杨新军,王明洋,唐 勇,3
(1.秦皇岛市建筑设计院,河北省秦皇岛市建设大街229号 066000;2.河北水利电力学院,河北省沧州市重庆路1号 061001;3.河北省高校水利自动化与信息化应用技术研发中心,河北省沧州市重庆路1号 061001)
《绿色建筑评价标准》历经2006年、2014年、2019年三版,笔者在《建筑节能》2017年第6期发文对2014版标准中电气条文解析[1-2]。2019年版绿色建筑评价标准(以下简称绿建标准)主要评价条文110条,其中控制项40条、评分项60条、加分项10条,引用、参考210余本技术标准,通过分析归纳,笔者对2019年版绿建标准中电气专业条文及引用规范相关条文进行解析。
1.1.1 第4.1.1条关于项目选址安全的规定
国家标准中关于110kV以上的交流输变电设施和发射电磁场设施的电场强度、磁场强度、磁感应强度限值,评价范围,豁免范围均有规定,其中电磁环境限值规定见表1[3-5]。
表1 交流输变电设施和发射电磁场设施电磁环境限值Tab.1 Limits of electromagnetic environment for alternating current transmission and transformation facilities and transmitting electromagnetic field facilities
通信基站的频率在30MHz~3000MHz范围之内,环境影响评价经验表明在基站周围40m以外满足电场强度12V/m的要求。
高压架空线路场源为高电压小电流,主要表现为电场,110kV架空线路一般情况不超过4kV/m规范限值要求[6]。220kV架空线路附近电场强度处于限值边界,需要实地检测。500kV架空线路边导线距离建筑物大于10m时,可达到电场强度4kV/m限值要求。
变电站附近电场强度、磁感应强度随距离增加而下降,磁感应强度相对评价标准值普遍较低。110kV,220kV变电站围墙外1m处的工频电场强度一般不大于0.1kV/m,磁感应强度一般小于1.25μT。500kV变电站四周的电磁环境受进出线路的影响非常大,除临近进出线路下方区域外,500kV侧围墙外5m处的电场强度小于0.9kV/m,磁感应强度一般小于0.3μT。
1.1.2第4.1.7条走廊、疏散通道关于紧急疏散、应急救护等要求
走廊、疏散通道应满足安全疏散、应急避难、紧急救护的要求[7-8],公共建筑和住宅建筑大堂应设应急救护用电源插座,配电箱不应突出墙面避免影响疏散宽度,也不应挤占前室面积。建筑的安全出口数量、位置要有明确的指示,便于消防时有序疏散。
1.1.3 第4.1.8条安全防护的警示和引导标识系统
公共建筑的导向标识系统包括通行导向系统、服务导向系统、应急导向系统,地下空间的人行和车行导向系统、服务导向系统标识宜采用电光源型,否则不满足标识亮度要求[9-10]。公共建筑内应急导向系统可以根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB 51309-2018)设置,标识清晰显示楼梯、电梯或自动扶梯、安全出口位置,便于消防时安全疏散。
1.2.1第4.2.5条有关人行和非机动车路面照明规定
在人行路面、非机动车路面上,以平均照度、最小照度、垂直照度、半柱面照度、眩光限制为评价指标[11]。机动车道路重点是路面亮度,人行道路、非机动车道路重点是水平照度[12]。
1.2.2 第4.2.6条增加建筑功能可变性
装配式建筑宜采用管线分离方式,管线分离可以将管线敷设在建筑结构空腔、隔墙空腔、管道井等部品部件内部空腔内,还可以将管线敷设在吊顶内、架空地板内、复合空腔墙板内等装配式装修与建筑结构之间空腔内[13]。
1.2.3 第4.2.7条采取建筑部品部件耐久性措施
