公共建筑的應(yīng)用策略

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公共建筑的應(yīng)用策略篇1

[摘要]本文基于珠三角典型城市330棟商場和賓館飯店類公共建筑2019年能耗數(shù)據(jù)和碳排放情況，分析不同類型公共建筑能耗指標和碳排放指標，對標能耗限額標準，預(yù)測節(jié)能量和減碳量，提出公共建筑能耗限額管理是建筑領(lǐng)域碳達峰工作的有效途徑。

[關(guān)鍵詞]公共建筑；能耗限額；碳達峰

隨著我國碳達峰、碳中和“3060”目標的提出，各行業(yè)積極研究碳排放軌跡，制訂規(guī)劃、采取措施，爭取早日達峰[1]。目前在碳達峰任務(wù)分解中確定了五個分領(lǐng)域，包括能源、工業(yè)、交通、建筑和農(nóng)業(yè)[2]。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗約占全社會能源消費的28%～30%，在建筑運行階段碳排放占全社會總排放比例為22%[3]，且隨著生活水平提高，建筑用能還將持續(xù)剛性增長。其中公共建筑單位建筑面積能耗是普通住宅的3—5倍，大型公共建筑甚至達到5—10倍，是建筑節(jié)能和低碳發(fā)展的重點工作領(lǐng)域[4]。因此，公共建筑的節(jié)能低碳工作是建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達峰的關(guān)鍵領(lǐng)域。本文以珠三角地區(qū)典型城市中330棟商場和賓館飯店類公共建筑的樣本能耗情況為研究基礎(chǔ)，分析能耗指標和碳排放指標，參照公共建筑能耗限額相關(guān)標準，預(yù)測在符合能耗限額管理指標水平下的節(jié)能量和減碳量，體現(xiàn)建筑能耗限額管理對建筑碳達峰行動的促進作用，為今后建筑領(lǐng)域碳達峰方案的制定提供參考。

1建筑樣本概況

按照《民用建筑能耗和節(jié)能信息統(tǒng)計報表制度》的定義，公共建筑是指供人們進行各種公共活動的建筑，可按建筑功能分為政府機關(guān)辦公建筑、寫字樓建筑、商場建筑、賓館飯店建筑、文化教育建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑及其他建筑。其他建筑按照實際使用功能可分為文化場館建筑、體育建筑、通信建筑、交通建筑及綜合商務(wù)建筑等。其中商場和賓館飯店類建筑一般是建筑面積超過2萬m2以上的大型公共建筑，其建筑能耗總量大，對比其他類建筑，用能管理較為集中，便于獲取能耗信息。本文以珠三角地區(qū)典型城市330棟商場和賓館飯店類公共建筑為分析樣本，其中商場類建筑180棟，賓館飯店類建筑150棟。樣本建筑信息，見表1。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，商場類建筑單棟建筑規(guī)模大于賓館飯店類建筑。

2建筑能耗及碳排放情況分析

2.1建筑總能耗和碳排放情況整理

2019年各建筑的能耗數(shù)據(jù)進行分析計算，兩類建筑主要能源消耗為電力和天然氣，為便于整體計算和對比分析，將天然氣消耗量折算為電力。2019年兩類樣本建筑總能耗，見表2。按照《公共建筑運營單位（企業(yè)）溫室氣體排放核算方法和報告指南（試行）》進行碳排放量計算和分析，2019年兩類建筑樣本碳排放量，見表3。表2和表3數(shù)據(jù)表明，兩類樣本建筑能耗總量高，單棟商場類建筑能耗總量和碳排放量高于賓館飯店類建筑。

2.2建筑能耗指標及碳排放指標

計算兩類建筑單位面積能耗指標和碳排放指標，結(jié)果見表4。表4數(shù)據(jù)表明，商場類建筑單位面積能耗指標為151.70kWh/m2、碳排放指標為68.41kg/m2,賓館飯店類建筑單位面積能耗指標為132.30kWh/m2、碳排放指標為59.67kg/m2,商場類建筑單位面積能耗指標和碳排放指標高于賓館飯店類建筑。

