从建筑节能改造谈建筑节能电气设计中应注意的一些问题

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中国建筑设计研究院张文才2006．12
1建筑节能的政策法规及动向
为了落实党中央和国务院建设节能型住宅的要求，在2006年7月31日颁布了《民用建筑工程节能质量监督管理办法》。其目的就是为了加强民用建筑工程节能质量的监督管理，保证民用建筑工程符合建筑节能标准。它是根据《建设工程质量管理条例》、《建设工程勘察设计管理条例》、《实施工程建设强制性标准监督规定》、《民用建筑节能管理规定》、《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理办法》、《建设工程质量检测管理办法〉等有关法规规章而制定出来的。其针对的对象是国内所有的居住建筑和公共建筑。《民用建筑工程节能质量监督管理办法》要求无论是从事居住建筑和公共建筑的建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、施工图审查机构、工程质量检测机构等单位，都应当遵守国家有关建筑节能的法律法规和技术标准，履行合同约定义务，并依法对民用建筑工程节能质量负责。
对于设计单位〈民用建筑工程节能质量监督管理办法》第五条中明确要求设计单位应当履行以下质量责任和义务：
l、建立健全质量保证体系，严格执行建筑节能标准。
2、民用建筑工程设计要按功能要求合理组合空间造型，充分考虑建筑体形、围护结构对建筑节能的影响，合理确定冷源、热源的形式和设备性能，选用成熟、可靠、先进、适用的节能技术、材料和产品。
3、初步设计文件应设建筑节能设计专篇，施工图设计文件须包括建筑节能热工计算书，大型公共建筑工程方案设计须同时报送有关建筑节能专题报告，明确建筑节能措施及目标等内容。
这对我们广大建筑工程设计人员来说，必须给与高度的重视，并在日常的设计工作中充分体现节能的要求，采取必要的技术和方法，达到节能的要求，符合节能的标准。
另外在国务院批准的《节能中长期专项规划》中，将建筑节能的目标进一步量化，要求在“十一五”期间建筑节能要实现节约l亿吨标准煤的规划目标。建设部仇副部长在一次讲话中谈到，这一目标既体现了建筑节能在国家能源节约战略中的重要地位，也体现了建筑节能工作所要完成的艰巨任务。
建设部将此目标进行分解，主要分为三部分，第一部分是新建建筑节能，在今后20年左右的时间内，还将有接近300亿平方米的建筑需要建设，也就是说，每年将有新建建筑面积约15～20亿平方米。其中约有近一半为民用建筑。通过加强行政监管力度，认真执行节能设计标准，推动四个直辖市及有条件地区执行更高目标的节能标准，建设更低能耗、绿色建筑的示范项目。争取在“十一五”期间实现节能7000万吨标准煤的目标。第二部分是既有建筑的节能改造。我国的既有建筑约400亿平方米，其中居住建筑存量约85亿平方米，城镇既有公共建筑存量约45亿平方米，其中大型公共建筑约5亿平方米。在这些既有建筑中，按照现有的节能标准来评价，绝大多数建筑是不节能的。因此，对于这些既有建筑实施节能改造，其节能的潜力是比较大的。然而这部分建筑节能改造的难度也相当大。因此建设部准备在北方采暖地区，结合供热体制改革，进行既有居住建筑节能改造和热计量改造试点示范，摸索经验，逐步推广。在特大城市和大城市，进行政府办公建筑和大型公共建筑的节能运行与改造的试点。从而进一步推动全国的节能改造。这两部分预计在“十一五”期间，可实现节能3000万吨标准煤的目标。第三部分是可再生能源在建筑中规模化应用：这属于技术上较为成熟，但在我们日常的设计工作中又较少采用的综合利用技术。例如通过将太阳能与建筑一体化的光热、光电利用，浅层地能向建筑物供暖制冷。预计在“十一五”期间，太阳能应用面积1．6亿mz，浅层地热应用面积2．4亿m2，可实现替代常规能源960万吨标准煤。
为了全面落实中央的节能要求，建设部将把节能目标进一步细化，落实到各地建设主管部门，实行严格的节能目标责任制，通过加强监管，建立建筑能耗统计制度和考核评价机制，跟踪监督各地建筑节能目标的落实，保证整体规划目标的完成。同时加大建筑节能专项检查力度，对达不到建筑节能设计标准要求的项目，发现一个，查处一个。因此，从某种意义上讲，在今后的建筑设计中，在节能的关键技术等方面，我们绝不能掉以轻心。应该当作一项国策，造福子孙后代的大事来做好。