耐久性能好的管材、管线、管件涉及给排水、暖通、燃气、电气系统,对于电气系统应采用铜芯电线电缆,铜芯导体的耐腐蚀、抗老化、耐久性优于铝芯导体。
会展建筑、教育建筑、医疗建筑、商店建筑、体育建筑、老年人照料设施等防火要求高的建筑物,应采用铜芯电缆、电线。
2.1.1第5.1.4条关于室内噪声级和隔声性能的规定
民用建筑中的空调机房、锅炉房、变电所、柴油发电机房等是主要的噪声源。《6~1000kV级变压器声级》(JB/T 10088-2016)规定10kV级额定容量500kVA和630kVA自冷干式变压器声级不超过67dB;额定容量800kVA和1000kVA声级不超过68dB;额定容量1250kVA和1600kVA声级不超过70dB。同容量非晶合金变压器与传统铁心变压器相比,铁心的质量和有效面积都要大40%左右,会使变压器的噪声增大。柴油发电机房中机组机械噪声可达103dB,排烟噪声可达115~130dB。如果不采取降噪措施,变电所、柴油发电机房噪声影响建筑其他房间工作、休息等,其室内背景噪声级不满足隔声规范的规定[14]。
2.1.2 第5.1.5条关于照明质量规定
文献[15]第5章规定了居住建筑、公共建筑、工业建筑、通用房间或场所的照明质量,其中公共建筑中包括图书馆、办公建筑、商店建筑等12类建筑。照明质量指标包括照度、照度均匀度、眩光值、一般显色指数等。
照明产品光生物安全等级分为无危险类、1类危险(低危险)、2类危险(中危险)、3类危险(高危险)4类[16]。连续辐射灯有光化紫外危害、近紫外危害、蓝光危害、视网膜热危害、红外辐射危害等。通过研究发现,LED光中绝大部分为蓝光和黄光,紫外成分几乎没有,红光或红外成分微乎其微。白炽灯主要是红光,蓝光危害可以忽略,注意在一定距离内视网膜热危害和红外辐射危害。荧光灯在使用的时候会产生紫外线伤害、近紫外线伤害以及蓝光伤害。关于蓝光危害,尚无标准,在人员长期工作的环境里,是不推荐使用LED照明的,尤其在幼儿园、中小学教室。
白炽灯、卤素灯、LED灯等每种光线都有闪烁,但效果都不相同。白炽灯、卤素灯、荧光灯发光都需要灯丝加热,灯丝温度对电流的变化反应缓慢,所以光源闪烁不明显。对于当前的变化,LED对于电流等变化是立即响应的,闪烁会更加引人注意。一般光源波动频率为两倍基频,测试光源波动深度FPF低于3.2%,在无频闪危害的限值范围内[17]。
2.1.3第5.1.8条主要功能房间设置热环境调节装置要求
节能标准要求供暖空调系统末端设置自动室温调控装置,未安装温控装置不允验收,手动温控阀限值使用[18-19]。
2.1.4第5.1.9条地下车库一氧化碳浓度监测装置
地下车库应设置一氧化碳浓度监测装置,当检测到浓度超标时,连锁启动相应区域排风机。每个防火分区至少设一个一氧化碳浓度监测点,也可以按照排风机服务区域设置一氧化碳浓度监测点。在平原地区,一氧化碳在空气中的限值为不高于20mg/m3,短时间接触不高于30mg/m3[20]。
本节无电气专业相关条文。
3.1.1 第6.1.3条停车场充电设施规定
国务院办公厅、建设部、发改委等部门要求新建住宅配建停车位100%预留充电设施建设安装条件,新建的大于2万m2的商场、宾馆、医院、办公楼等大型公共建筑配建停车场和社会公共停车场,具有充电设施的停车位不少于总停车位的10%。电动汽车停车位应建设充电设施或预留建设安装条件。充电设施建设应满足文献[21]的规定,如电业部门允许合用变压器建议将交流充电桩负荷分配到住宅变压器,采用定时充电、错峰充电等措施,充分利用变压器容量,避免电力资源浪费。综合协会标准、国标图集、各省标准,交流充电桩采用专用变压器时负荷计算同时系数Kt取0.8~1,功率因数COSφ取0.9~0.95,系统的工作效率η取0.9~0.95,需要系数Kx取值见图1。