3建筑能耗限額對比分析

3.1建筑能耗限額標準

根據(jù)《民用建筑能耗標準》（GB/T51161-2016）的要求，公共建筑應(yīng)按規(guī)定分為A類或B類。兩類樣本建筑均為B類建筑，標準中夏熱冬暖地區(qū)B類公共建筑非供暖能耗指標的規(guī)定情況，見表5。根據(jù)廣東省地方標準《公共建筑能耗標準》（DBJ/T15-126-2017）的要求，對廣東省各地區(qū)公共建筑能耗指標約束值和引導(dǎo)值,不同的用能水平系數(shù)進行修正，修正后的公共建筑能耗標準，見表6。

3.2建筑能耗限額對比

對照表6標準規(guī)定的約束值和引導(dǎo)值，首先總體分析，兩類樣本建筑單位面積能耗指標均低于對應(yīng)的約束值，商場類建筑單位面積能耗指標仍低于引導(dǎo)值，賓館飯店類建筑略高于引導(dǎo)值，可見近年來該城市公共建筑節(jié)能工作已取得顯著成效。然后將兩類樣本建筑分棟單獨分析，將180棟商場類建筑和150棟賓館飯店類建筑樣本依據(jù)單位面積能耗指標進行分區(qū)，分為超出能耗指標約束值、介于能耗指標約束值和引導(dǎo)值之間、低于能耗指標引導(dǎo)值三個區(qū)間，統(tǒng)計各區(qū)間的建筑數(shù)量和面積，其結(jié)果見表7。表7數(shù)據(jù)表明，商場類建筑和賓館飯店類建筑中分別有21棟和38棟建筑的能耗指標高于約束值，建筑面積為65.35萬m2和110.57萬m2；有50棟和84棟建筑的能耗指標高于引導(dǎo)值，建筑面積為241.91萬m2和299.98萬m2；有130和66棟建筑的能耗指標低于引導(dǎo)值，建筑面積為744.49萬m2和211.52萬m2。

4建筑能耗限額管理產(chǎn)生的節(jié)能量和減碳量

按照建筑能耗限額管理工作要求，公共建筑應(yīng)采取一定的節(jié)能措施，將建筑能耗指標嚴格控制于約束值以下，同時可進一步采取更多有效的節(jié)能技術(shù)措施，將建筑能耗指標降至引導(dǎo)值以下，并長期維持節(jié)能綠色運營狀態(tài)，滿足建筑節(jié)能、綠色發(fā)展的工作要求。樣本建筑的能耗指標分別降低至約束值和引導(dǎo)值以下時，可實現(xiàn)的節(jié)能量和減碳量，見表8。表8數(shù)據(jù)表明，在達到能耗限額指標條件下，兩類樣本建筑均具有較大的節(jié)能量和減碳量。當各棟樣本建筑能耗指標均低于約束值時，商場類建筑共節(jié)能3969.76萬kWh，減碳17903.62t，賓館飯店類建筑共節(jié)能4263.65萬kWh，減碳19229.06t；當各棟樣本建筑能耗指標均低于引導(dǎo)值時，商場類建筑共節(jié)能11263.45萬kWh，減碳50798.16t；賓館飯店類建筑共節(jié)能13537.86萬kWh，減碳61055.75t。商場類建筑在能耗指標滿足約束值和引導(dǎo)值時產(chǎn)生的節(jié)能量和減碳量均低于賓館飯店類建筑。由以上分析可知，樣本建筑中商場類建筑和賓館飯店類建筑在不同能耗限額達標的情況下均能產(chǎn)生較大的節(jié)能和減碳量。實施公共建筑能耗限額管理，有助于推動建筑領(lǐng)域碳達峰工作，建筑能耗限額管理一方面可以提升能源管理者節(jié)能降碳、綠色發(fā)展的意識，增強主動節(jié)能的工作動力，有利于公共建筑節(jié)能工作的推動和實施；另一方面能耗限額的約束作用有利于深入挖掘公共建筑的節(jié)能潛力，以便進一步實施節(jié)能降碳措施及推廣使用新技術(shù)和新設(shè)備，使公共建筑持續(xù)保持在節(jié)能、穩(wěn)定和高效的運行狀態(tài)，為實現(xiàn)建筑領(lǐng)域盡早碳達峰助力。

