1 前言
在目前能源紧缺、环境污染的形势下，随着“低碳、环保、节能”观念的不断深入，节能技术的应用成为关系民生的大事。现代建筑广泛采用了变压器、空调系统、电动机、照明系统和电梯等能耗系统，使其成为一个重要的能耗源。建筑中节能方法和节能措施的研究，对于建设低碳社会，实现持续发展有着重要的意义。绿色建筑在这种背景下也成为了现代建筑的一种趋势。
绿色建筑的起源最早可追溯到20世纪70年代，由于能源危机，英、美、德和北欧各国率先提出节能建筑计划，并提出了“绿色建筑”的环保理念。1993年[3]，由美国绿色建筑委员会(USGBC)颁发的《绿色建筑评估体系》(Leadership in Energy & Environmental Design Building Rating System以下简称LEED)是目前国际上最前沿的绿色建筑认证评分体系。很多国家对LEED评分体系表现出极大的兴趣，越来越多的项目已经获得或者正在申请LEED认证。笔者参与的天津盛世鑫和4#超高层写字楼项目正在申请LEED-CS金级认证，结合该项目，本文旨在探讨认证过程中电气设计的相关要求及其相应的处理措施。
2 LEED简介[1]
LEED认证系统针对不同的建筑类型有不同的评价体系，如LEED-NC为新建建筑体系、LEED-ND为社区体系、LEED-CS为新建建筑核心和外观体系、LEED-CI为商业装修体系等。笔者参与的项目申请的LEED认证属于LEED-CS.
LEED评分标准内容由可持续性场址(SS)、节水(WE)、能源与大气(E&A)、材料与资料(M&R)、室内环境质量(IEQ)、设计与创新(ID)和地域优势(RP)七个方面组成。LEED认证系统包括“评分先决条件(必须满足)”和“评分条件(权重取舍)”，获得认证的基础是总分符合认证系统的最低标准，在每条评分先决条件和评分条件后有明确的文件资料要求。在认证过程中，申请方必须递交充分的文件资料证明项目符合相关条件。
LEED认证有四个等级。在满足评分先决条件的前提下，累计得分项分数，评定出级别。其中，认证级为40~49分；银级为50~59分；金级为60~79分；白金级为不少于80分。例如，悉地设计的万科大梅沙项目已获得LEED铂金级认证。
LEED评分体系将帮助项目团队明确绿色建筑目标，制订切实可行的设计策略，使项目在能源消耗、室内空气质量、生态、环保等方面达到LEED的指标和标准，为项目今后服务的用户提供高质量、低维护、健康舒适的办公和居住环境，从而增强项目在市场上的竞争力，使投资商获得丰厚的经济效益和社会效益。
3 电气专业LEED审查条文说明
LEED评分体系涉及到项目团队的多个专业，比如建筑、机电等，当一个项目要申请LEED认证时，需要各个专业在自己的领域实现得分，只有这样，项目才能顺利的获得LEED认证。下文就详细阐述了电气专业LEED审查条文的要求。
3.1 可持续建筑场址-SS C8减少光污染(得分点为1分)
此项申请内容要求，对室内照明：光线可透过围护结构直射向室外的室内非应急照明在夜间11点到凌晨5点可以减少到原照明密度的50%，可自动/手动控制关闭；同时，光线可透过围护结构直射向室外的应急照明的直射光均需设置光线防
护罩。对室外照明：室外照明功率密度不超过美国供热制冷空调工程师学会(American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers，简称ASHRAE)提出的IESNA90.1-2007标准（以下简称ASHRAE/IESNA90.1-2007标准）的规定。
需要提供照明设计图纸，证明符合该评分要求，同时做到室内照明在建筑内部，不会透出
窗户，室外照明也不会对周围房产或者街道产生眩光或者光泄露，不会对夜空造成光污染。
3.2 能源与大气
（1）EA P2能源使用最小化(评分先决条件)
根据项目的能源系统提出相关要求，节能提升至少10%，且不得低于ASHRAE/IESNA90.1-2007标准的规定。目的在于对目标建筑设定能耗最低标准，以降低由于过度耗能造成的环境和经济影响。一般结合EA C1的要求，对建筑进行模拟，进行节能设计，达到最终设定的能耗指标。
（2）EA C1能源利用最优化(得分点为1~19分)
要求通过对建筑、采暖、通风、空调、设备、照明的优化设计，采用高效设备、智能控制来实现节能既定目标，减少因过度使用能源对环境产生的不利影响。
（3）EA C2现场再生能源(得分点为1~7分)
