教育建筑電氣節能改造設計的幾點體會

楊 璐 / 劉志燕

(山東同圓設計集團有限公司， 山東 濟南 250101)

1 引言

我國是能源大國，也是耗能大國，而建筑能耗是總能耗的一個重要組成部分。最新數據顯示，在我國，建筑能耗約占社會總能耗的1/3，占能源總消耗量的27.5%，單位建筑能耗比同氣候國家高2～3倍[1]。而學校建筑作為公共建筑的一種，特別是近幾年學校建筑新建、改建項目集中爆發，項目占地和體量越來越大，學校建筑也成為繼辦公建筑之后的一個耗能大戶[2]。

我國一直非常重視建筑的節能指標，頒布了一系列的相關規范法規，對學校建筑的節能指標更是嚴格要求。住房和城鄉建設部分別于2009年10月和2012年5月印發《高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則》(建科[2009]163號)、《“十二五”建筑節能專項規劃》(建科[2012]72號)，都提出將學校建筑作為能耗監管和節能改造的重點[3-4]。學校建筑的節能要求日漸迫切，節能改造的工作也已經陸續展開。

2 學校建筑的特點

2.1 學校建筑的組成

學校建筑一般由教學樓、實驗樓、辦公樓、圖書館、餐廳、學生宿舍等組成，各建筑的特點見表1。

表1 學校建筑的特點

表3 供配電系統的節能診斷內容

2.2 學校各類建筑的一般用電指標[5]

各類建筑的用電指標見表2。

表2 學校建筑的用電指標

3 學校建筑的節能改造措施

3.1 供配電系統的改造

3.1.1 供配電系統的節能診斷

供配電系統節能診斷的內容見表3。

3.1.2 學校建筑供配電系統改造

上述改造措施為公共建筑節能改造的一般改造原則及措施，對于學校建筑而言，節能改造又有其特殊性。

分析了學校各類建筑的特點之后，可以看出，圍繞學生的作息時間，學校各單體建筑的使用時間不盡相同，這種時間上的差異，恰恰可以被配電系統所利用，錯開單體建筑的用電高峰。如學生宿舍與學生餐廳、教學樓宜接入同一變壓器，而避免與景觀照明接入同一變壓器。這種做法在學校多臺變壓器負載率高低不均衡的情況下，可以適當考慮。

依據《民用建筑能耗數據采集標準》(JGJ/T 154-2007)及《公共建筑節能監測系統技術規范》(DBJ/T 14-071-2010)中規定，應把電量按4個分項分別監測。即照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電。照明插座用電包括室內照明用電、辦公設備插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電4個子項；空調用電包括冷熱站用電、空調末端用電、分散空調用電3個子項；動力用電包括電梯用電、水泵用電、通風機用電、電開水器用電4個子項；特殊用電包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房、基本不耗能設備(如消防水泵)的用電。學校建筑在節能改造中，配電系統設計也盡量遵循這個原則，為能耗的基礎數據統計及后期的數據分析搭建平臺。但節能改造畢竟會有許多實際的條件制約，比如在原設計中照明與動力可能在配電線路上并未分開、末端空調機電源引自層配電箱，節能改造配電系統時，必須從實際出發，靈活掌握，末端負荷不好統計時，也可依據照明、空調、動力的容量比例，給出大致數據，切不可傷筋動骨，盲目改造，過分變更不僅得不償失，而且容易增加安全隱患。

3.2 照明系統的改造

3.2.1 照明系統的節能診斷

照明系統的節能診斷內容見表4。

表4 照明系統的節能診斷內容

3.2.2 學校建筑照明系統改造

更換節能光源是一種立竿見影的節能改造措施。近幾年，隨著科技水平的飛速發展，燈具及光源也有了進一步的提高。很多數據限于篇幅不再羅列，但一個比較直接的結果是國家住建部在2013年11月底，頒布了新的《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)，并于2014年6月1日起開始實施。該規范的一大亮點就是普遍調低了照明功率密度限值。這不是政策干預的強硬結果，而是由于燈具及光源的發展水平已經自然地達到了更高的水平。新的規范中，對教育建筑的照明標準值及照明功率密度限值有了嚴格的規定，如表5和表6所示。

在保證規定照度的前提下，依據新的照明功率密度限值，必定會減少照明的單位容量，達到節能的效果。

另外，近幾年LED光源發展迅猛，尤其LED光源具有效率高、功耗小、壽命長、響應快、可控性高、綠色環保等獨特優勢，越來越引起大家的注意。但由于當前照明領域關于照明質量的評價指標多是基于熒光燈等傳統光源制定的，而LED作為一種新型光源，不能簡單套用相關的評價指標，其適應性還在研究階段；同時，LED光源自身的顏色漂移、藍光危害等缺陷，制約了它在室內照明中的大面積應用。雖然在長時間工作的室內不宜大面積采用LED光源，但對于學校的景觀照明、學生餐廳等短時間停留的場所，在照明節能改造時，LED光源還是一個不錯的選擇。況且，LED光源的自身問題必將在新一輪的技術革新中得到解決，據美國預測，最晚2020年，LED光源將取代其他光源被廣泛應用。