5結(jié)論

（1）本文分析兩類樣本中，商場類建筑單棟平均建筑面積、單位面積能耗指標和碳排放指標均高于賓館飯店類建筑。兩類建筑的單位面積能耗指標和碳排放指標分別為151.70kWh/m2、68.41kg/m2和132.30kWh/m2、59.67kg/m2。（2）整體分析時，兩類樣本建筑單位面積能耗指標均低于標準對應(yīng)的約束值，商場類建筑單位面積能耗指標低于引導(dǎo)值，賓館飯店類建筑略高于引導(dǎo)值。單獨分析時，商場類建筑中建筑能耗指標高于約束值和引導(dǎo)值的建筑數(shù)量和建筑面積均低于賓館飯店類建筑。（3）基于建筑能耗限額管理分析，當樣本建筑能耗指標滿足標準規(guī)定的約束值時，商場類建筑可實現(xiàn)3969.76萬kWh的節(jié)能量和17903.62t的減碳量，賓館飯店類建筑可實現(xiàn)4263.65萬kWh的節(jié)能量和19229.06t的減碳量；當滿足引導(dǎo)值時，商場類建筑可實現(xiàn)11263.45萬kWh的節(jié)能量和50798.16t的減碳量；賓館飯店類建筑可實現(xiàn)13537.86萬kWh的節(jié)能量和61055.75t的減碳量。（4）實施建筑能耗限額管理，商場類建筑和賓館飯店類建筑均能實現(xiàn)較為顯著的節(jié)能量和減碳量。建筑能耗限額管理是公共建筑節(jié)能工作的強力措施，可以產(chǎn)生良好的節(jié)能成效，有助于盡早實現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳達峰目標。

作者：丁軍 單位：廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司

公共建筑的應(yīng)用策略篇2

自2007年以來，我國先后出臺了多項文件，均提出了建設(shè)公共建筑能耗監(jiān)測平臺的相關(guān)要求，全國多個省市已建立了國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺，實現(xiàn)了建筑能耗數(shù)據(jù)的對接與上傳。本文對珠三角地區(qū)公共建筑用電數(shù)據(jù)進行分析和量化評價，不僅有利于研究建筑能耗實時數(shù)據(jù)并制定能耗標準，從而更好地推動從源頭上科學管控建筑能耗問題，并在促進既有高能耗建筑節(jié)能運行和改造方面也具有重要的現(xiàn)實意義。

1公共建筑用電監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)研概述

公共建筑是指供人們進行各種公共活動的建筑，包括辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑，以及交通客運用房、展覽中心等。參考《公共建筑能耗遠程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T285-2014）和《民用建筑能源資源消耗統(tǒng)計調(diào)查制度》對公共建筑類型劃分的規(guī)定，本文將所調(diào)研的公共建筑劃分為政府辦公（國家機關(guān)辦公）、非政府辦公（寫字樓）、商場、賓館飯店、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、綜合和其他建筑等9種類型功能[1]。珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)民用建筑能耗調(diào)查的對象及范圍內(nèi)容，見表1。

2公共建筑用電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析研究

2.1公共建筑用電監(jiān)測調(diào)研樣本情況

本文的數(shù)據(jù)分析是基于對2018~2020年度能耗監(jiān)測平臺中公共建筑用電數(shù)據(jù)的篩選、審核和有效性分析，選取數(shù)據(jù)穩(wěn)定且有效的樣本建筑分析珠三角地區(qū)公共建筑的用電指標情況。珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)民用建筑能耗調(diào)查涉及建筑的數(shù)量、面積及能耗指標情況，見表2。

