UAD?平衡建築/建築電氣節能技術的深入思考
0、概述
21世紀10年代，我國綠色建築進入快速發展階段，標準體系業已建立，參與綠色建築評價標識的項目大幅增加。
經過一段時期的發展後，對各種節能技術回頭反思、總結一下，將更利於恰當地運用這些技術。
實事求是地講，一些頗為熱門的「節能技術」，實際上很難獲得真正的節能效果，但由於缺少務實有效的測評方法對其評價，仍在廣泛流行著。
同時，任何一項節能技術都是相對的：在一定條件及正確使用方式下，某項技術確實能節能；但換了場合或方式後，極可能並不節能、甚至更耗能，造成浪費。
一項技術是否節能的基本標準，是其使用壽命周期中的實際使用效果。如果該技術真正降低了總能耗，同時維持或改善了人的體驗，才可稱之為節能。
一些所謂的「高、新技術」，可能在某些方面有創新，但如果沒有真正降低實際能耗，則只能算是「噱頭」。
一些務實的、真正的節能技術，不一定必須是高科技、新技術。
然而這樣的考慮還不夠。
人們常用「投資回收期」、從經濟效益的角度評價某項節能技術的合理性，有時也分析其減少的碳排放量，用以說明節能效果。
還有研究人員提到了「隱含碳」的概念[1]，即：為了得到某種產品、而在整個生產鏈中所排放的二氧化碳量。
這是尤其值得重視的。如光伏電池，在生產、運輸、安裝及回收上都會有碳排放，在其使用壽命周期內又可減少碳排放；分析、比較這兩個數量，可在根本上正確評價該項技術是否真正節能。
綜合經濟效益、碳排放兩個方面對節能技術進行測評，才是全面、真正有意義的方法，也正是目前缺少的。
1、合理的系統設計
在工程設計中，合理的系統設計意義重大，它不需要「高、新技術」，通過「樸實」的方法，能夠不增加投資（甚至節省投資）而取得節能效果。
但由於種種原因，設計人員（不僅包括電氣專業）並沒有給予足夠的重視。
1.1 通過認真的負荷分析、計算，得出合理、準確的結果，是系統設計的基礎，非常重要。
然後，方能合理地選擇變壓器、自備電源的容量、台數、運行方式等。
設計人員往往因擔心供電量不足而採用保守的計算係數，或對實際運行缺少深入了解，使變壓器容量配置過大成為普遍現象，加大了變壓器損耗，浪費了投資。
這是很多項節能技術彌補不了的損失，許多業內人士已開始關注並研究各類建築的負荷特點和指標[2] [3]。
1.2 縮短供電線路長度，不僅減小線路損耗，還可節材，尤其是線路多而集中處，可顯著減少投資。
這需要合理安排變電所、電氣豎井的位置，設計好線路敷設的路徑。
表1是某一實際工程中，變電所（2×1250kVA）至電氣豎井的各線路的預算統計表（節選），可以看到這段距離每減少一米，投資節省約2.7萬元。
2、照明節能技術分析
2.1 照明功率密度值（LPD）：某一照度標準對應的LPD是照明節能關鍵性指標之一，設計評價、運行評價均適用，國家標準也給予高度重視[4]。
從本質上講，LPD是目標，對照明裝置的各種要求（光源及附件的能效、燈具效率等）和照明方式運用只是手段、方法。
只有達到LPD的要求才算達到節能目標，這是應該把握的關鍵。
有些標準[5] [6]在條文中明確推薦使用某種光源，限制了手段、方法，顯得不合適。
2.2 合理的照明控制方式可減少照明運行時間，減低能耗。如前文所言，任何一種節能技術都是相對的，各種照明控制方式也不例外。
不顧應用條件、照搬照抄，很可能只是浪費。
例如被廣泛採用的樓梯間感應自熄開關，這一最常見、最普通的控制方法也有它的適用性：適用於人流稀少的場合，如高層建築、住宅建築樓梯間。
對於人流頻繁的樓梯間，開關頻繁動作，節能效果不大且設備易損壞，浪費投資。
2.3 智能照明控制系統的應用已有多年，生產廠商在宣傳、推廣時往往誇大其節能率，誤導了業主和設計人員。
常見的「誤區」包括：自動控制系統一定比手動控制節能、調光控制一定比開關控制更節能。理論上這些自動控制系統節能效果更好，但也更昂貴，其節能效果往往無法收回增加的投資。
並且這些設備本身的「隱含碳」不比其減少的碳排放量小，難以達到真正意義上的節能。誠然，在某些場合智能照明控制系統是適用的，但很多時候只能提高裝修檔次、豐富照明效果，並不節能。
同時，自動控制難以兼顧人的差異性要求，忽視了人的行為節能，這些也是需要關注的。
3、動力設備節能
3.1公共建築設有大量電動機驅動的水泵、風機、空調設備，運行時間長、能耗大，提高電動機和機組的效率節能空間很大。
雖然國家、地方標準對電動機能效有明確要求[7] [5]，但實際工程中業主和設計人員並未真正重視。
某工程空調設備招標，中標單位實際配置的電動機普遍比設計選配的大1~2檔，然後電氣設計人員無奈地修改圖紙。
在此實例中，招標文件缺少對電動機的要求，中標單位採用了效率較低的電動機、設備機組。為了滿足水量、揚程、風量、風壓，只好加大電動機功率，大大增加了運行能耗。