图1 单台交流充电桩需要系数Fig.1 Required coefficient of single AC charging pile
图1显示国标图集、湖南省标准、广东省标准需要系数取值是范围,福建省标准、协会标准需要系数取值是定值。国标图集、广东省标准需要系数取值几乎一样,建议按此取值。
3.1.2第6.1.5条关于建筑设备监控系统规定
文献[22]第5章至第18章住宅、办公、旅馆根据不同规模提出“应设置”“宜设置”“可设置”3种要求,不同类型建筑对于建筑设备监控系统的设置要求见表2。
表2 不同类型建筑对于建筑设备监控系统的设置要求Tab.2 Setting requirements for building equipment monitoring system in different types of buildings
3.1.3 第6.1.6条建筑应设置信息网络系统
建筑信息设施系统包括信息接入系统、布线系统、移动通信室内信号覆盖系统、卫星通信系统、用户电话交换系统、无线对讲系统、信息网络系统、有线电视及卫星电视接收系统、公共广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统等信息设施系统,住宅、办公、旅馆等14类建筑均要求应设置信息网络系统。
住宅建筑信息网络系统是由宽带接入网、控制网、有线电视网、电话网、家庭网组成,达到“基本配置”即可满足要求[23]。
3.2.1 第6.2.6条设置能源管理系统规定
对建筑能源或能耗进行管理系统名称较多,如能源管理系统、能耗监测系统、能效监管系统等,相关法规、规范不统一[24]。
国家机关办公建筑和大型公共建筑应建设能耗监测系统。国家机关办公建筑是指行使国家权力、管理国家事务机关的办公建筑,包括各级党委、政府、人大、政协、法院、检察院等机关的办公建筑。大型公共建筑是指除国家机关办公建筑之外的单体建筑面积2万m2以上的公共建筑[25]。
相关功能性建筑规范规定,单体建筑面积2万m2及以上的交通建筑,大型及特大型会展建筑,大型金融建筑,二级及以上医院,大型商店建筑,乙级及以上等级体育建筑应设置能耗监测管理系统。
不同类型建筑对于建筑能效监管系统的设置要求见表3。
表3 不同类型建筑对于建筑能效监管系统的设置要求Tab.3 Setting requirements of building energy efficiency monitoring system for different types of buildings
建筑能源管理系统一般包括数据感知、数据采集、数据处理3层。数据感知层由各种能耗计量仪表组成,如电表、水表、热量表等。数据采集由采集网关对各种仪表采集数据,向上层传输数据。数据处理通过服务器和管理软件,实现能耗计量、能耗分析、能耗查询等功能。
3.2.2 第6.2.7条关于空气质量监测系统规定
文献[1]第5.2.1条规定PM2.5年平均质量浓度不高于25μg/m3,PM10年平均质量浓度不高于50μg/m3。文献[26]规定了环境空气污染物浓度限值。文献[27]中规定室内可吸入颗粒物PM10日平均质量浓度小于0.15mg/m3,CO2日平均浓度小于0.1%(空气中CO2含量为0.03%),未规定PM2.5的浓度要求。
3.2.3第6.2.8条水远传计量系统和水质在线监测系统
用水远传计量建议纳入能源管理系统。生活饮用水、直饮水、集中生活热水、游泳池水、采暖空调系统用水、景观水体水质要求见文献[1]第5.1.3条和第5.2.3条。水质在线监测系统由在线分析仪、pH计、氧化还原电位计、流量计、温度传感器、电导率仪等组成,将化学需氧量浓度、pH值、氧化还原电位、流量、温度、电导率等数值上传采集设备,通过该设备与上级部门实现监测和远程控制。
3.2.4 第6.2.9条关于智能化系统