2.2公共建筑總體用電情況

2.2.1分類用電指標基于2018~2020年度公共建筑的用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，按類型功能劃分，調(diào)研公共建筑的單位面積用電指標情況，見表3。由表3可知，在各類型調(diào)研公共建筑的全年用電指標方面，商場建筑的單位面積年用電指標最高，為120~130kWh/（m2·a）；文化教育建筑最低，為40~45kWh/（m2·a）；而政府辦公建筑為55~60kWh/（m2·a），非政府辦公建筑為50~60kWh/（m2·a），賓館飯店建筑為110~120kWh/（m2·a），綜合建筑為20~35kWh/（m2·a），醫(yī)療衛(wèi)生建筑為95~115kWh/（m2·a）。受疫情影響，2020年度賓館飯店建筑和文化教育建筑的用電指標下降幅度較大，較2018、2019年度降低了40%~50%。2.2.2分項用電構(gòu)成根據(jù)國家建筑能耗監(jiān)測標準要求，能耗監(jiān)測平臺公共建筑的用電量應(yīng)劃分為動力、空調(diào)、特殊、照明插座4個分項用電指標?；?018~2020年度公共建筑用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)研公共建筑的總體分項用電構(gòu)成比例，見圖1；各類型調(diào)研公共建筑的分項用電構(gòu)成比例，見圖2。由圖1可知，在公共建筑總體分項用電量構(gòu)成比例方面，空調(diào)用電占建筑總用電量的比例最大，為40.02%；其次為照明插座用電和特殊用電，兩者占建筑總用電量的比例分別為33.59%和21.23%；動力用電占建筑總用電量的比例最小，為5.16%。由圖2可知，在各類型調(diào)研公共建筑分項用電量構(gòu)成比例方面，賓館飯店建筑、文化教育建筑空調(diào)用電占建筑總用電量的比例最大，為40.02%；其次為照明插座用電和特殊用電，兩者占建筑總用電量的比例分別為33.59%和21.23%；動力用電占建筑總用電量的比例最小，為5.16%。

2.3公共建筑分時段用電情況

2.3.1逐月用電指標基于2018~2020年度公共建筑的用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，以自然月份進行劃分，調(diào)研公共建筑的單位面積用電指標逐月分布情況，如圖3所示。由圖3可知，公共建筑的逐月用電情況呈現(xiàn)明顯的季節(jié)波動性，均以7月份最高，2月份最低。2018年度，監(jiān)測公共建筑的7月份用電指標為7.10kWh/m2，2月份用電指標為3.04kWh/m2，兩者比值為2.34。2019年度，監(jiān)測公共建筑的7月份用電指標為8.76kWh/m2，2月份用電指標為3.15kWh/m2，兩者比值為2.78。2020年度，監(jiān)測公共建筑的7月份用電指標為7.37kWh/m2，2月份用電指標為1.83kWh/m2，兩者比值為4.03。上述逐月用電量指標的差異是由于7月份作為室外平均氣溫最高的空調(diào)季，空調(diào)用電量最大，月度用電量最高，而2月份為非空調(diào)季節(jié)，且處于春節(jié)放假期間，建筑使用強度低，用電量相對較小，造成最大值與最小值之間差異較大。受疫情影響，2020年度年初監(jiān)測公共建筑的用電指標較往年水平降較多，因此7月份與2月份的用電指標差異進一步拉大。2.3.2工作日與非工作日用電指標根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)，2020年廣東省最高用電負荷出現(xiàn)在8月初，因此選取8月初室外溫度最高的一周（第1周），計算主要類型功能公共建筑工作日與非工作日的單位面積日均用電量，進行工作日與非工作日用電之間的差異情況分析。在該周中，調(diào)研公共建筑工作日與非工作日用電指標差異情況，如圖4所示。由圖4可知，政府辦公建筑、非政府辦公建筑與文化教育建筑工作日用電量遠大于非工作日，差異率均大于30%，反映了辦公、教育類建筑的用電周期性，主要是由于這三類公共建筑的人員與設(shè)備的用能強度與其運行日期關(guān)聯(lián)性極強。醫(yī)療衛(wèi)生建筑工作日用電量也多于非工作日，但相比于辦公建筑，其差異率稍小，約為20%，反映了衛(wèi)生類建筑運營的特殊性，非工作日仍有大部分區(qū)域持續(xù)運營（如急診、病房、周六門診等）。賓館飯店建筑、商場建筑非工作日用電量大于非工作日，但兩者差異很小，在10%以下，體現(xiàn)了商業(yè)建筑的連續(xù)營業(yè)特性。2.3.3晝間與夜間用電指標根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)，2020年廣東省最高用電負荷出現(xiàn)在8月初，因此選取8月初室外溫度最高的一日（5日），計算主要類型功能公共建筑單位面積逐時用電量，進行峰谷用電變化情況分析。在該日中，調(diào)研的主要類型功能公共建筑峰時段用電總量與谷時段用電總量比值，見表4，其逐時離差標準化用電曲線，如圖5所示。由表4可知，政府辦公建筑、商場建筑、文化教育建筑晝間與夜間用電的峰谷比較大，均大于5，削峰潛力大于其余類型功能的公共建筑，這與其間歇性運行模式有關(guān)。而非政府辦公建筑、賓館飯店建筑與醫(yī)療衛(wèi)生建筑可能是因為其夜景（外立面）照明系統(tǒng)長時間運行且室內(nèi)公共區(qū)域的照明系統(tǒng)24小時不間斷開啟，因此峰谷比較小，均小于3。由圖5可知，各主要類型建筑主要設(shè)備開機時間較為接近，在7:00~9:00之間，而由于運行模式不同，主要設(shè)備關(guān)機時間相差較大。主要類型建筑用能高峰持續(xù)時間一般在6~8個小時，商場建筑和賓館飯店建筑由于其營業(yè)特性，高峰持續(xù)時間較長，可達10~12個小時。主要類型功能公共建筑中，政府辦公建筑、非政府辦公建筑用電量峰值出現(xiàn)在9:00~12:00時之間，醫(yī)療衛(wèi)生建筑用電量峰值出現(xiàn)在11:00~13:00時之間，文化教育建筑用電量峰值出現(xiàn)在14:00~16:00時之間，賓館飯店建筑用電量峰值出現(xiàn)在16:00~18:00時之間，商場建筑用電量峰值出現(xiàn)在18:00~21:00。同時，主要類型功能公共建筑的谷值均出現(xiàn)在凌晨時段（1:00~6:00），可通過儲電、冰蓄冷等儲能技術(shù)將日間用電轉(zhuǎn)換到夜間，達到削峰填谷的作用。