表5 教育建筑照明標準值

表6 教育建筑照明功率密度限值

照明的控制系統近幾年隨著智能照明系統的發展也得到長足進步。對照明除了進行集中、自動控制外，還可利用軟件編程技術，對教室、實驗室、自習室等學生學習時間相對固定的場所，進行自動的時間控制；對衛生間等學生短暫停留的場所還可進行自動人體感應控制，對景觀照明、立面照明等可采用光照與時間相結合的自動控制方式。太陽能照明作為一種成熟技術也可用在學校道路照明上。

3.3 監測與控制系統的改造

3.3.1 監測與控制系統的節能診斷

監測與控制系統的節能診斷內容見表7。

表7 監測與控制系統的節能診斷內容

3.3.2 學校建筑監測與控制系統改造

一般來說，學校建筑監測與控制系統的實現一般是借助建筑設備監控系統(BA系統)來完成的，若單體建筑無該系統，需要依據相關規范及需要增設；若已經具備該系統，則需要根據建筑節能改造后的具體情況改造現有的BA系統，使之與節能的需求相匹配。另外，BA系統是依靠設備現場大量的傳感器、閥門、執行器等穩定工作來發揮作用的，故這些末端器件的安裝會直接影響BA系統的控制功能和控制精度，因此要特別注意嚴格按設備產品說明書的要求，規范施工設備的安裝及線路的敷設，并嚴格執行《自動化儀表工程施工及質量驗收規范》(GB 50093-2013)中的相關規范。

近幾年，隨著技術的發展及人們對電氣安全的越發重視，智能變配電管理系統已經在很多工程上得到廣泛應用。該系統具有安全可靠，使用方便等特點，而且可以通過網關將數據傳輸給BA系統，系統雖然分別設置，但統一管理，在節能改造的項目中應用廣泛。

智能照明目前也是從BA系統中剝離出來，從主機到末端設備，再到軟件，都自成系統，并且可以通過數據接口將相關數據傳輸給BA系統，統一管理。這點在節能改造時也應該注意。

3.4 建立能耗管理平臺

近幾年，我國已經越來越重視節能問題，也出臺了一系列的規范、標準來強制性的推廣一些節能措施，如《民用建筑節能條例》、《建設部、財政部關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能管理工作的實施意見》、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》(住房和城鄉建設部，2008)等，而地方上也積極響應，如山東省出臺了《公共建筑節能監測系統技術規范》(DBJ/T 14-071-2010)。從國家到省市，再到具體單體建筑，構建公共建筑能耗監測平臺，及時了解能耗信息，全面掌控能耗水平。因此，學校建筑在節能改造時，應注意同時搭建能耗管理平臺，在自己管理能耗，分析能耗數據的同時，及時將能耗數據上傳至上級平臺。能耗數據包括電量、水耗量、燃氣量(天然氣量或煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量及其他能源應用量(如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等)6項。其中電量還要統計4個分項的能耗數據(前面已經闡述)。具體細節可參考相關規范文件執行。對于節能改造項目，能耗管理平臺應該一步到位，雖然目前從國家到省市級的平臺還在陸續建設中，平臺發揮的作用還未完全顯現，但在不久的將來，能耗管理平臺必將在節能控制中發揮巨大作用。

4 結束語

學校建筑作為能耗大戶，應該與時俱進，走在節能改造的前列，體現出高校所應該具備的社會責任感，為改善環境、節約能源盡心盡力。以上是筆者在學校建筑節能改造中的一點體會，愿在建筑節能方面盡自己的微薄之力。

[1] 王陽. 對高校建筑的幾點建議[J]. 山西建筑，2010，36(11)：240-241.

[2] 中國教育統計網.2011年全國教育事業發展統計公報[EB/OL].[2014-01-07].http://www.stats.edu.cn.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/200911/t20091110_196722.html[EB/OL].

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.教育部. 高等學校節約型校園建設管理與技術導則(試行)[EB/OL].[2014-01-07].http://wenku.baidu.com/view/bc3ca34d852458fb770b56ee.html.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部工程質量安全監管司，中國建筑標準設計研究院編.全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇：電氣(2007年版)[M].北京：中國計劃出版社，2007.

[6] 中國建筑科學研究院，中國建筑業協會建筑節能專業委員會.公共建筑節能設計標準(GB 50189-2005)[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2005.