智能化服务功能包括家电控制(饮水机、空调、电视、新风机等)、照明控制、安全报警(视频监控、窗户破碎报警等)、环境监测(CO2浓度、温度、湿度、可吸入颗粒物浓度等)、建筑设备控制(水、暖、电、气远传交费)、工作生活服务(养老服务预约、就医预约、会议室预约、就餐预约等)。远程控制方式有电话或网络远程控制、室内遥控、定时控制等。
4.1.1第7.1.4条照明功率密度值现行值和照明节能控制规定
本条可以结合第7.2.7条评审,相对第7.2.7条要求低。
4.1.2 第7.1.5条关于能耗分项计量规定
国家机关办公建筑和大型公共建筑应安装分类和分项能耗计量装置。分类能耗按照主要能源种类划分,如水、热、电、燃气等。分项能耗按照各类能源主要用途划分,如照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电,电量的四项分项是必分项,其他分类能耗不应分项。
空调系统电耗包括冷热站电耗和空调末端电耗。冷热站电耗应分别计量制冷主机和附泵。当采用中央空调系统时,末端小容量空调通风设备可与照明插座共用配电干线。建筑物采用分体空调制冷或供热时,除自主经营性区域外的分体空调用电单独分项计量。
第7.1.5条能耗分项计量、第4.2.2条降低建筑能耗、第9.2.7条建筑碳排放计算以及固定资产投资项目节能评价等项目关注重点不一致,能耗统计范围不一致,应该区别对待。
4.1.3第7.1.6条关于垂直电梯和自动扶梯节能控制措施规定
群控技术适用于在同一电梯厅的两部及以上垂直电梯。自动扶梯应采用变频感应启动装置避免空载运行[28]。
电梯轿厢重载下行和轻载上行时,电梯制动单元将多余能量通过电阻发热形式消耗掉,能量回馈将此部分能量转换成可回收能量,通过逆变单元回馈电网。轿厢下行时轿厢重量大于额定载重45%越大,轿厢上行时轿厢重量小于额定载重45%越小,产生势能越大,相对发电量越大。能量反馈装置应用高层建筑节能效果明显。
4.2.1 第7.2.7条节能设备及节能措施
本条第1款要求照明功率密度值满足目标值,而第7.1.4条要求满足现行值规定。住宅建筑公共部位是指门厅、电梯前厅、走道、楼梯间,主要功能房间包括起居室、卧室、餐厅。公共建筑主要功能房间为文献[15]第5.3节对应建筑类型明确列出的房间和场所。通用房间和场所见文献[15]第5.5节列出的通用房间或场所。一星级及以上民用建筑要求全装修,或者选择土建与装修一体化技术,所有区域照明质量、照明功率密度值均应满足规范要求。两条均对主要功能房间提出要求,如基本级住宅建筑和公共建筑采取毛坯交房,则不满足第7.1.4条控制项要求。
第2款采光区域的照明应单独控制,并随天然光照度变化而自动调节[29]。图2办公室照明控制采用光亮感应器控制调光驱动器,驱动器改变荧光灯可调光电子镇流器电压大小,实现照度调节。
图2 办公室光亮感应控制平面图和系统图Fig.2 Floor plan and system diagram of office light induction control
第3款目前国家已制定了6种光源、3种镇流器、变压器、电动机、风机、水泵的能效限定值、节能评价值及能效等级。6种光源节能评价值或者二级能效限定值:陶瓷金属卤化物灯82~101lm/W、高压钠灯68~120lm/W、LED灯80~95lm/W、双端荧光灯70~90lm/W、单端荧光灯50~80lm/W、自镇流荧光灯46~69lm/W。
非晶合金铁心变压器空载损耗,空载损耗仅为电工钢带铁心变压器空载损耗的35~40%左右。非晶合金铁心变压器和电工钢带铁心变压器负载损耗标准限值是一致的,非晶合金绕组变压器负载损耗近似于标准限值,电工钢带绕组变压器负载损耗优于标准限值。电工钢带铁心变压器SCB13和非晶合金铁心变压器SCBH15损耗和规范限值比较见表4。
4.2.2 第7.2.8条降低建筑能耗
