張煜

1 引言

研究資料顯示，若全球溫室氣體排放從目前的330億噸降至2050年的100億噸，則2050年前，節(jié)能和提高能效對全球二氧化碳減排的貢獻預計為37%[1]，高于可再生能源、核電、CO2捕獲利用與封存等技術的貢獻，位列第一，從中可以看出節(jié)能減排的重要性。其中，提升電氣自動化水平是實現(xiàn)節(jié)能減排的有效途徑。

在水泥工程建設中，建設綠色水泥工廠是實現(xiàn)雙碳目標的必然選擇，而綠色建筑是綠色工廠必不可少的重要組成部分。綠色建筑在其全生命期內(nèi)，節(jié)約資源，保護環(huán)境，為人們提供健康、適用、高效的使用空間[2]。在雙碳目標下，最新發(fā)布并實施的GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》、GB 18613-2020《電動機能效限定值及能效等級》、GB 20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》是綠色建筑和設備能效等級的重要評價標準，對水泥工程電氣設計工作具有極為重要的指導意義。

2 新版綠色建筑評價標準對水泥工程電氣設計的新規(guī)定

GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》（以下簡稱“新版標準”）第4.1.8條中“應具有安全防護的警示和引導標識系統(tǒng)”，要求在建筑物中考慮應急疏散照明。因此，在照明設計中需考慮在安全出口處設置標志燈，在疏散通道上設置應急方向指示燈。同時需注意，在具體項目中，消防應急照明系統(tǒng)的設計必須滿足GB 51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》。

新版標準第5.1.5條是對建筑照明的相關規(guī)定，其中第二款規(guī)定“人員長期停留的場所應采用符合現(xiàn)行國家標準GB/T 20145-2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》規(guī)定的無危險類照明產(chǎn)品”，第三款規(guī)定“選用LED照明產(chǎn)品的光輸出波形的波動深度應滿足現(xiàn)行國家標準GB/T 31831-2015《LED室內(nèi)照明應用技術要求》的規(guī)定”。LED燈在水泥工程照明設計中的應用越來越廣泛，但LED光源存在頻閃、藍光問題，因此在新版規(guī)范中，對有人員需停留場所的光源制訂了新的詳細參數(shù)。

新版標準第6.2.9條中“具有智能化服務系統(tǒng)，評價總分值為9分”，對不同的智能化功能均有評價分，如遠程監(jiān)控功能。若在設計中采用家電控制、照明控制、安全報警、環(huán)境監(jiān)測、建筑設備控制等服務功能，均可以得到相應的分數(shù)。因此在設計中可考慮照明遠程控制、環(huán)境監(jiān)測、風機遠程控制等方案以達到新版標準中的相應要求。

新版標準第7.1.4條中“公共區(qū)域的照明系統(tǒng)應采用分區(qū)、定時、感應等節(jié)能控制；采光區(qū)域的照明控制應獨立于其他區(qū)域的照明控制”，對公共區(qū)域和采光區(qū)域的照明設計提出了明確的要求。因此，在照明設計中應考慮應用聲、光、紅外等延時控制開關，同時，若一個房間內(nèi)燈的數(shù)量不少于兩盞時，還應采用多聯(lián)開關，可有效提高節(jié)能效果。

新版標準第7.2.7條中“1.主要功能房間的照明功率密度值達到現(xiàn)行國家標準GB 50034-2019《建筑照明設計標準》規(guī)定的目標值，得5分；2.采光區(qū)域的人工照明隨天然光照度變化自動調節(jié)，得2分；3.照明產(chǎn)品、三相配電變壓器、水泵、風機等設備滿足國家現(xiàn)行有關標準的節(jié)能評價值的要求，得3分。”此條標準對電氣設備的節(jié)能、照明設計的智能化和節(jié)能均提出了具體要求，需特別注意，在新標準中，照明功率密度值須達到GB 50034-2019《建筑照明設計標準》規(guī)定的目標值才能得分。對于目前照明常用的LED燈，國家已經(jīng)制定了相應的能效限定值和能效等級，設計中采用的LED燈應滿足GB 38450-2019《普通照明用LED平板燈能效限定值及能效等級》和GB 30255-2019《室內(nèi)照明用LED產(chǎn)品能效限定值及能效等級》的相關規(guī)定。

新版標準第9.2.6條中“應用建筑信息模型（BIM）技術，評價總分值為15分。在建筑的規(guī)劃設計、施工建造和運行維護階段中的一個階段應用，得5分；兩個階段應用，得10分；三個階段應用，得15分?！贝藯l標準明確提出，根據(jù)BIM技術在電氣設計中應用的深度可以給不同的加分，因此在項目執(zhí)行階段，應充分利用數(shù)字化手段，盡量按照全生命周期（規(guī)劃設計、施工階段和運行維護階段）進行設計與施工，有效利用BIM技術賦能水泥工程建設。

目前國內(nèi)項目在綠色建筑方面均有明確要求，同時國家在工程建設項目中也出臺了最新的綠色建筑設計水平及施工水平的評價辦法與評價指標。因此，在水泥工程項目建設中，尤其是在廠前區(qū)，如辦公樓、宿舍、食堂、銷售中心等設施的設計中均應執(zhí)行新版《綠色建筑評價標準》。

