建筑电气施工图设计中节能相关易错问题简析

李兴葆

（中国建筑技术集团有限公司，北京 100013）

1 引言

党的十九大报告明确指出，当前应加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系；推进资源全面节约和循环利用，实施节水节电行动，降低能耗、物耗，实现生产系统和生活系统循环链接，推进绿色发展。2022年3月，住房和城乡建设部印发了《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，明确指出，到2025年城镇新建建筑全面建成绿色建筑，建筑能源利用效率稳步提升，建筑用能结构逐步优化，建筑能耗和碳排放增长趋势得到有效控制，基本形成绿色、低碳、循环的建设发展方式，为城乡建设领域2030年前碳达峰奠定坚实基础。全国全行业的低碳行动势在必行，建筑业作为能耗占比较大的领域，必须重视其绿色节能环保，从设计阶段就应将绿色低碳设计理念融入其中。建筑电气专业的设计中节能相关内容也较多，并且时常被设计者忽视和遗漏，使得在施工图审查过程中，会出现各种各样的问题。以下将分析一些建筑电气施工图设计中常出现的节能相关问题，希望引起广大设计人员的重视。

2 供配电系统设计

在供配电系统设计当中，比较容易出现问题的是变电所设置位置不合理，未设置于负荷中心。一般民用建筑要求低压供电半径不大于300 m，如果供电半径过大将造成较大的线路损耗，同时由于线路较长，接地故障电流较小，前端接地故障保护开关无法动作，致使末端发生接地故障时产生安全隐患。在线路较长时，还应注意末端电压偏差是否在允许范围内，一般应取最不利点校验线路的电压降，如不满足应调整机房位置或增加电缆截面。同时对于变电所的位置设置应进行技术和经济比选，在满足安全使用的前提下，从初投资和运行费用着手进行数据分析，确保变配电所设置的位置经济合理[1]。

3 照明节能设计

建筑照明由于其能耗较大，规范和标准中对照明节能的控制要点也较多。设计中问题经常出现在灯具选择、照明功率密度值、照度值、照明控制这几个方面。

3.1 灯具选择

根据GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的相关要求，照明产品的能效水平应高于能效限定值或能效等级3 级，这一点是非常容易忽视的，不管是选择荧光灯还是LED 灯，或是其他类型的灯具，依据相关规范均有能效限定值的要求，如选择LED 筒灯，根据GB 30255—2019《室内照明用LED 产品能效限定值及能效等级》中的规定，如选择8 W，色温小于3 500 K 时，其能效限定值为70 lm/W（如表1所示），那么对于8 W 的LED 筒灯，光通量必须大于560 lm 才能满足节能要求，如果图例中标注的此灯光通量小于560 lm，则会被判定为违反规范强制性条文。

表1 LED 筒灯能效等级

3.2 功率密度值

功率密度值是施工图审查中的重点，也经常作为审图机构要求电气专业应提供的计算书之一，需要注意的是，2022年4月1日GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》正式实施之后，应按照此通用规范内的照明功率密度值进行评定，新规范取消了原GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中的现行值和目标值，直接规定了照明功率密度限制，并且个别场所的功率密度值有所调整，如《建筑照明设计标准》规定车库的现行值为2.5 W/m2，目标值为2 W/m2，新规范中的功率密度限值为1.9 W/m2。

同时应注意当房间或场所的室形指数值等于或小于1时，其照明功率密度限值可增加，但增加值不应超过限值的20%，因此在进行照明节能计算时，应按照室形指数的公式，首先计算室形指数，如果室形指数小于或等于1，则应将规范要求的功率密度限定值做1.2 倍的折算，然后根据折算后的功率密度限定值进行节能评价。

3.3 照度值

根据规范要求，设计照度与照度标准值的偏差不应大于±10%。例如，办公室的照度标准是300 LX，那么在进行布灯计算时，照度在270～330 LX 范围内都是满足要求的，如果超出了这个范围则会被判定为不合格的照度设计。