3結(jié)論

本文通過對各類建筑的用電情況分析得出，在全年用電指標方面，商場建筑的單位面積年用電指標最高，為120~130kWh/（m2·a），文化教育建筑最低，為40~45kWh/（m2·a）。在分項用電量構(gòu)成比例方面，空調(diào)用電占建筑總用電量的比例最大，為40.02%；其次為照明插座用電和特殊用電，兩者占建筑總用電量的比例分別為33.59%和21.23%；動力用電占建筑總用電量的比例最小，為5.16%。公共建筑的逐月用電情況呈現(xiàn)明顯的季節(jié)波動性，均以7月份最高而2月份最低，兩者比值在2.5~4.0之間。政府辦公建筑、非政府辦公建筑與文化教育建筑工作日用電量遠大于非工作日，差異率均大于30%；醫(yī)療衛(wèi)生建筑工作日用電量也多于非工作日，但差異率稍小，約為20%；賓館飯店建筑、商場建筑非工作日用電量大于非工作日，但差異很小，在10%以下。政府辦公建筑、商場建筑、文化教育建筑晝間與夜間用電的峰谷比較大，均大于5；而非政府辦公建筑、賓館飯店建筑與醫(yī)療衛(wèi)生建筑的峰谷比較小，均小于3。主要類型功能公共建筑的峰值出現(xiàn)的時段差異較大，從中午到晚間均有出現(xiàn)，但谷值均出現(xiàn)在凌晨時段（1:00~6:00）。由于能耗調(diào)查并未覆蓋至珠三角地區(qū)的全部居住建筑與公共建筑，因此調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性和代表性可能會存在一定的問題，部分結(jié)論有待進一步的證實和研究。

