ElectricalEnergy Savingand Building Energy Saving Guo Xiao電氣節(jié)能與建筑節(jié)能中國建筑東北設計研究院郭曉巖摘要本文敘述了我國建筑節(jié)能與電氣節(jié)能的現(xiàn)狀,強調(diào)指出了熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū),從居住建筑延伸到公共建筑電氣節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分從而詳翅介紹了電氣節(jié)能的并實施了一大批建筑節(jié)能試點及推廣項目。節(jié)能技術主要內(nèi)容另外文章分別列舉了發(fā)達國家節(jié)能建筑課估體系的同領域也從圍護結構節(jié)能采暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能逐漸擴屐到合評價指標體系各類用電設備和照明設備節(jié)能,以及可再生能源的應用關鍵詞電氣節(jié)能建筑節(jié)能綜合評價指標體系等。而且隨著社會的發(fā)展和文明的進步,公眾節(jié)能意識Abstract The paper expounds the present conditions for build不斷增強,節(jié)能的理念也為越來越多的人所接受。這些ng energy saving and electrical energy saving in China,and都為建筑節(jié)能的推廣和應用創(chuàng)造了有利的條件points out that electrical energy saving is the important part of但仍需清醒地看到,目前建筑電氣節(jié)能還存在著building energy saving, therefore the main content of electrical不少問題,如:目前多數(shù)建筑節(jié)能設計標準、規(guī)范或energy saving is introduced in detail. Several assessment sy規(guī)定均未把電氣節(jié)能全面系統(tǒng)地納入其中,為數(shù)不少tems for energy saving building of developed countries are givenas well. It puts forward that a fine and comprehensive assess的工程項目由于負荷計算不合理或用電數(shù)據(jù)不全導致ment index system for electrical energy saving should be cre-變壓器選擇過大,照明光源選擇不當、照度設計不合ated as soon as possible in China.理、建筑物室內(nèi)照明及空調(diào)等未考慮節(jié)能控制方式、Keywords electrical energy saving, building energy saving. com有的照明節(jié)能指標難以達到、立面照明及庭院照明未prehensive assessment index system設光控環(huán)節(jié)(管理不善時白天也亮,白白浪費大量的電能)、風機及水泵起?？刂苾H設手動控制、電制冷機1建筑節(jié)能與電氣節(jié)能的現(xiàn)狀組的臺數(shù)選擇未重點考慮節(jié)能的因素、廚房用電不考隨著經(jīng)濟的快速發(fā)屐,國家對能源的需求越來越慮節(jié)能控制、電梯未設群控或其他節(jié)能控制模式、自大,各類能源供不應求;而另一方面,能源的浪費卻動扶梯未設節(jié)電感應控制,等等。較為普遍。我國的建筑能耗是發(fā)達國家平均建筑能耗目前有關建筑節(jié)能的標準、規(guī)范對指導和規(guī)范建的3~4倍,每年建筑能耗約占全社會能源總消耗量的筑節(jié)能設計無疑起到了十分積極的作用,但一些標準30%左右,而且仍有持續(xù)上漲的趨勢。和規(guī)范只是突出某個專業(yè)或某幾個專業(yè)的節(jié)能并對其近年來,國家及相關部門已經(jīng)深切意識到節(jié)能問做了相關的規(guī)定。