GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》<br/>——建筑电气绿色设计部分条款解读

GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》
——建筑电气绿色设计部分条款解读

2021-12-23王东林

智能建筑电气技术 2021年5期

王东林

(天津市建筑设计研究院有限公司，天津 300074)

0 引言

GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》(下文简称“《民标》”)中新增了绿色建筑电气设计的相关内容，是基于我国绿色建筑的不断发展，有必要将原《民标》中未包含的绿色建筑相关的电气内容补充进去。《民标》与JGJ/T 229-2010《民用建筑绿色设计规范》在对绿色建筑的电气设计内容的表达方式方面不尽相同，JGJ/T 229侧重于设计时应采用哪些电气技术，对这些技术并不展开表述；而《民标》包含的绿色建筑电气设计的内容相对比较详尽，但分散在各个章节中，且不是针对性的论述。例如，在节能方面，涉及到供配电系统的内容在第3章、第4章、第7章；涉及到照明系统的内容在第10章、第24章；涉及到电气设备节能的内容在第9章、第24章；其他用电设备的节能控制涉及到第18章、第24章；室内空气质量监控涉及到第18章；运营管理方面涉及到建筑智能化系统的内容在第14章～第21章。对于其他章节尚未涉及到的光伏发电系统、导光设备、能效监管系统等内容在第25章中进行集中表述。由于风能在民用建筑中应用较少，暂不论述。

绿色建筑电气设计的内容并非每一个绿色建筑都必须全部包含，具体要根据建筑物的功能特点、当地的气候、资源、生态环境等条件，再经过绿色建筑评价等级与经济技术比较后确定。下文就对《民标》第25章建筑电气绿色设计相关条款内容进行介绍。

1 光伏发电系统

此节内容是在参考了当时相关光伏发电系统的规范标准以及国家电网的一些技术规定后，根据民用建筑中大量使用的220V/380V电压等级接入配电网的实际情况进行针对性条文编写。主要包括：总体设计要求、光伏组件的安装、集电线路、储能、并网以及监控系统和防雷接地等内容。

(1)总体设计要求

光伏发电系统在设计时，首先要考虑建筑所在地的日照条件、建筑遮挡、建筑自身造型、敷设光伏组件的建筑基础等基本条件，其次还要关注安装区域的建筑支撑和风荷载安全条件，以及建筑外立面的影响，安装、清洁和维护的便利性，整体造价及运营成本等。

光伏发电系统受环境影响较大，其输出的电能质量不稳定，无论是直接向负载侧供电还是与电网并网，其电能质量参数都应符合现行国家标准GB/T 12325《电能质量供电电压偏差》、GB/T 12326《电能质量电压波动和闪变》、GB/T 14549《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15543《电能质量三相电压不平衡》、GB/T 24337 《电能质量公用电网间谐波》等的有关规定。这是光伏发电系统可以运行的最基本条件。

光伏发电系统的预测发电量一般是一个预估值，受环境影响较大，不可能是一个准确值，其间需要考虑诸如光伏组件设置的位置、角度、遮挡、环境温度、太阳辐射的均匀度、表面灰尘的累积以及产品性能参数、电气系统等多种因素。这种公式计算方法普遍存在着误差大、分析不全面等缺点。但是，如果采用诸如PVsyst专业模拟软件进行光伏发电系统的分析和计算，由于软件自带气象、光伏组件、逆变器等基础数据库，能够较完整地对光伏发电系统进行模拟、计算和数据分析，效果相对好一些，但也存在着基础数据库参数与所在地参数不一致的问题。

光伏发电系统按照与电网的连接方式，分为并网光伏发电系统和独立光伏发电系统。前者按照接入并网点的不同，可分为用户侧并网的光伏发电系统和电网侧并网的光伏发电系统；按照是否允许向公共电网馈电，又可分为逆流光伏发电系统和非逆流光伏发电系统；按照是否采用储能装置，又分为有储能装置系统和无储能装置系统。其中，非逆流光伏发电系统不向公共电网馈电，但需设置逆向功率保护装置。

对于一般公共建筑来说，通常会采用用户侧非逆流、无储能并网的光伏发电系统，自发自用的方式，比较经济合理。对于一些低矮有条件在屋顶安装光伏组件的建筑，在电网公司许可情况下，也可采用用户侧逆流、无储能并网的光伏发电系统，余电售卖电网的方式。当前，许多城市郊县和农村有条件的用户，已经在自家屋顶上安装了这种余电售卖电网式的光伏发电系统。

(2)光伏组件

光伏组件包括晶体硅光伏组件、薄膜光伏组件及其他类型。其中，晶体硅光伏组件通常又分为单晶硅光伏组件和多晶硅光伏组件。北方由于室外灰尘相对较多，通常以多晶硅光伏组件为主，当然如果有足够的空间，薄膜光伏组件也是一个很好的选择，其受灰尘影响更小。

