高新产业园--绿色建筑节能环保、光伏发电技术浅析

高新产业园--绿色建筑节能环保、光伏发电技术浅析

蒋宇翔

深圳市建筑设计研究总院有限公司518031

摘要：在民用建筑设计中，国家要求新建筑，需达到绿色建筑标准，就需要各个专业密切配合去实现。建筑电气需要实现的分项分类计量、节能环保、光伏发电等系统，更好地配合运营管理等方面的要求。本文总结在绿色建筑设计中，建筑电气专业需要实施的节能环保、光伏发电等技术。

关键词：绿色建筑；节能环保；光伏发电；分项计量

1、工程概况

政府建设高新产业园区，作为开发创新的研发办公基地和创新人员配套的服务公寓，开发了40多万平方米的研发办公楼及人才公寓，其中研发办公大部分标准化设计，满足需求变动和多种分配的可能性。科学合理的解决各项功能要求的基础上，致力打造一个具有前瞻性，符合时代发展需求，国际一流的高科技企业服务平台。

该高新产业园项目，由1栋4座（29~31层）配套人才公寓，2栋3座11~13层大开间研发办公楼、、3栋为会展中心，4栋11层大开间研发办公室，5栋4座小型研发办公室（2座120米超高层和2座14层48米小型研发办公室）和部分配套商业、整个红线范围内的全铺地下三层停车库、配套变配电房、发电机房、消防风机房，消防水泵房，生活水泵房，中水设备机房等组成。整个建筑底层商业部分全部满足绿色建筑一星级要求，公寓及研发办公部分满足绿色建筑二星级要求，展示会所满足绿色建筑三星级要求。为此，电气专业需要按照绿色建筑要求，在3栋展示会所建筑内设置光伏发电系统，选择绿色节能电气产品。光伏发电共设置了30kwh（占3栋建筑总能耗的9%）并入其照明电源系统。

2、供电电源及配电系统：

整个项目在地下一层设置了3座变配电（ABC座），均深入建筑负荷中心地带，以减少线路敷设的长度和电压损失，节约有色金属，减少投资。

高压供电系统：在2、3栋研发办公区地下一层设置A座变配电房，内设10kv高压开关柜及低压配电柜，高压配电采用真空断路器柜，高压系统为全区负荷的总进线，分二路高压进线。10KVA高压系统采用单母线分段运行方式。从建筑物的北面的二区110万伏变电站引入。整个小区的变压器短路保护均设置在此，在BC座配电房内仅设置负荷开关，作为检修断点，在满足规范要求的前提下，又为建设方节约设备投资。10KV进线开关柜采用定时限过流保护，短路定时限保护，零序过流保护。变压器出线柜采用定时限过流保护，过流速断保护，高温过负荷报警，超温跳闸保护，零序过流保护。按照当地供电局要求，分别设置二路10KV进线高压计量柜。

低压配电系统：所有变压器采用节能型干式变压器SCB10。

A座配电房：主要给2、3栋的研发办公的照明、动力、空调负荷及部分地下室用电。内设置4台变压器，其中2台（2台1600KVA）干式变压器专供研发办公照明、动力负荷用电，另2台（2台2000KVA）干式变压器专供空调动力负荷使用，低压配电均采用两两变压器低压联络，确保研发供电的可靠性。

B座配电房：在5栋（2座37层120米高、2栋14层48米高）地下一层设置B座变配电房及发电机房（预留），内设4台变压器，其中2台（2台2000KVA）干式变压器，主要为5栋研发照明、动力、空调负荷用电，2台（1600KVA+2000KVA）变压器供4栋照明、动力、空调动力、部分地下三层车库照明、动力负荷使用。

C座配电房：在1栋（4座29~31层人才公寓）的地下一层设置C座变配电房。内设4台变压器。其中2台（2台1600KVA）干式变压器，供1栋4座配套人才公寓、部分地下室车库照明等用电。2台（2x1000KVA）干式变压器，专供1栋一、二层大型商业照明、设备动力、集中空调动力等负荷用电，这2台变压器及低压配电柜设置独立配电房，以便商业独立管理。

备用电源系统：采用柴油发电机作为应急备用电源，在地下一层设一台1100KW（常用）柴油发电机。柴油发电机组在两路市电均停电时，30秒内自动启动，柴油发电机电源与变压器低压母排设机械及电气联锁装置，可自动或手动转换，保证市电与发电机不会发生并列运行。考虑二区110KV变电站电源可满足一级负荷供电要求，柴油发电机主要作为消防负荷备用电源设置。火灾时，非消防负荷分励脱扣，保证消防设备和火灾区的重要负荷供电；非火灾时，则保证重要设施供电。

