某科研辦公建筑綠色電氣節能設計案例分析

李維克

中國中元國際工程有限公司，北京 100871

0 引言

電氣設計中的能耗分項計量及能效管理系統、公共區域的智能照明控制系統，在《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）中均為控制項，用來評定綠色建筑照明設計是否達標。筆者現對某科研辦公樓的能耗分項計量及能效管理系統、典型公共區域、地下停車庫和開敞辦公室中的DALI 智能照明控制系統進行論述，希望能對電氣設計人員提供一些經驗和幫助。

1 工程簡介

科研辦公樓總建筑面積為47 230 m2，建筑高度為60 m。建筑層數為地下4 層，地上15 層。地上建筑的主要功能區為辦公室、會議室，地下建筑的主要功能區為餐廳、廚房、設備用房及停車庫。為一類高層辦公建筑。

在建筑方案的初步設計階段就應考慮綠色節能設計，以滿足《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）[1]對電氣設計的相關要求，進而達到節能減排目的。智能照明控制系統和能效管理系統是建筑智能化系統的一部分，在收集、分析建筑物內一定運行時間的能耗參數后，可以制定適合于使用者的最優控制方式，從而減少能源消耗。

2 能耗分項計量及能效管理系統的應用

2.1 能耗分項計量

能耗分項計量是指對冷熱源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量[2]。

（1）在配變電所低壓開關柜出線處設置計量儀表，對制冷機組、空調機組、風機、水泵、電梯、弱電設備進行用電分項計量。

（2）在層箱處設置計量儀表，對照明、辦公用電進行用電分項計量。層箱配電系統結構如圖1 所示，層配電箱進線后分為兩段母線，每段母線分別計量，其中a 段母線帶照明及風機盤管負荷，b 段母線帶辦公用電負荷。

圖1 層箱配電系統圖

2.2 能效管理系統的具體設置

2.2.1 能效管理系統的構成

能效管理系統包括用能信息采集、信息通信。系統能對各用能設備和系統實施信息采集、顯示、分析、處理、維護及優化管理，具有實時性、全局性、系統性和可控性的特點。能效管理系統的能耗包括電量、水耗量、燃氣量（天然氣量或者煤氣量）、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量和其他能源應用量[3]。變電所出線回路裝設的多功能數顯表，對空調用電、動力用電、照明插座用電和特殊用電四項進行分類統計。各低壓出線開關具備監測有功功率和電流、有功電度計量及數據遠傳的功能。

2.2.2 能效管理系統的設置

能效管理系統與樓宇自控系統、電力監控系統及DALI 智能照明控制系統集成。樓宇自控系統通過數據采集網關對供熱系統、冷熱系統、給水及中水系統進行自動監控和集中管理，將冷熱量表、水表、氣量表接入系統監控室內的直接數字控制器。用戶電量計量先納入變配電所的電力監控系統后，再通過數據采集網關連接至自控系統進行統一管理。對采用DALI 智能照明控制系統的場所，進行自動監控，并納入能效管理系統進行系統集成。

3 DALI 智能照明控制系統的應用

3.1 DALI 智能照明控制系統的優勢

DALI 是Digital Addressable Lighting Interface（數字可尋址照明接口）的首字母縮寫，為一種智能照明系統的數字傳輸協議。DALI 系統中的每個燈具都具有獨立地址，使用者可以通過軟件對每個燈具或者一組燈具實現精準地調光及遠程開啟關閉；無論燈具是否在同一回路中，業主都可修改控制要求，且無須改動照明線路。由于系統形式簡單，無須照明調光箱或控制箱，且布線方式較為常見，因此應用DALI 技術可縮短調試時間、降低布線成本、簡化安裝程序。相比于基于回路控制的智能照明控制系統，具有更好的功能及效果[4]。在地下車庫、走廊和大空間辦公區采用DALI智能照明控制系統，能根據空間天然采光的情況開關或調節燈光亮度。

3.2 地下車庫照明控制方案

在上下班時間，辦公區地下車庫的車輛、人員進出頻繁，而其他時間人員流動不多。因此把車庫照明分成車道燈和車位燈，車道和車位各成回路，分別控制，如圖2 所示。上下班車流高峰期，車道燈和車位燈全部開啟；其他時段車道燈和車位燈各開啟一半；夜間僅保留值班照明。