文献[32]能耗包括电力、煤、天然气、油、集中供热、集中供冷。居住建筑非供暖能耗包括电力、燃气等消耗。公共建筑非供暖能耗包括电耗等建筑所使用的所有能耗。严寒和寒冷地区民用建筑还包括供暖能耗。而《综合能耗计算通则》(GB/T 2589-2008)综合能耗计算的能源种类包括一次能源(如原煤、原油、天然气、水力、风力、太阳能等)、二次能源(如汽油、煤油、柴油、热力、电力等)、耗能工质消耗的能源(如新水、软化水、压缩空气、氧气等)。
4.2.3 第7.2.9条关于可再生能源利用
2014年版绿建标准可再生能源提供电量,按照全年发电量/全年用电量的比值进行核算。本次标准修订后,改为光伏板的输出功率与供电系统设计负荷之比。对于建筑物总体而言,建筑用电设计负荷1%,不是一个小的比例。对于用电指标较低、层数较少建筑,如中小学教学楼,建筑用电设计负荷比例容易满足[33]。
4.2.4 第7.2.14条土建与装修一体化设计及施工
设计阶段电气专业与装修专业密切配合、统一协调,实现无缝对接,避免装修阶段设计反复、材料浪费、人力浪费。建筑采用土建装修一体化的部位照明质量、照明功率密度限值等应满足照明标准要求,否则判定不得分。电气专业提前预留好孔洞,避免装修期间对建筑构件进行改动。
本节无电气专业相关条文。
5.2.1 第8.2.7条关于光污染限制
建筑场地内夜景照明采用高效节能的光源和灯具,合理选择灯具并调整安装角度应避免溢散光的产生或减少溢散光比例。干扰光主要来自广告标识或显示屏产生的干扰光、景观照明产生的干扰光、道路照明和室外作业场地照明灯功能性照明的溢散光形成的干扰光。
规范规定了居住建筑外窗垂直照度,朝向居室方向灯具发光强度,居住区步行区眩光,灯具上射光通比等限值,建筑立面平均亮度最大允许值,以及广告、标识表面,媒体立面墙面,LED屏表面平均亮度最大允许值[34-35]。应确认室外照明眩光值满足要求,确保无直射光射入空中,限制溢出建筑物范围外的光线,不产生新的光污染。
建筑信息模型(BIM)是一种数字技术,又是一种数字化方法。建设部十二五规划提出全面提高行业信息化水平。《住房和城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知》(建质函[2015]159号)明确提出推进BIM应用的发展目标和应用BIM的工作重点。住房和城乡建设部、行业协会相继发布建筑信息模型在施工、设计中技术标准GB/T 51235-2017《建筑信息模型施工应用标准》、JGJ/T 448-2018《建筑工程设计信息模型制图标准》。
文献[36]建筑运行阶段碳排放仅计算照明系统能耗、电梯系统能耗、光伏系统年发电量,其余电耗未考虑。电力的碳排放因子EFi见国家发改委的年度中国区域电网基准线排放因子的公告,如2015年华北区域容量边际排放因子0.4780kgCO2/m2。
该条为技术进步管理创新预留发展空间,对于不在本标准评价指标范围内,但符合绿色建筑内涵(节约资源、保护环境、减少污染、优质使用空间、高质量建筑)的技术和措施,予以鼓励可以参评。
“照明”“智能化系统”内容在2019年版绿建标准中比例增加,应引起广大电气设计师重视。“照明”涉及到的条款包括第4.2.5条道路照明,第5.1.5条照明质量,第7.1.4条照明功率密度现行值和照明节能控制,第7.2.7条照明功率密度目标值,第8.2.7条夜景照明。“智能化”涉及到的条款包括第6.1.5条设备自动监控,第6.1.6条信息网络系统,第6.2.6条能源管理系统,第6.2.7条空气质量监控,第6.2.8条水表远传、水质监测系统,第6.2.9条智能化系统。
2019年版绿建标准体现了建筑产业现代化、海绵城市、BIM、绿色建材、智能化等新技术新理念,广大电气设计师应掌握新技术,满足时代需求,为社会贡献高质量高品质建筑。