例如,除了建筑物圍護結構、采暖題的重要性和緊迫性,先后發(fā)布了民用建筑節(jié)能設計通風空調(diào)等內(nèi)容外,建筑節(jié)能設計并未全面涉及其他標準(采暖居住建筑部分)、公共建筑節(jié)能設計標準、專中國煤化工的內(nèi)容,也僅局限夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準于對實建筑節(jié)能涉及的等一系列國家和地方的節(jié)能標準、規(guī)范、圖集,建筑專業(yè)CNMH筑節(jié)能不僅是某節(jié)能設計標準的實施已從北方采暖地區(qū)擴展到南方夏個專業(yè)或少數(shù)幾個專業(yè)的事情,而是涉及到各個專業(yè),事曉1985年大學畢業(yè)于東化大學自控系并留校,198年至今在中國建筑東北設計研究院從事專業(yè)設計工作,現(xiàn)任院副總工程師,教授級高工,全國智能建筇技術情報網(wǎng)翻理鄂長、建設建筑智能化技術專家委員會委員、中國建筑學會建筑電氣分會常務理事、遼寧省及沈陽市建筑氣專業(yè)委員會副主任、主任委員等,主持并參與完成了沈陽萬豪酒店、沈陽喜來登國際酒店沈陽建工學院新校區(qū)、沈陽五愛市場、大連友誼商城、青島銀河大廈、上海天文大廈、福州正大廣場、深圳皇崗口岸等20余項特級或一級工程的電氣設計并多次獲省部級獎參編國家標準《智能建筑設計標準》、《民用建筑電氣設計規(guī)范》,主編、參編電氣專業(yè)圖書48,發(fā)表專業(yè)論文27甚至涉及工程立項、設計、施工、管理、政府決策等各化建筑節(jié)能的設計審查和管理,建筑節(jié)能設計已經(jīng)引個環(huán)節(jié)。如果不對其進行系統(tǒng)、全面和綜合的分析起各設計單位的重視,特別是在電氣設計的各個階段究和實施,要想做好建筑節(jié)能是十分困難的。均考慮與電氣節(jié)能設計相關的內(nèi)容。目前設計中涉及2電氣節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分電氣節(jié)能的較為常見的內(nèi)容主要有:筆者認為,建筑節(jié)能不僅需重點考慮建筑物圍護31供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計結構(圍護結構的保溫隔熱等)、采暖通風空調(diào)等占建使供配電系統(tǒng)整體分布合理,減少線路損耗;對筑節(jié)能份額較大的內(nèi)容,而且要考慮建筑物的體型系供配電系統(tǒng)的構成進行技術經(jīng)濟分析(如空調(diào)等季節(jié)數(shù)、面積系數(shù)、室內(nèi)空間(如高大空間的節(jié)能問題)、性負荷單獨設置變壓器等選用低損耗節(jié)能型的變壓自然采光、隔聲、結構安全等內(nèi)容,還應當系統(tǒng)、全器;注重提高設備運行的負荷率盡可能使變壓器及面地綜合考慮供配電系統(tǒng)節(jié)能、照明節(jié)能、電梯節(jié)能、電動機類電氣設備等處在經(jīng)濟運行狀態(tài)(目前國內(nèi)各電采暖的采用等電氣節(jié)能指標以及耗能費用等影響建類工程變壓器、電動機等用電設備“大馬拉小車”的筑物節(jié)能的各個方面?，F(xiàn)象較為普遍)部分對供配電質(zhì)量要求高的工程項目建設部、科技部及國家發(fā)展和改革委員會于2006采用有載調(diào)壓變壓器(如我院設計的沈陽軍區(qū)總醫(yī)院年下半年發(fā)布了《“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意中心變電所等),在確保供電質(zhì)量的同時起到節(jié)能的作見》,其中的電機系統(tǒng)節(jié)能工程雖然將重點放在以工業(yè)用;采用低耗無噪聲節(jié)能型接觸器;盡可能使三相負用大容量電機為主,但仍可從一個側面看出電氣節(jié)能荷平衡;電梯、自動扶梯的節(jié)能控制;提高用電設備的重要性。與此同時,為指導全國建筑設計單位進行的功率因數(shù),合理進行無功補償,采取抑制和消除諧建筑節(jié)能設計,由建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)波的措施(如我院設計的沈陽五愛市場)等展司牽頭,委托中國建筑標準設計研究院負責組織編32照明節(jié)能設計制的《全國民用建筑工程設計技術措施一建筑節(jié)能專根據(jù)不同工程的使用要求合理選用高效節(jié)能型光篇》(包括建筑、結構、給排水、暖通空調(diào)動力、電氣源,盡可能不選白熾燈;采用高效節(jié)能燈具,并多選五個分冊),基本涵蓋了目前可用于建筑工程的全部節(jié)用直接照射型燈具;按照現(xiàn)行的建筑照明設計標準所能技術,其中電氣節(jié)能專篇的內(nèi)容與其他相關專業(yè)互規(guī)定的功率密度值的要求進行照明設計(但有時難度相對應與銜接,充分體現(xiàn)出電氣節(jié)能是建筑節(jié)能不可較大,功率密度值往往難以達到建筑照明設計標準的或缺的組成部分。