“十一五”期间，国家确定了十大重点节能工程，它们是：l燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程；2区域热电联产工程：3余热余压利用工程：4节约和替代石油工程；5电机系统节能工程；6能量系统优化工程l7建筑节能工程；8绿色照明工程：9政府机构节能工程；10节能监测和技术服务体系建设工程。在这十大重点工程中，与我们建筑设计人员关系最为密切的有：5电机系统节能工程；7建筑节能工程；8绿色照明工程；9政府机构节能工程。
从这几项重点工程的内容来看，不管是既有建筑还是新建建筑，均对我们具有极大的挑战。分析我们以往的设计、查看一下现有建筑的能耗，可以看出我们任务的艰巨性。
2建筑能耗状况
从建筑耗能来看，据有关方面统计，建筑能耗目前占我国一次能源消耗总量的27．8％，我国的建筑能耗是世界上同纬度国家的3倍左右。我国目前城镇既有居住建筑存量约85亿m2，城镇既有公共建筑存量约45亿m2，其中大型公共建筑约5亿舒。住宅耗能一般在10"’30度电／m2年；公共建筑耗电量达到了100～300度电／击年，是住宅用电量的10～15倍；尽管公共建筑面积比住宅要少，但其耗电量却占到了主要的份额。在民用建筑的公共建筑中，电能的消耗大致上是：空调用电占到建筑用电的40～50％，水泵等设备用电占10～15％，照明用电占15～25％，其他设备用电占10～15％左右。从这些数据中可以看出在公共建筑耗能方面，空调和照明占到了举足轻重的作用。因此在这些方面节能，是可以收到很好的效果。
据对北京市大型公共建筑能耗调查显示：对于公共建筑夏季空调室温提高1℃，大约可节电5％～1ON：对建筑设备进行合理改造，避免“大马拉小车”现象，注重设备的运行效率，使之在最佳运行点运行，大约可节电10％～20％；采用建筑设备监控系统，达到最佳的控制需求，又能达到节能10％～20％的效果；另外，除了采用高效的系统、设备之外，很重要的一方面就是加强机电设备系统的日常运行维护，减少因人员维护工作不完善而造成的浪费，达到节能的目的。综合各项运行管理节能措施，保守估计仅大型公共建筑在运行管理环节的节能潜力至少在30％～40％。我国目前大型公共建筑约有5亿m2，每年耗电约1000亿度，按照节能40％计算，每年仅大型公共建筑一项就可节电400亿度，合2t90万吨标准煤，减少二氧化碳的排放量1044万吨。可见，加强建筑物运行管理具有相当可观的经济效益和社会效益。
3既有建筑(政府机构)的节能改造关于政府机构节能工程，从2005年第四季度开始，我们有机会参加了北京市政府公共建筑节能改造试点项目，对试点项目首先进行节能诊断，通过对几项政府办公楼的深入调查，详细掌握现有情况、原始资料、运行记录等，组织多名专家，充分运用建筑设计、建筑施工、检测验收等多个环节手段，对它们逐项进行对比、分析、研究、总结，最终编制出建筑的‘节能诊断报告》。
电气节能诊断一般需要进行以下工作：
3．1基本资料调查
在此过程中需要了解建筑形式、建筑概况、建筑的建造年份、工作人员数量、工作班制、工作时间、工作特点、历次修改建情况等。在最终施工图基础上对建筑内所有用电设备如电梯、风机、水泵、照明灯具、光源、镇流器、开关、断路器箱、热水器、各种厨房电器、空调通风设备、UPS、特殊用电设备等的运行电气参数进行分类统计列表，并了解各种设备的能源管理状况。
3．2电耗宏观、微观调查及测量分析
监测记录一个典型的工作日内每半小时各高压(或低压)进线侧、各变压器出线侧的电压、电流、电度，绘制出每个监测点的变化曲线，找出用电变化规律，检查电源性能指标有无异常波动。
通过查找电源系统运行记录，根据典型工作日、节假日用电数据，绘制出用电曲线，找出它们的用电变化规律。
通过查阅近三年的变电所运行记录，绘制出三年内各季度总电耗、柱状年能耗对比表和各月总电耗柱状年对比表。结合使用单位的用电设备增减记录和年气象记录，分析造成能耗增减的原因，查找是否存在不合理电耗增加的因素。
根据近三年的变电所运行记录及各类用电负荷的设备容量、运行时间及运行规律，详细汇总、计算出近一年各类用电负荷的分项电耗。通过分析分项电耗的各种指标，我们的节能诊断工作应重点关注高百分比电耗项目和单位面积电耗超出常规数据的项目。