要求采用现场再生能源系统以分担建筑能源费用，计算建筑的性能，以建筑年能耗费用中再生能源的比例表示。年能耗费用按项目EA C1的计算，或采用能源部（DOE）的“商业建筑能耗调查（CBECS）”数据库来估算用电量。
（4）EA C5测量与查证(得分点为3分)
要求机电设计须能实现租户区的水、气、电表分类计量，设计图纸能反映每个租户用电，实现单独计量。设计单位需提供相关的图纸和设计说明，由LEED咨询单位协助指定IPMVP测量与验证计划，入住一年内进行检验和调试。
（5）EA C6绿色电力(得分点为2分)
要求具有至少2年的再生能源购买合同，保证至少35%的建筑用电取自绿色能源。所使用的绿色电力需得到能源管理中心的认可。可以使用EA C1结果中的电能使用量来决定购买绿色电力的数量。
3.3 IEQ C6.1:系统可控性：照明(得分点为1分)
要求为至少90%的用户提供单独照明控制，使其可通过调节达到工作需要和期望。为所有多用户公共空间(教室、会议室)提供照明系统的控制，使其可调节到符合公共需要和期望。
4 办公建筑LEED认证电气设计措施
根据上述LEED认证对电气专业的要求，通过天津盛世鑫和4#地办公项目的电气节能设计，结合国内相关规范和标准，提出相应的电气设计措施。
4.1 项目概况
天津盛世鑫和4#地办公项目见图1，据图中所示共2栋写字楼，建筑面积150000m2，每栋楼地上43层，地下2层，属于办公类公共建筑。项目以美国LEED-CS金级为建设目标，在项目设计、施工、运营等各个阶段充分考虑高端办公用户的使用需求，打造绿色健康的高品质办公环境，全方位满足高端客户的各种办公需求。
LEED-CS标准主要针对出租面积大于50%的建筑进行评价，确保业主和租户的共同发展，本项目主要考虑用于办公出租，因此适宜选用LEED-CS标准进行评估。该评价标准提倡业主与租户共同开发绿色建筑，侧重楼宇的建筑、结构和机电系统设计。该评价标准明确了开发商可以控制的部分，使开发商能够实施有利于租户的绿色策略。
4.2 减少光污染的电气措施
根据该项目LEED金级认证的得分要求，此项建议达标。此项目的是最小化建筑和场址中灯光外泄，减少天空眩光，提高天空可见和透视率，改善夜空环境，减少对夜行环境的影响。根据其要求，场址采用的照明标准详见表1。还应符合安全要求。同时，不使光溢出场址，防止污染夜空。在可能的情况下采用计算机模拟场址照明以使其最小化。
对于室内照明，采用的电气措施为：首先，结合建筑本体形式，针对功能性房间和公共空间，按照国家相关规范的要求，如《建筑照明设计标准》GB50034-2004第6.2.2条，有条件时宜随室外天然光的变化自动调节人工照明照度，及7.4.4条和7.4.6条，有自然光场所的照明控制可采用自熄开关和控制灯具与侧窗平行。其次，合理布置灯具，并在公共空间（门厅、走廊、地下车库等）的照明采用智能照明控制系统，根据不同需求、不同时段及自然光环境设定多场景模式，利用最少的电能满足所要求的照度水平，即保证照明质量的前提下，实现节能。智能照明系统可就近或在中央监控室集中控制，主机带UPS（供电时间大于等于30min）。此外，室内照明的功率密度需满足ASHRAE/IESNA90.1-2007标准的要求，结合国内规范GB-50034《建筑照明设计标准》在满足相同照度要求的情况下，选择较小的照明功率密度进行计算和校核详见表2.
对于室外照明，采用的措施为：按照ASHRAE/IESNA90.1-2007标准的要求，满足室外照明功率密度[2]的要求如表1所示。此外，需根据工况对灯具进行时间和照度控制，减少对周围环境产生光污染。在本项目中，景观照明和立面照明应适当选择灯具功率和配光曲线，合理布置灯具，结合照明控制，减少外溢光，控制光污染，满足LEED减少光污染的要求。
4.3 能源优化的电气措施
（1）EA C1能源利用最优化即能效优化
根据ASHRAE/IESNA90.1-2007《除低层住宅建筑物(包括附加物B、C、D、E、F、G、I和M)外新型建筑物的能量有效性设计》规定，基准建筑得出最低能源节省比例，比例越高，得分越高。LEED认证将最低能耗水平中，建筑能源分为作业能源(包括但不限于办公用电、计算机、电梯、厨房用电等)和非作业能源(包括室内、车库、环境等照明、暖通空调、服务热水等)，并规定在基准建筑中，默认作业能源费用占总能源费用的25%.该项目根据其能源系统，首先要满足至少在ASHRAE/IESNA90.1-2007标准的基础上节能10%，结合能源利用最优化要求，达到节能14%.