3.4 照明控制

照明的控制应根据不同场所需求来确定，根据规范要求，建筑的走廊、楼梯间、门厅、电梯厅及车库的照明应能根据需要进行节能控制。出现问题较多的首先是地下车库，地下车库人流不大，如不进行节能控制，则造成电能的浪费，常见到设计图中，地下车库车道照明从配电箱断路器出线后未加任何控制，而物业管理人员不可能每次通过通断断路器去控制照明的启停，这种设计就是不满足节能要求的。车库照明应根据实际情况，选择楼宇自控系统控制、智能照明控制或时间控制器等方式进行控制。其次出现问题较多的是楼梯间，特别是住宅的楼梯间或商业内楼梯间这种平时人流较少的区域，应采用节能自熄的方式，通过人体感应和光控组合的方式会比较合理。最后较大型公共建筑的公共区域，当有建筑设备监控系统时，可以由楼宇自控进行控制，也可以设置智能照明控制系统，如果这种空间采用就地开关控制就明显不满足节能要求了。

4 电力变压器选择

电力变压器在选择时应注意其能效等级，GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第3.3.1 条规定了在选择变压器时，应选择3 级能效以上的变压器，如果在设计过程中还沿用原变压器型号如SCB11，则会被判定为违反强制性条文，建议在设计图纸中除了标注变压器型号外，再标注其能效等级，如SCB14-NX2，这样就比较清晰了[2]。

对于电力变压器，有一个最佳经济运行负载率，如果长期低负荷或长期过载运行都不经济、不节能，因此在进行变电所负荷计算时，应控制变压器负载率在合理运行区间，一般可控制变压器负载率在β～75%范围内（其中β 为变压器综合功率经济负载系数，见GB/T 13462—2008《电力变压器经济运行》）。

对于季节性负荷，可以考虑单独设置变压器，以便在不使用的季节停运，在施工图设计中，常见到设计人考虑了季节性负荷单独设置变压器，但忽视了一点，如设计中为制冷机房单独设置了变压器，制冷机在冬季可以停运，但配套泵组内，有一组泵是为冬季采暖用的循环泵，这样一来，虽然制冷机冬季可以停运，但为了这一组循环泵，整个变压器还需要超低负载率运行，这样运行中将造成很大的浪费。

5 用电设备控制

5.1 电热设备控制

GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第3.3.4 条提到了电热设备应采取节能自动控制措施。此处最容易忽略的是设计中常见到的电开水器，对于公共建筑中的集中电开水器，一般功率较大，常见的有6 kW、9 kW、12 kW 等等，这种电开水器如果不加控制措施，则全天24 h 就在不停循环烧水，只要温度下降到标准值，就会自动开启，长期按此运行会浪费较大电能资源，因此规范要求增加控制措施是非常合理的。对于以往的习惯做法（见图1）已经不能满足规范要求，如仍按此出图易被判定为违反强条，因此建议采用增加时间控制开关的方式来进行节能控制，如图2所示。

图1 未加时间控制开关做法

图2 增加时间控制开关做法

5.2 建筑设备监控系统

对于建筑设备监控系统也被列入了通用规范当中，GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第3.3.6 条规定“建筑面积不低于20 000 m2且采用集中空调的公共建筑，应设置建筑设备监控系统”。由于当下很多项目设计周期较短，后期又有弱电分包深化设计介入，因此一次施工图设计时，部分项目中会将弱电部分十分简单地表述一下，此时就应注意如果到达规范要求的规模且采用集中空调，则应将设置建筑设备监控系统的情况予以明确，并在强电配电箱系统图内预留相关楼宇自控的接口。同时应注意的是，在GB 55024—2022《建筑电气与智能化通用规范》中，提到如果设置了建筑设备监控系统，则地下机动车库应设置与排风系统联动的一氧化碳浓度监测装置。