節(jié)能要求);普遍選用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流3電氣節(jié)能設計的主要內(nèi)客器;部分項目采用了照明節(jié)電器;盡可能多設置開關電氣節(jié)能設計的主要內(nèi)容可分為:①供配電系統(tǒng)點,使燈具開關控制靈活,方便、節(jié)能;大進深房間的節(jié)能(負荷計算、功率因數(shù)補償、諧波治理、變配或商場、大廳等大空間照明采用分區(qū)、分級控制,充電設備選擇等)②電氣照明的節(jié)能(照明設計和設備分利用自然光,以節(jié)約電能;居住建筑樓梯間、內(nèi)走選擇、照明控制、光纖照明等);③建筑電氣設備的節(jié)道等采用聲控開關,室外有關的照明燈具采用光控開能(電動機、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯、典型建關等節(jié)能控制賓館類建筑的客房均采用節(jié)能控制開筑設備等),④計量與管理(電能計量、冷熱量計量、關;個別檔次高的項目采用了照明控制系統(tǒng)等中央空調(diào)系統(tǒng)的計量、居住小區(qū)的能耗計量等)⑥能3.3通風空調(diào)的節(jié)能控制源的綜合利用(地源或水源熱泵系統(tǒng)、太陽能光伏電中國煤化筑設備監(jiān)控系統(tǒng)源系統(tǒng)、冰薔冷系統(tǒng)、蓄熱式電采暖系統(tǒng)、風力發(fā)電實現(xiàn)進行節(jié)能控制;系統(tǒng)、熱電或熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)等)。少量CNMHG充;風機盤管加新由于國家近年來大力推動建筑節(jié)能工作,逐步強風系統(tǒng),可起到一定的節(jié)能效果(但實際工程中常常15在大面積場所與風機盤管一對一地配置風機盤管溫控43加拿大GBTo評價系統(tǒng)器,從應用效果上似乎不夠合理);與暖通專業(yè)在方綠色建筑挑戰(zhàn)( Green Building Challenge)是由加拿案、初步設計、施工圖階段均重點配合,使空調(diào)控制大自然資源部 (Natural Resources Canada)發(fā)起并領導方案更趨于合理,具有更明顯的節(jié)能效果。的,至2000年10月有19個國家參與制定一種評價方34節(jié)能型電動機及變頻調(diào)速風機,水泵的采用法,用以評價建筑的環(huán)境性能。GBC200評估范圍包與給排水、暖通、動力等專業(yè)協(xié)調(diào)配合,合理采括新建和改建翻新建筑,評估手冊共有4卷,包括總用節(jié)能型電動機及變頻調(diào)速風機、水泵等節(jié)能設備,論、辦公建筑、學校建筑、集合住宅。評價的標準共起到了明顯的節(jié)能效果。變頻風機通過變頻方式調(diào)節(jié)分環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展指標、資源消耗、環(huán)境負荷、室空調(diào)箱的送風量,使之與室內(nèi)負荷相匹配,能夠在滿內(nèi)空氣質(zhì)量、可維護性、經(jīng)濟性、運行管理和術語表足空調(diào)要求同時,大幅節(jié)約風機電耗。對于商場風系8個部分。GBC2000朵用定性和定量的評價依據(jù)結合統(tǒng),采用變頻風機是十分有效的節(jié)能手段。的方法,其評價操作系統(tǒng)稱為 GBTool,也采用的是評35嚴格限制非節(jié)能型建筑電采暖的采用分制。采暖問題特別是電釆暖問題也是節(jié)能的重要內(nèi)容。44日本的 CASBEE評價體系我院承接國內(nèi)北方地區(qū)的項目較多,在設計過程中對日本的 CASBEE(建筑物綜合環(huán)境性能評價體系,非節(jié)能型建筑的電采暖實行了嚴格的限制,以往的經(jīng) Comprehensive Assessment System for Building Environmental驗和教訓表明,非節(jié)能型建筑采用電采暖,會帶來耗 Efficiency),評分時把評估條例分為Q和L兩類:Q電量很大、房間不熱等一系列難以解決的問題,不僅(ouai)指建筑物的質(zhì)量,包括室內(nèi)環(huán)境、服務設施質(zhì)量給住戶造成了很大的一筆不必要的支出,而且又沒有和占地內(nèi)的室外環(huán)境三項;L(Load)指環(huán)境負荷,包括使住戶得到一個舒適的居住環(huán)境。