3、绿色建筑电气实施系统：

a、照明系统：为满足绿色建筑和照明功率密度按照《建筑照明设计规范》GB50034—2013的目标值进行设计，本建筑在公共大堂、走廊、地下停车场、设备房等公共场所的照明光源，主要采用LED光源、稀土三基色T8、T5荧光灯配电子镇流器灯具，车库及公共区域采用智能照明系统，按照预先设置的模式控制。本工程属大型公共建筑物，人员密集，采用智能应急照明系统。系统采用e-bus总线。平时智能监控系统对应急照明灯具进行巡检，保证应急灯具始终处于良好状态。火灾时由中央主机自动点亮有关部位或全部应急照明灯具。系统采用集中供电方式，-24V安全电压以保障火灾时消防人员的人身安全。

b、分项计量系统：按照《民用建筑能耗数据采集标准》要求，项目在高压系统、低压系统的各种计量表均采用带通讯接口的电子仪表，在各层分户计量中，分照明用电、空调动力设备用电等分项和分类计量,给智能化电能管理系统提供接口。

c、光伏发电系统：本项目在3栋展示大厅采用了新技术的光伏发电系统，为本项目的达到绿色建筑锦上添花。整个太阳能光伏发电系统分为三大部分：一是太阳能发电装置（结构）支撑系统；二是太阳能发电装置及监控系统，包括太阳能电池组件方阵、并网逆变器、汇线箱、配电箱等；三是防雷保护系统，包括避雷设备连接防护等。光伏并网发电系统：由于3栋为5层建筑，屋面比较低，且3栋在本项目的西北面，正好被2栋C座13层建筑遮挡了阳光，故我们将太阳能光伏板设置在2栋B座的屋面上，才能最大限度的收集阳光。光伏并网发电系统工作原理：太阳能光伏发电系统主要由太阳电池方阵、汇线箱、并网逆变器、配电箱及监控展示系统等五部分组成。（原理详见图一）本项目光伏发电图纸（详见图二）

根据太阳能设备制造商提供的设备性能参数及技术要求，太阳电池组件按国际电工委员会标准设计，采用先进工艺，确保组件可靠稳定的功率输出以及长达25年的使用寿命；太阳电池组件使用10年后，功率下降不超过使用前的10%；由高透光率的钢花玻璃、抗老化的EVA、高性能晶体硅太阳电池具有良好的耐候性和抗冰雹、防水能力。每块晶体硅太阳电池组件安装一个旁路二极管，可有效防止热斑效应；每片组件经过100%的外观检查和电性能测试，确保组件的优良品质；采用密封防水性能好的接线盒，确保可靠的电气连接；太阳能并网逆变器具有独立的MPPT功能。牢固的IP65防护，完全密封的外壳使之适应苛刻的环境。通过了并网运行的国标标准认证，有前板液晶显示，方便监视太阳能的参数。电流谐波失真不走超过4％，有强大的通信功能（RS－485、USB等接口）。接线箱是连接太阳电池方阵和控制器专用器件，主要功能有太阳电池过载保护、雷击保护、过压保护、多路太阳能方阵并联等功能。直流汇线箱安装在方阵附近，直流汇线箱必须满足室外安装的要求，防护等级一般为IP65，直流汇线箱主要有接线端子、防雷模块、直流断路器等组成。对于由于意外事件造成组件对地短路，控制器输入回路出现破坏性电流，损害控制器，因此在控制器与太阳电池方阵中间安装直流断路器，直流短路器满足太阳电池方阵正常电流输出，同时满足系统最高电压1.5倍的冲击。光伏发电系统防雷包括直击雷和感应雷，太阳电池方阵结构件通过接地体接地防止直击雷，防雷接地电阻小于10Ω。在光伏阵列输出端和交流输出端，防止二次感应雷，安装防雷模块。防雷模块采用高可靠性防雷模块。接线箱是连接太阳电池方阵和控制器专用器件，主要功能有太阳电池过载保护、雷击保护、过压保护、多路太阳能方阵并联等功能。所有连接导线选用适用于户外，防腐蚀、抗磨损、抗老化能力强的标准的绝缘铜导线。导线的选择必须同时满足载流量、电压损耗和强度等条件。导线载流量的设计保证导线不发热；导线的电压损失小于3%，以保证线路在导线允许的电压下正常工作；线径的设计还保证导线强度；用来固定太阳能电池组件的支架，必须牢固可靠，抗风强度≥50m/s。并网光伏系统与公共电网之间应设隔离装置。光伏系统在并网处应设置并网专用低压公开箱（柜）。并应设置专用标识和“警告”、“双电源”提示性文字和符号。

4、结语

综上所述，绿色建筑的设计，很多方面都需要电气专业密切配合才得以实现，才能满足绿色建筑的各种需要。我们努力配合建筑专业及其它专业，建设出更多的绿色建筑。

参考文献：

[1]中国建筑东北设计研究院。JGJ16-2008民用建筑电气设计规范。北京：中国建筑工业出版社。2008.

[2]中国航空工业规划设计研究院。工业与民用配电设计手册（第三版）中国电力出版社2005.

[3]中机中电设计研究院有限公司。GB50054-2011低压配电设计规范.中国计划出版社出版。2012.

[4]中国建筑科学研究院。GB50034-2013建筑照明设计标准中国建筑工业出版社出版。2014.