6 用电计量

关于用电计量，在施工图设计中，有一些地方是容易忽视的，由于通用规范也对计量有了明确的要求，稍有疏忽就易触犯强条，因此必须引起设计者的重视。

首先容易忽视的就是锅炉房、换热机房、制冷机房这几个重要设备机房的用电计量，GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第3.2.26 条规定了，制冷机、热泵、循环水泵以及制冷或供热系统的总电量均需要单独计量。制冷机和热泵因为其耗电量较大，且是建筑能耗统计的重点，应独立计量；循环泵作为冷热源系统的一部分，对其进行计量主要是测算其运行效率，对整个系统的运行能耗提供准确的分析数据；整个制冷和供暖系统总计量有利于对整个建筑进行分项能耗分析，找到更加节能的运行方式和措施。

其次就是通用规范规定了甲类公共建筑应根据各功能分区进行分项计量，此处甲类公共建筑指的是单栋建筑面积大于300 m2，或单栋建筑面积小于或等于300 m2，但总建筑面积大于1 000 m2的建筑群。此处所提出的功能分区主要是根据建筑内不同的使用功能进行划分，根据不同的功能，按区域设置用电计量。同时也应对照明插座、空调、电力、特殊用电设备等进行分项计量，通过将这些数据上传至能源管理系统，可以对建筑的能耗进行分析，有利于对整个建筑进行节能管理。

7 太阳能系统

关于太阳能系统规范中也提出了相应的设计要求。GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第5.2.1 条规定了新建建筑应安装太阳能系统，但规范并未详细指出设置的具体要求，如设置多少容量、是否所有项目均需要设置。虽然我国整体太阳能资源比较丰富，但是还是有个别区域太阳能资源较匮乏，如四川和贵州的大部分地区太阳能资源并不丰富，如果强制这些地区也设置太阳能系统，则势必造成资源的浪费。同时对于设置太阳能系统的规模也没有明确的要求，笔者了解到各个地区审图公司对于此条规范的执行力度也有所不同，有的认为标注预留条件即可，有的则认为需要设计完备，并尽可能多地设置。对于此条要求，建议规范编制组能在后期予以明确或各地方针对此条要求给出一些适合当地太阳能条件的做法，使得太阳能系统能够真正在项目中发挥作用。

在太阳能系统设计过程中，还应注意以下几点：

①太阳能安装之后不应影响建筑本身的采光和通风，不应由于安装太阳能系统而增加建筑的能耗。同时应确保建筑结构的安全性，特别是针对既有建筑改造项目，在既有建筑屋顶或外墙装设太阳能设备设施前，应由建筑结构专业进行安全复核，同时在设计中还应给出相应的防风、防雷、抗震、防冻、防火等技术措施。

②在对太阳能光伏板选址时，应避免太阳能电池板被遮挡，设计时应通过软件进行模拟，确保在上午九点至下午三点期间，光伏组件不会被其他建筑或设施遮挡，同时成排布置时，保证后排光伏组件不会被前排光伏组件遮挡[3]。

③在光伏系统设计中，应给出系统装机容量和年总发电量。在计算时，应根据公式及实际项目情况，选取正确的效率参数，以确保计算数值准确。由于此条在通用规范中有所要求，设计时应注意避免遗漏，以免出现违反强条的情况。

④在GB 55024—2022《建筑电气与智能化通用规范》中，给出了对于并网光伏系统的一些规定，其中要求与电网并网的光伏发电系统应具有并网保护及隔离功能，且在并网处设置并网控制装置，同时还应在并网处设置专用的标识和提示性文字符号，在人员可触及的光伏组件位置应设置防电击警示标志。这些规范性文字也应加入设计文件当中，其目的除了规避审图被提出要点遗漏的问题外，更重要的是确保施工时按此实施，确保人身安全。

8 结语

2022年8月，北京市施工图审查改革，由事前审查更改为事后抽查，其中明确指出在事后抽查过程中，建筑节能将作为重点抽查的专项之一，绿色节能、低碳环保将作为评判建筑设计优劣的重要标准之一。广大建筑电气设计工作者应当不断学习新的知识与技术，掌握设计中常出现的易错问题，不断积累，促进设计质量的不断提升。