對于節(jié)能型建筑,能源、資源與材料、占地以外的的環(huán)境。 CASBEE旨在當業(yè)主要求采用電采暖時,尚需要結合當?shù)毓╇娖髽I(yè)追求消耗最小的L而獲取最大的Q的建筑。的相關政策(如可充分利用平谷價政策的蓄熱式電采45節(jié)能建筑的評價指標或方法的分類暖系統(tǒng))等做好技術經(jīng)濟分析和對比,慎重采用。在各國的建筑節(jié)能設計標準或規(guī)范中,節(jié)能建筑4發(fā)達國家的建筑節(jié)能評估體系及分類的評價指標或方法主要分為三類:規(guī)定性指標目前一些發(fā)達國家已逐步建立起具有各自國家自( Compulsory Index)性能性指標( Performance Index)身特色的節(jié)能建筑評估體系。和建立在建筑能耗模擬基礎上的年能耗評價。4.1英國的 BREEAM評估體系451規(guī)定性指標( Compulsory Index)BREEAM評價條目包括管理、健康和舒適、能源主要是對各能耗系統(tǒng),如圍護結構(墻體、屋面、運輸、水、原材料、土地使用、地區(qū)生態(tài)和除CO2外門或窗)的傳熱系數(shù)、體形系數(shù)、窗墻比和遮陽系數(shù)的污染9大方面。每一條目下分若干子條目,各對應以及采暖、空調(diào)和照明設備最小能效指標等所規(guī)定的不同的得分點,分別從建筑性能、設計與建造、管理一個限值,凡是符合所有這些指標要求的建筑,運行與運行這3個方面對建筑進行評價,滿足要求即可得時能耗比較低,可以被認定為節(jié)能建筑。屬于此類的到相應的分數(shù)參數(shù)有圍護結構各部位的傳熱系數(shù)K(即許多歐洲國4.2美國的LEED評估體系家所說的 U-Value)或傳熱熱阻R、熱損失系數(shù)(規(guī)定美國綠色建筑委員會( USGBC在1995年建立了一每度室內(nèi)外溫差單位時間每平方米建筑面積的熱損失套自愿性的國家標準LEED( Leadership in Energy and不超過法定的指標,W/m2℃)、空調(diào)系統(tǒng)的季節(jié)能效Environmental Design-領導型的能源與環(huán)境設計),比SEER( Seasonal Energy Efficiency Ratio)、供熱季該體系用于開發(fā)高性能的可持續(xù)性建筑,進行綠色建節(jié)性能系數(shù)HSPF( Heating Season Performance筑的評級。整個項目包括培訓、專業(yè)人員認可、提供 Factor)、綜合部分負荷值IPLⅤ( ntegrated Part Load資源支持和進行建筑性能的第三方認證等多方面的內(nèi) Value)、能效比EER( Energy Efficiency Ratio)和性容。LEED主要通過以下6方面對建筑項目進行綠色評能系中國煤化工ance)等。但由估,且它們約占總評分的比例為:可持續(xù)的場地設計于目生化,許多建筑往22%、有效利用水資源8%、能源與環(huán)境27%、材料往不CNMHG要求,例如南向外與資源27%、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和革新設計23%。墻采用大面積玻璃窗導致南向窗墻比超標、建筑體形16復雜多變導致體形系數(shù)過大等等。因此,這種分項的著的效果。規(guī)定性指標由于過于具體,而且各個指標之間相互獨我國的建筑節(jié)能綜合評價指標體系應在適當參考立、缺乏有效的關聯(lián),因此無法進行建筑各部分能耗和借鑒國外的做法的基礎上,結合國內(nèi)實際情況,制的綜合分析。此外,由于各個指標規(guī)定得太過死板,也定出可操作性強、便于實施和審核檢查的一整套科學在一定程度上限制了設計人員的設計自由和創(chuàng)造性體系。首先應建立起能較好地反映建筑物全年逐時負4.5.2性能性指標( Performance Index)荷變化的動態(tài)模擬基礎上的數(shù)理模型,模型應符合我它不具體規(guī)定建筑局部的熱工性能,但要求在整國的氣象條件、建筑材料熱工性能、相關設備和系統(tǒng)體綜合能耗上滿足規(guī)定要求,某一節(jié)能目標可以通過的實際特點。評價體系應能適應能耗系統(tǒng)中各個要素各種手段和技術措施來實現(xiàn)。