因此，設計人員應與業主一起，共同把關，確保選用滿足能效標準的電動機。
3.2 在負載變化的動力系統中，變頻調速的應用越來越多，似有「泛濫」之勢。
變頻器及其旁路設備使電動機電控迴路的投資大幅增加，其使用壽命周期內的節能效果是否能收回增加的投資，在一些實際應用中並不樂觀，對其「隱含碳」和減少的碳排放量的研究也很少見。
另外，變頻器含有整流環節，產生諧波，副作用顯而易見。所以，對變頻器的應用效果、適用範圍需全面分析研究，不應盲目採用。
3.3 「高科技」的建築設備監控系統（BAS）可降低建築的運行能耗，很多大、中型公共建築都設計了BAS。
然而調查發現，實際能正常運行並真正節能的系統只佔少數。BAS確實可提高建築設備的運行管理水平，獲得大數據，但成本高，且需要專業人員維護，運維費用高。
建議謹慎設置BAS，在業主確實有需求時仔細設計。
4、用電分項計量
用電計量極大減少了用電浪費現象，促進了人的行為節能和主動節能意識。早期的計量除特殊用途外，基本全是分戶計量。分戶計量概念簡單、系統簡明，被廣泛認可。
2008年建設部頒布了《國家機關辦公建築和大型公共建築能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》，開始推廣「用電分項計量系統」。
分項計量的基本要求是獲取建築的照明、插座、動力、空調等分項的用電量，然後進行數據分析。
由於是分項電耗，更利於發現問題，發掘節能潛力。
這些數據，一是可用於橫向比較：多個同類建築的相同用電分項之間對比，比較優劣並找出節能工作中的薄弱環節，採取針對性的措施減少能耗。
二是縱向比較：分析同一建築不同時段的各項能耗，得出建築用能隨時間的變化規律；通過分析實施節能措施前、後的能耗，驗證節能措施的實際效果。
分項計量系統的概念和系統組成相對較為複雜，如果設計不好會大幅增加配電線路和計量表的數量。國家標準的要求也比較含糊[5]，在具體工程設計中遇到了一些問題，其適用性有待進一步研究、明確。
總用電量較小的建築，配電系統較簡單，不適用於分項計量。這樣的建築本身節能潛力不大，某些分項因功率太小導致計量誤差較大，設置分項計量又使配電系統變複雜而且投資成倍增加。
設置了分戶計量的功能單位，再設置分項計量顯得有些重複，這是實際設計中遇到的主要矛盾之一。
如上所述，容量不大的用戶內部再設分項計量不合適。為獲取用電分項能耗的數據，適當選取容量或規模較大、典型的用戶設置分項計量確實是可以考慮的。
另外，以功能單位進行配電、控制的區域（如鑰匙牌控制的旅館客房、專業機房）與分戶計量的單位有著相同的情況。
5、可再生能源利用技術
可再生能源利用是未來發展方向，以目前的技術水平，多項技術性價比不高，無法收回投資。
為了產業發展、技術儲備，國家會持續扶持相關行業，期待技術革新，大幅提高節能效率。
5.1 經歷產業市場巨變之後，太陽能光伏發電系統的市場價格大幅下降（10元/W左右）。
即便如此，若沒有政策性補貼，要在使用壽命周期內收回投資依然很勉強。在電網難以覆蓋的特殊場所則另當別論。
工程設計中應優先採用不帶儲能設備、即發即用的併網系統，降低成本、提高能源利用率。
5.2 利用自然光照明的光導管系統，按目前的市場價格測算，也難以在使用壽命周期內收回投資。其優點是提供的自然光比燈光更舒適、健康。
6、結語
建築電氣節能技術方興未艾，我們期待各種技術不斷進步，能效提高、成本下降。
同時我們更應全面了解、深入分析，認識到節能技術的相對性、局限性，避免盲目套用，實現真正意義上的節能。
參考文獻：
[1]李欣. 體育館低碳化建築設計研究[建築學碩士學位論文]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學，2013.12
[2]李炳華，仇克坤，岳雲濤. 建築電氣中變壓器容量指標的再研究[J]. 建築電氣，2016（4）：3-10
[3]韋強，楊文征. 高校建築用電負荷指標研究[J]. 建築電氣，2017（5）：27-30
[4]中國建築科學研究院. GB 50034-2013 建築照明設計標準[S]. 北京：中國建築工業出版社，2013
[5]浙江大學建築設計研究院有限公司. DB33/1092-2016 綠色建築設計標準[S]. 北京：中國計划出版社，2016
[6]中國建築科學研究院. GB 50189-2015 公共建築節能設計標準[S]. 北京：中國建築工業出版社，2015
[7] 中國建築科學研究院. GB/T 50378-2014 綠色建築評價標準[S]. 北京：中國建築工業出版社，2014
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