3 新版能效等級標準對水泥工程中電動機和變壓器的新要求

3.1 GB 18613-2020《電動機能效限定值及能效等級》對電動機的新要求

電動機是水泥工程中重要的電氣設備，在“雙碳”目標下，世界各國均升級了電動機能耗要求，如歐盟自2017年1月1日起，小型電動機需達到IE3能效等級或在達到IE2能效等級的同時加裝變頻器等；美國自2010年12月17日起，執(zhí)行IE3超高效能效限定值；日本自2015年4月1日起，小型電動機需達到IE3能效標準；韓國自2015年10月1日起，小型電動機需達到IE3能效標準?？梢?，歐盟及美、日、韓等國家已將IE3作為強制性能效標準。

我國原有的電動機能效標準是GB 18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》和GB 25958-2010《小功率電動機能效限定值及能效等級》。在“雙碳”目標下，我國將以上兩項標準進行了合并，并發(fā)布了GB 18613-2020《電動機能效限定值及能效等級》（以下簡稱“新版電動機能效標準”），該標準于2021年6月1日開始執(zhí)行。新舊標準與IEC 60034-1標準的對比如表1所示，新標準執(zhí)行后，電動機的最低執(zhí)行標準對應的是IE3能效標準。因此，在項目執(zhí)行過程中，應及時調整電動機技術要求，不再使用IE2電動機，條件允許時，標桿性項目應使用IE4或IE5電動機。

表1 新舊版電動機能效等級與IEC 60034-1標準對比

在新版電動機能效標準中刪除了原標準中電動機目標能效限定值、電動機節(jié)能評價值，采取全文強制執(zhí)行，體現(xiàn)出了國家提升電動機能效，建設綠色制造體系的力度。同時，應注意新標準的使用范圍是，額定電壓1 000V以下，50Hz三相交流電源供電，額定功率在120W～1 000kW范圍內(nèi)，極數(shù)為2極、4極、6極和8極，單速封閉自扇冷式、N設計、連續(xù)工作制的一般用途電動機或一般用途防爆電動機[3]。如，制動電動機、變頻電動機類電動機并不在標準適用范圍內(nèi)，IC611、IC81W等冷卻方式因不是單速封閉自扇冷式，也不在標準適用范圍內(nèi)。

3.2 GB 20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》對變壓器的新要求

隨著我國用電量的不斷上升，相應輸配電的損失量也在不斷增加，據(jù)中國標準化研究院統(tǒng)計，我國配電變壓器損耗占輸配電損耗的40%～50%，而輸配電損耗占全國發(fā)電量的6.6%左右，以2018年全國發(fā)電總量6.99萬億千瓦時計算，配電變壓器損耗約2 300億千瓦時，相當于三峽水電站2018年發(fā)電量的2.3倍左右。因此，提升變壓器能效標準，降低其能量損耗，對實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。

我國于2021年6月1日起始實施GB 20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》（以下簡稱“新版變壓器能效標準”），取代了原有的GB 20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》和GB 24790-2009《電力變壓器能效限定值及能效等級》標準。新版變壓器能效標準取消了目標能效限定值和變壓器節(jié)能評價值等推薦性條款，采用全文強制執(zhí)行，該標準與2013版相比，能效變化情況如表2～4所示。新版變壓器能效標準執(zhí)行后，硅鋼變壓器1級油變、非晶變壓器1級油變均優(yōu)于歐盟、美國及日本的能效標準，硅鋼變壓器1級、2級干變能效和非晶變壓器1級、2級、3級干變能效均優(yōu)于歐盟和美國的能效標準。

表2 10kV硅鋼變壓器技術變化比較

由此可見，我國變壓器相應標準已與國外標準接軌，更利于我們在項目投標或實際執(zhí)行中應用。但JB/T 3837-2016《變壓器類產(chǎn)品型號編制方法》尚未修訂，其與新版變壓器能效等級部分內(nèi)容有沖突，全國變壓器標準化技術委員會初步擬定了《電力變壓器損耗水平代號確定辦法》，以解決工程中的變壓器選型問題，見表5、表6。根據(jù)《CQC 31-461212-2020-電力變壓器節(jié)能認證規(guī)則》，須在變壓器產(chǎn)品型號尾部標注能效等級，如，達到能效等級1級的標注“-NX1”，達到能效等級2級的標注“-NX2”。建議在《變壓器類產(chǎn)品型號編制方法》正式修訂前，各項目電氣設備表中的變壓器型號按“S20-1600/10-NX2”格式標注，以清楚表達設備的選型信息。

表3 10kV非晶變壓器技術變化比較

表4 35kV～500kV電力變壓器技術變化比較

表5 10kV三相油浸式電工鋼鐵心無勵磁調壓配電變壓器損耗水平代號

表6 10kV三相干式非晶合金鐵心無勵磁調壓配電變壓器損耗水平代號

4 結語

通過對新版綠色能效標準進行深入解讀，并結合工程項目電氣設計進行實際應用分析，電氣設計工程師可以更好地使用新版標準，建設符合國家綠色工程評價要求的水泥工程項目，進一步推動水泥工程項目的綠色化、智能化、數(shù)字化。