作者：鄒曉銳 單位：廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司

公共建筑的應(yīng)用策略篇3

現(xiàn)有公共建筑供配電系統(tǒng)為交流系統(tǒng)，因其上級電源及末端負荷為交流設(shè)備。然而，隨著建筑光伏一體化的推廣應(yīng)用，公共建筑開始出現(xiàn)直流電源。此外，隨著電力電子技術(shù)快速的發(fā)展，常用設(shè)備如筆記本電腦、手機、LED照明、直流變頻空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)機房、電動汽車等實際均為直流供電，負荷側(cè)出現(xiàn)了大量直流設(shè)備[1-2]且具備全直流化的可行性。在此背景下，作為連接電源與負荷的供配電系統(tǒng)，若仍采用交流系統(tǒng)，則“發(fā)電–用電”環(huán)節(jié)需經(jīng)過“直–交–直”轉(zhuǎn)換，電能變換環(huán)節(jié)復(fù)雜。若采用全直流系統(tǒng)，則為“直–直”轉(zhuǎn)換，省去交直轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高能量轉(zhuǎn)換效率[3-4]。未來建筑電氣化趨勢也使得發(fā)展全直流建筑在節(jié)能環(huán)保方面具備更大優(yōu)勢。公共建筑多數(shù)業(yè)主單一，能源計量簡單，且末端用能設(shè)備大多統(tǒng)一管理，適宜作為全直流技術(shù)推廣示范載體。因此，以公共建筑作為切入點，研究適用于公共建筑的直流供配電架構(gòu)設(shè)計。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，一些國家已經(jīng)開展了建筑直流供配電的研究，提出了各自的建筑直流供配電概念和發(fā)展目標。文獻[2]提出了高壓、中壓、低壓的電壓等級序列及針對直流負荷集中區(qū)、工業(yè)園區(qū)、城區(qū)配網(wǎng)改造、可再生能源接入等應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。文獻[5]提出了直流配電電壓等級序列制訂的基本原則與主要約束條件，提出了從320kV到48V的直流配電網(wǎng)電壓等級序列；文獻[6]對建筑直流配電系統(tǒng)的電壓等級進行研究，從經(jīng)濟性、安全性和兼容性等方面提出了建筑直流配電系統(tǒng)的電壓等級，建議采用±10kV、±375V和DC220V配合的電壓等級方案。國內(nèi)直流示范建筑見表1。

2公共建筑直流供配電電壓等級確定設(shè)計

根據(jù)相關(guān)研究及示范項目，提出公共建筑直流供配電電壓等級序列可考慮750V–400V–240V–48V。具體考慮如下。

2.1750V

作為直流系統(tǒng)母線電壓，主要基于以下考慮。（1）考慮可再生能源、電動汽車及儲能系統(tǒng)接入。非車載充電機輸出電壓多為DC500V、DC750V，常見儲能系統(tǒng)雙向變流器直流側(cè)電壓范圍為500~850V，且750V為GB/T35727—2017《中低壓直流配電電壓導(dǎo)則》[7]推薦的標稱電壓。（2）考慮大功率直流負荷供電。成熟的大型直流負荷如變頻式離心機冷水機組、新風機組、冷卻塔、循環(huán)泵等，均為750V直流供電。

2.2400V

主要作為電源端與用電末端的中轉(zhuǎn)電壓及與三相交流的銜接電壓，并可向冰箱、電磁爐、電飯鍋、微波爐等中等功率直流設(shè)備供電。

2.3240V

大型公共建筑數(shù)據(jù)機房。數(shù)據(jù)機房供電標準電壓為240V[8-9]。數(shù)據(jù)中心240V高壓直流結(jié)構(gòu)簡單直觀[10]，兼容絕大多數(shù)IT設(shè)備的高頻開關(guān)電源，用電設(shè)備幾乎不用任何更改，推廣非常容易。

2.448V

作為照明、空調(diào)末端等小功率直流負荷供電電壓。且48V為安全電壓，可保證人身安全和設(shè)備安全。

3公共建筑直流供配電拓撲結(jié)構(gòu)確定

低壓直流母線的拓撲結(jié)構(gòu)主要有單母線結(jié)構(gòu)[11]、雙母線結(jié)構(gòu)[12-13]和分層式母線結(jié)構(gòu)[14]。不同的母線結(jié)構(gòu)具有各自的優(yōu)勢，適合于不同的應(yīng)用場合。公共建筑存在多個電壓等級，宜采用多層式母線結(jié)構(gòu)。通過合理設(shè)置電壓等級，盡可能對直流負載實現(xiàn)母線電壓直供。負荷供電需滿足GB51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》負荷分級及供電要求：一級負荷應(yīng)由雙重電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞；二級負荷宜由雙回線路供電；三級負荷可采用單電源單回路供電。上級電源若為中壓直流，則通過DC/DC設(shè)備，接入建筑；上級電源若為交流，則通過AC/DC設(shè)備，接入建筑。典型的公共建筑直流供配電拓撲如圖1所示。