3.3 開敞辦公室照明控制方案

開敞辦公區燈具采用2×58 W 高光效節能型直管熒光燈，配帶有DALI 接口的調光型電子鎮流器，引入調光控制的功能。并設置具有亮度探測功能的人體感應探測器，采用EIB 總線將探測信號與上位機相連。

由于室內空間的縱深不同，需要通過燈具照明及自然光照的結合實現調光控制，使工作面照度達到標準要求。自然光照強度隨時間改變。靠近外窗的位置日照條件好，不需要燈具照明；遠離外窗位置的日照條件差，需要一定的燈具照明作為補充[5]。

3.3.1 人體感應探測器的安裝設計

人體感應探測器對燈光、空調進行控制，可做到人在燈亮、空調開；人離燈關、空調關。避免人員外出或下班后忘記關閉空調的情況出現。人體感應探測器布置方式和開敞辦公室照明平面圖分別如圖3、圖4所示，每個人體感應探測器可管理6 套2×58 W 高光效節能型直管熒光燈和2 套風機盤管，具有監視功能或恒照度控制功能。探測器安裝于3 m 吊頂處，有效范圍為7 m，具備延時關燈、關空調的功能。熒光燈亮度范圍為5～500 lx。

圖3 人體感應探測器布置方式

圖4 開敞辦公室照明平面圖

3.3.2 開關設計

開關采用聯網型溫控器，將風機盤管控制納入智能照明控制系統，風機盤管控制和照明控制在一個面板上。每個聯網溫控器均有地址接口，通過EIB 總線與上位機相連。

（1）聯網型溫控器與單機類溫控器的比較。單機類溫控器不能實現集中管理與控制，水閥的調節只在使用者設定的溫度內進行，并按設定的風速運行。單機類溫控器沒有自動定時關閉功能，一旦出現使用者離開建筑沒有關閉空調的情況，會造成資源浪費。聯網型溫控器可通過室內溫度控制風機盤管的啟停，使辦公區溫度恒定，具備聯網溫控功能與就地溫控功能。聯網型溫控器能夠更好地幫助物業集中管理與控制建筑內部的溫控器。

（2）聯網型溫控器的優勢。主要體現在以下兩方面：①節省電費。通過鎖定功能，使空調溫度達到恒溫，滿足人體最佳舒適度的要求，使壓縮機功率保持恒定狀態，冷凝溫度固定。實際運行的水冷式冷水機組的冷凝溫度每增加1 ℃，壓縮機單位制冷量的功耗率約增加4%，冷凝溫度固定可以確保節能效果。②節約人力。人員只需在電腦上進行核對，即可了解建筑內部的空調開啟情況，無須單獨安排工作人員進行定點巡視，提高工作效率。當設備發生故障或使用異常時，電腦會顯示故障。可直接找到問題點，減少人員的工作量。

4 地下停車庫燈具選用

LED 照明燈具有光效高、耗電量小、壽命長、安全可靠、綠色環保的優點。LED 的發光效率可達80～139 lm/W，而且顯色性好、光譜窄，無須過濾可直接發出有色可見光，可把90%的電能轉化為可見光[6]。

本項目，地下停車庫總建筑面積為8 000 m2，車庫照度按75 lx 設計,比較單管T8-36 W 燈具（450 套）與實際安裝的LED-24 W 燈具（433 套）的應用效果，如表1 所示。

根據表1，LED 燈管與熒光燈相比，初期投資高，但電費低，一年的總費用基本持平。但LED 燈管的壽命一般為3～5 年，無任何維修成本，因此在未來的2～3 年，LED 燈管每年節省電費約6 萬元。

表1 單管T8-36 W 燈具與LED-24 W 燈具的比較

5 結論

為了滿足智能建筑電氣設備節能的需求，應采用先進的科學技術和樓宇設備管理系統，根據建筑環境的實際需求，制定電氣設備節能的策略，切實將智能建筑電氣設備的能耗降到最低。文章圍繞綠色建筑標準的各項要求，根據建筑特點，采取了各項技術措施以保證設計的合理性。主要包括DALI 智能照明控制系統、能效管理系統等，既滿足了綠色建筑評價標準的要求，也達到了建筑節能、低碳環保的目的。通過技術經濟比較，地下車庫照明采用LED 燈具，既能減少有害物質污染，又能節省開支。