（2）EA P2能源使用最小化即最低能效
若要实现最低能效，需满足ASHRAE/IESNA
90.1-2007相关要求。其中，涉及到电气专业的强制性条文有8.4条、9.4条及10.4条。
8.4条内容提出电压降的要求，规定电缆截面选择应满足在设计负荷处，主干线电压降落不高于2%，支线路电压降落不高于3%。本条规定在我们国家的规范中也有类似的表述，比如：《供配电系统设计规范》GB50052-2009中5.0.4表述，用电设备端子处电压偏差允许值宜满足，电动机为±5%额定电压，一般场所的照明为±5%额定电压，应急照明为+5%，-10%额定电压，与ASHRAE/IESNA90.1-2007-8.4比较而言，后者更为严格。在做实际项目时，一般选取最不利的几处进行核对，若满足即认为达到标准的要求。在项目中，我们选取电压损失较不利的地方进行了核实，如表3所示。从表中可知，本项目满足8.4条电压降的要求。
9.4条提出五个方面的要求，包括照明控制(Lighting Control)、串联配线(Tandem Wiring)、出口标志(Exit Signs)、室外场地照明(Exterior Building Grounds Lighting)和室外照明功率(Exterior Building Lighting Power)。具体内容可参考文献3中的详细阐述。本文仅将本项目涉及的内容加以说明。
一般来说，照明节能包括三个要素，一要选用绿色节能、高效、长寿的光源，并具有良好的显色性和适宜的色温。表4列出了有关光源的部分国家或行业标准[4]，可作为选择光源的依据；二是灯具配电子
镇流器或节能型电感
镇流器，如荧光灯配电子镇流器或节能型电感镇流器，功率因数大于0.9，金卤灯配节能型电缆镇流器，功率因数大于0.85，并符合电磁兼容的要求。三是照明控制采用智能照明控制系统。
照明控制根据控制要求的不同，分为照明自动关闭控制(Automatic Lighting Shutoff)、空间控制(Space Control)、外部照明控制(Exterior Lighting Control)和附加控制(Additional Control)。本项目照明控制做法为，在每个独立空间合适的位置为其室内普通照明灯具设置单独的控制开关。室内公共空间（门厅、走廊、多功能厅、地下车库等）的照明采用智能照明控制系统， 根据不同需求、不同时段及自然光环境设定多种场景模式，可实现时间控制或者区域控制。室外照明也采用智能照明控制系统，对室外照明根据不同需求设定控制，从而达到控制要求。
串联配线，具体做法为：除下列情况，嵌入安装照明灯具中心距离超过3m，悬吊安装的不连续照明灯具，应急照明灯具，不成对的照明灯具外，在同一个
开关控制下，使用一个或三个大于30W的线性荧光灯的照明灯具采用双灯串联镇流器代替单灯镇流器。
关于出口标志，9.4条提出了严格的定量要求，需满足内部出口指示灯功率不超过5W.在选择
指示灯具功率时要严格按照此规定选取。
室外场地照明要求在使用100W以上的灯具光源时需满足光源效率至少为60lm/W，如400W金属卤化物灯JLZ400KN光效为90lm/W，150W金属卤化物灯CDM-T150W/830光效为93lm/W[4]，若不满足，需要由传感器或者作为一种特殊照明来控制。
室外照明功率需要满足表2中照明功率密度的要求。室外照明总功率需控制在表2要求照明功率的1.05倍以内。
10.4条对电动机性能提出要求：电动机需满足1992年能源政策法案的要求（如表5所示）。
本项目采用的800kW柴油发电机不在此要求范围内。电动机效率公式：
η=P2/P1=(P1-△P)/P1=1-△P/P1 (1)
其中：η—电动机效率；
P2—电动机机械输出功率(kW)；
P1—电动机从电网或者供电装置吸收的输入功率(kW)；
△P—电动机能量转换过程中的电能损失(kW).
根据公式(1)可知，电动机节能的关键是提高电动机的效率，减少电动机在能量转换中的电能损失。故在实际设计中，需结合就地电容器补偿等措施，降低系统线路损耗，避免或减少电动机轻载和空载运行，并结合变频调速等先进的控制系统，有效提高电动机的效率，实现节能。
（3）EA C5测量与查证
为满足租户区的水、气、电表分类计量的要求，本项目预留了分项计量条件，可实现单独计量。此外，插座、路，低压配电系统的进线柜、馈线柜均配置智能数字式液晶显示仪表，并能电能，图2为该项目低压干线示意图，从低压馈线可看出负荷的分类。
（4）其它
关于现场可再生能源的利用，根据经济性计算，如果在屋面采用太阳能光伏电池板，利用太阳能光伏发电技术达到LEED认证需要的1%的现场再生能源，需要屋顶约有1500m2的面积无遮挡的放置太阳能电池板，每平米造价将增加150元。考虑到经济问题，该项目暂没有采用现场可再生能源。
5 结束语
通过上述对案例申请LEED认证电气设计措施的介绍可知：LEED认证申请只要按照其相关要求，结合国内相关规范和标准，取得绿色建筑评估是不难实现的。如果要想取得更高级别的认证，可以考虑加入现场可再生能源的使用[3]。LEED认证定义了绿色建筑，充分体现了建筑电气节能，给建筑电气设计带来了新的生机。希望未来有更多的建筑可以申请到LEED认证，让绿色建筑更加普及。
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