系統(tǒng)，按照使用方場景設(shè)置規(guī)則及照度要求進(jìn)行分組分模式控制，以上措施均能起到了很好的節(jié)能效果。

2.3 能耗計(jì)量及智能化設(shè)計(jì)措施

2.3.1 計(jì)量與能耗監(jiān)測系統(tǒng)

建筑能耗監(jiān)控平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，并通過能源管理系統(tǒng)軟件完成對(duì)建筑能耗的計(jì)量監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)分析、管理評(píng)估，達(dá)到優(yōu)化能源使用、提升能源管理、提高工作效率的目的。能耗監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖1所示。

圖1 計(jì)量與能耗監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架圖

能耗管理系統(tǒng)由能耗數(shù)據(jù)采集模塊、能耗分項(xiàng)計(jì)量模塊、能耗數(shù)據(jù)分析評(píng)估及診斷模塊、能耗信息發(fā)布模塊組成。系統(tǒng)按照水、燃?xì)?燃油、集中供熱/供冷、可再生能源（太陽能熱水）進(jìn)行分類計(jì)量，照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電、充電樁、廚房設(shè)備進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量。

2.3.2 智能化系統(tǒng)

綠色建筑強(qiáng)調(diào)以人為本，建筑智能化水平提高了生活及工作環(huán)境的質(zhì)量。建筑智能化服務(wù)系統(tǒng)主要有智能家居系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、安全防范報(bào)警系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能辦公、智能生活服務(wù)等。該項(xiàng)目除設(shè)計(jì)智能照明系統(tǒng)，安防防范報(bào)警系統(tǒng)外，還設(shè)計(jì)了建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

2.3.2.1 建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)

建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)針對(duì)建筑物的風(fēng)、光、水、電等建筑機(jī)電進(jìn)行自動(dòng)化控制，提供衛(wèi)生、健康、舒適的建筑空間環(huán)境，通過精確調(diào)節(jié)控制、降低人力成本、控制建筑能耗，滿足建筑物群的節(jié)能、綠色、智慧等運(yùn)行需要。

2.3.2.2 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)

該工程構(gòu)建的建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（以下簡稱BAS系統(tǒng)）構(gòu)架如圖2所示。

圖2 建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)架圖

系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)置管理、控制、現(xiàn)場設(shè)備等3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其監(jiān)控范圍有空調(diào)、送排風(fēng)、給排水、電梯監(jiān)控、智能照明、自動(dòng)灌溉、環(huán)境監(jiān)測、充電樁檢測等。

該項(xiàng)目的空調(diào)系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、給水設(shè)備控制、智能照明、電梯監(jiān)控的控制均由其設(shè)備自帶的控制系統(tǒng)完成，各子系統(tǒng)通過通信接口形式接入BAS系統(tǒng)，BAS系統(tǒng)通過這些子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息集成功能，只監(jiān)不控。此外，BAS系統(tǒng)通過現(xiàn)場直接控制器對(duì)送排風(fēng)機(jī)及排污泵進(jìn)行直接控制，如風(fēng)機(jī)水泵的啟?？刂?、故障報(bào)警、變頻控制等[2]。

此外，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，項(xiàng)目還設(shè)置了以下附加性智能化系統(tǒng)。

智能灌溉：智能灌溉系統(tǒng)通過傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，結(jié)合各植物對(duì)水、溫度等自然環(huán)境的喜好提醒工作人員灌溉，也可以設(shè)定自動(dòng)控制功能，在監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)，在無人干預(yù)的情況下自動(dòng)控制植物的供水系統(tǒng)，達(dá)到按需供水、節(jié)約水資源、節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本、減少工人體力勞動(dòng)的目的。

環(huán)境監(jiān)測：環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框圖如圖3所示，環(huán)境檢測系統(tǒng)主要由各類傳感器組成，監(jiān)測內(nèi)容主要包括室外環(huán)境數(shù)據(jù)、室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（PM2.5、CO2、TVOC）等，數(shù)據(jù)由BAS系統(tǒng)收集及顯示。

圖3 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框圖

CO濃度探測系統(tǒng)：因地下車庫空氣流動(dòng)較差，車輛排放的一氧化碳?xì)怏w堆積危害人體健康，地下車庫設(shè)置與排風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)的CO濃度探測系統(tǒng)，如圖4所示?，F(xiàn)場一氧化碳探測器監(jiān)測一氧化碳濃度并傳輸至排風(fēng)機(jī)控制箱內(nèi)，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)排放風(fēng)機(jī)，以達(dá)到控制一氧化碳濃度的目的。

圖4 一氧化碳濃度探測系統(tǒng)

2.4 可再生能源

應(yīng)用在建筑上的太陽能光電系統(tǒng)主要有獨(dú)立太陽能板光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏遮陽板發(fā)電系統(tǒng)、幕墻一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)以及光熱光電一體化系統(tǒng)等。光伏配電示意圖如圖5所示。

圖5 光伏配電示意圖

系統(tǒng)由光伏組件、匯流箱、逆變器、配電柜等組成，所發(fā)電量可供建筑自身使用或并入電網(wǎng)。

該建筑體量小，其屋面除去消防水池、空調(diào)主機(jī)、綠化等需求后空間極其有限，然而該項(xiàng)目為全玻璃幕墻系統(tǒng)，結(jié)合建筑及環(huán)境情況，采用太陽能光伏幕墻為最佳方案，實(shí)現(xiàn)光伏與建筑的一體化設(shè)計(jì)。光伏幕墻發(fā)電量主要由幕墻玻璃透光率及安裝角度決定，圖6為某品牌光伏幕墻玻璃透光率與產(chǎn)生功率關(guān)系，由圖中可見，在固定面積內(nèi)，組件功率隨著透光率的降低而增加，可以綜合考慮建筑效果及發(fā)電功率選擇不同透光率的產(chǎn)品。該項(xiàng)目所選光伏幕墻透光率為30%，光伏幕墻安裝體量約為1.6 m×1.2 m的光伏玻璃20片，每片發(fā)電功率按廠家所供資料約0.265 kW，共可產(chǎn)生電量約5 kW。所產(chǎn)生電量計(jì)劃提供給建筑一層門廳（約300 m2）LED燈具所用，實(shí)現(xiàn)原地發(fā)電、原地使用，降低建筑能耗。

圖6 光伏幕墻玻璃透光率與產(chǎn)生功率關(guān)系

3 結(jié)語

該項(xiàng)目切合項(xiàng)目情況及使用要求，合理高效應(yīng)用了太陽能光電技術(shù)、建筑能源智能管理系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等多種綠色建筑技術(shù)，融科技、智能、生態(tài)、環(huán)保、健康于一體，符合我國綠色建筑設(shè)計(jì)理念，滿足我國綠色建筑三星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于整個(gè)社會(huì)促進(jìn)低碳循環(huán)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要示范引領(lǐng)作用。要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分領(lǐng)悟綠色建筑核心思想，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，合理考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的契合，避免被動(dòng)式的堆砌，打造出真正的節(jié)能、高效、低碳、健康的綠色辦公建筑。