它允許設計人員在某個的不斷變化,與之相互呼應,具備較強的擴展性;各環(huán)節(jié)上有一定的突破,因而給了設計人員較大的自由個部分之間應能互相補充,發(fā)揮整體優(yōu)勢,能較為全發(fā)揮的空間,滿足了設計人員在創(chuàng)新設計和建筑節(jié)能面地對建筑節(jié)能的各個方面進行系統(tǒng)評價。同時應做規(guī)范控制兩方面的需求。此類指標對于圍護結構有總好建筑物全生命周期的建筑節(jié)能技術經(jīng)濟比較,還應傳熱值OTrv( Overall Thermal Transfer value)和周邊充分利用建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)等智能化控制技術對給排全年負荷系數(shù)PAL( Perimeter Annual load)等評價水、空調(diào)、照明等建筑設備進行節(jié)能監(jiān)控,并應加強指標,對于空調(diào)系統(tǒng)則有空調(diào)能源消費系數(shù) CEC/AC建筑物全生命周期的建筑節(jié)能管理,制定出具有可操( Coefficient of Energy Consumption for Air Conditioning)作性、便于實施且行之有效的建筑節(jié)能政策,明確劃等評價指標。分必須達到的強制性措施和鼓勵達到的附加有優(yōu)惠政453年能耗評價策的推薦性措施,使之更好地指導和規(guī)范建筑節(jié)能這種建立在建筑能耗模擬基礎上的年能耗評價方推動建筑節(jié)能沿著平穩(wěn)有序的軌道健康發(fā)展法綜合了影響建筑能耗的各個方面因素,包括圍護結6結束語構、空調(diào)系統(tǒng)和其他建筑設備等。其中具有代表性的綜上所述,結論如下:是 ASHARE90.1提出的能量費用預算法(能耗準則(1)電氣節(jié)能是建筑節(jié)能中不可忽略的重要組成數(shù))。它根據(jù)實際設計的建筑物構造一個標準建筑物部分;(即參考建筑物),然后通過能耗模擬計算軟件分別計(2)全面系統(tǒng)地實施建筑節(jié)能比單一設備節(jié)能更算設計建筑物的年能耗費用DEC( Design Energy有效Consumption)和標準建筑物的年能耗費用SEC(3)應進一步完善建筑節(jié)能的相關標準,規(guī)范建( Standard Energy Consumption),如果計箅結果滿足筑節(jié)能的設計、施工、驗收、使用維護及日常管理等DEC≤SEC或E= DEC/SEC≤1,則認為達到了要求,各個環(huán)節(jié),規(guī)范行業(yè)管理否則就得釆取一定的節(jié)能措施和節(jié)能設計方法按照設(4)應盡快建立完善的包括電氣節(jié)能在內(nèi)的建筑計建筑物的現(xiàn)場條件修改設計建筑物,直到上式成立。節(jié)能綜合評價指標體系國從上述幾個國家的節(jié)能建筑評估體系來看,他們各自都有獨到之處。但在電氣節(jié)能方面均考慮得相對考文獻[1]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報較少。同時,國內(nèi)現(xiàn)行的建筑節(jié)能標準、規(guī)范中對電告[M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,20氣節(jié)能的內(nèi)容也常常未做出較為具體的規(guī)定。因此,[2]國家發(fā)展和改革委員會資源節(jié)約和環(huán)境保護司“十一五”十有必要對電氣節(jié)能以及建筑節(jié)能綜合評價指標體系進大重點節(jié)能工程實施意見[M].北京:中國發(fā)展出版社,200行更為深入的分析與研究[3]江億,薛志嶧等.超低能耗建筑技術及應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,20055應建立包括電氣節(jié)能在內(nèi)的建筑節(jié)能綜合評價指標[4]徐舂釅,建筑節(jié)能和環(huán)保應用技術[M].北京:中國電力出體系版社,2006.相對于發(fā)達國家的節(jié)能建筑評估體系來講,我國5]中華人民共和國建設.CB5034-2004建筑照明設計標準的節(jié)能建筑評估體系相對不足,盡快學習、分析和研[S].求中國煤化工國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢究國內(nèi)外的建筑節(jié)能經(jīng)驗及不足可使我們少走彎路疫總局CNMH標準[S].北京:中國有利于我國在較短時間內(nèi)在建筑節(jié)能方面取得更為顯建筑工業(yè)出版社,2005