光伏组件在安装时，一定要考虑建筑的结构承载力以及所在部位的建筑防水、排水、融雪(北方地区)和保温隔热等要求，同时还要考虑到光伏组件的维修与更换、防雷接地及线缆敷设等。光伏发电系统引起火灾的主要原因是电弧，通常发生在光伏组件和汇流箱等处，因此，有条件的可安装直流电弧故障断路器。

(3)集电线路

直流线路的选择和安装，在GB 16895.6《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》中有详细规定，由于直流线路多敷设在室外，其线缆可能长期暴露在外，所以要考虑线缆的抗臭氧、抗紫外线、耐酸碱、耐高温、耐湿热、耐严寒以及受机械冲击等的能力。

(4)逆变器

逆变器是光伏发电系统的核心器件，除了需要考虑逆变器的常规电参数外，还要关注其温升、过载能力、隔离变压器、通信等功能，特别是最大功率点跟踪(MPPT)和防止孤岛效应的能力。

(5)并网以及监控系统和防雷接地

光伏发电系统接入配电网要符合当地供电部门的要求，同时还应满足现行的国家标准GB/T 50865《光伏发电接入配电网设计规范》和GB/T 50866《光伏发电站接入电力系统设计规范》等规范的规定。光伏发电系统总容量通常不宜超过所在变电站变压器额定容量的25%，主要是因为光伏发电系统的输出功率受太阳光辐照度影响较大，会从零到最大再到零不断变化，对配电网的保护、无功补偿以及其他电参数都会产生不利影响，进而会影响到用电设备的运行。所以要实时监测并网点的电能质量参数，超限时应自动将光伏系统与配电网安全解列；当配电网出现失压等情况时，还应在2s内与配电网断开，实现防孤岛保护。

当光伏发电系统采用非逆流并网时，应配置逆向功率保护装置，通常设置在变电站低压侧；当光伏发电系统采用逆流并网时，光伏发电系统配置的电能计量装置应具有双向有功和四象限无功计量的功能，并满足当地电力部门的其他要求。

光伏发电系统防雷与接地，除应符合防雷接地相关规范的规定外，还应注意在光伏汇流箱内设置限压型电涌保护器，同时，光伏发电系统还应设置总等电位联结，可以参考GB/T 16895.32/IEC 60364-7-712的具体做法。

2 导光设备

对于长期在地下房间或场所工作的人们，这种环境不利于他们的视力保护、身心健康和劳动效率的提高。将自然光引入地下，不仅仅是为了照明节能，更主要的是可有效地改善地下空间光环境质量。

反射式采光系统的传输管道截面较大，但导光效果好；光纤式采光系统的传输管道截面较小，敷设相对方便，但导光效果相对差一些。

在实际安装时，需要根据建筑物所在的地理位置、安装空间的敷设条件、太阳光的遮挡等情况综合考虑。

导光设备不能作为主照明，仅是照明方式的一种补充，通常与人工照明系统及控制相结合使用。

3 能效监管系统

此系统通常也被称作能耗监测系统、能源管理系统等。本标准为与GB 50314-2015《智能建筑设计标准》保持一致，故也称之为能效监管系统。

早期对空调、水泵、照明插座、供配电、电梯等设备的计量通常采用各种远传表计和电压、电流、功率因数等变送器将信号传至直接数字控制器(DDC)，再由建筑设备监控系统进行数据的统计分析等。

能效监管系统本身并不具有控制功能，主要是实现能耗的监管功能，以及为当地能源管理的决策、建筑物的物业管理、绿色建筑的功效验证、建筑物用电设备协调运行和优化控制等提供数据支撑。

本标准中建筑分类能耗和建筑电类分项能耗等内容是依据住建部制定出台的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据上报规范》和JGJ/T 285-2014《公共建筑能耗远程监测系统技术规程》等标准进行编制的。

能效监管系统的设置不应影响建筑用能系统的既有功能，不应降低系统技术指标。对于一些重要管路/线路，在选用能耗计量装置时，一定不能选用可以自动切断用能管路/线路的计量装置，这样会影响到用能系统的正常工作。比如医院手术室的供电回路，如果以直接接入的方式安装电能表，在表计出现故障时，会直接影响到手术室的正常用电。

一般来讲，在条件许可时，可将作为贸易结算和计费的计量数据用于能效监管系统，实现计量装置的合理利用，降低投资成本，但须事先征得相关能源部门的同意，并且计量装置应设有可与能效监管系统连接的标准通信接口(如接入建筑物的燃气管道和自来水管道上的计量装置)。但是，反之将能效监管系统的计量装置用作贸易结算和计费，通常是不具备条件的。

在能耗数据采集时，可以利用建筑设备监控系统或变电站综合自动化系统的数据，实现数据共享。在图1中，利用变电站综合自动化系统提供的数据通信接口(RJ485网口或者RS232、RS485接口)和OPC/ModBus通信协议将变电站综合自动化系统采集的数据传送至能效监管系统。