4案例分析

以大同能源館為例，該建筑地上3層，地下1層，建筑面積約2.9萬m2。采用建筑光伏一體化技術(shù)、屋頂及立面鋪設(shè)光伏系統(tǒng)，裝機容量916kW。該公共建筑采用全直流供配電，直流負荷包括室內(nèi)照明、景觀照明、插座、展示大屏、數(shù)據(jù)機房、充電樁、空調(diào)負荷等，直流設(shè)計負荷1086kW。此外，配置有磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)750kW/1500kWh。項目為MW級低壓直流系統(tǒng)，末端直流負荷種類繁多。

4.1電壓等級

根據(jù)相關(guān)分析，該公共建筑的直流電壓等級序列宜采用750V–400V–240V–48V。（1）光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、電動汽車充電樁等直接接入750V直流母線，大型空調(diào)設(shè)備如冷水機組等也采用750V供電。（2）400V作為750V與48V的銜接電壓等級，750V經(jīng)400V轉(zhuǎn)換至48V。（3）末端照明、展示大屏、小型空調(diào)設(shè)備如風機盤管等采用48V電壓等級。（4）數(shù)據(jù)機房采用240V電壓等級供電。

4.2拓撲結(jié)構(gòu)

低壓直流配電系統(tǒng)尚處于無標準可依的研究階段，其拓撲結(jié)構(gòu)需綜合考慮負荷等級、現(xiàn)階段直流技術(shù)發(fā)展水平與后期運維難易程度來確定。現(xiàn)階段，低壓直流配電系統(tǒng)接地方式的確立、保護設(shè)備選型存在諸多待解決問題，近年來興起的固態(tài)直流斷路器，也存在分斷容量不斷、過負載能力不強等問題。低壓直流環(huán)境情況復(fù)雜多樣，安全保護問題顯得特別突出。同時，因直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異、直流電不存在自然過零點、直流線路阻抗小及直流設(shè)備一般對過電流（過電壓）更為敏感等原因，低壓直流供電系統(tǒng)的保護設(shè)計較傳統(tǒng)交流系統(tǒng)而言面臨著更多的挑戰(zhàn)[15-16]。若采用傳統(tǒng)單母線架構(gòu)，龐大的系統(tǒng)導(dǎo)致接地與保護設(shè)計復(fù)雜，設(shè)備選型困難，后期故障率高，故障后恢復(fù)困難。因此，本項目采用分布式多段母線架構(gòu)，將大系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)中又根據(jù)負荷等級采用單段或分段母線供電，降低設(shè)計難度及設(shè)備要求。（1）系統(tǒng)共5段母線，通過5臺雙向變流器連接至交流側(cè)380V。（2）子系統(tǒng)1由兩段母線構(gòu)成，母線間由聯(lián)絡(luò)柜構(gòu)成單母分段結(jié)構(gòu)，負荷包括一級負荷展示大屏、二級負荷照明并帶充電樁負荷。（3）子系統(tǒng)2由兩段母線構(gòu)成，母線間由聯(lián)絡(luò)柜構(gòu)成單母分段結(jié)構(gòu)，負荷包括一級負荷數(shù)據(jù)機房。（4）子系統(tǒng)3由1段母線構(gòu)成，負荷包括三級負荷空調(diào)負荷。該建筑供配電系統(tǒng)拓撲如圖2所示。將大系統(tǒng)分為小型子系統(tǒng)的設(shè)計思路，與現(xiàn)階段直流技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)，解決了大系統(tǒng)配置復(fù)雜、設(shè)備選型困難等問題，使供配電系統(tǒng)更加安全、靈活、可靠。

5結(jié)束語

分析了適用于公共建筑的直流供配電系統(tǒng)的架構(gòu)，包括電壓等級和拓撲結(jié)構(gòu)。采用靈活的電壓序列，有效滿足負荷、可再生能源及儲能系統(tǒng)的接入；根據(jù)負荷等級確定主接線方式，保證供電可靠性和靈活性。隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、直流負荷的增加及電動汽車的進一步普及，未來直流公共建筑的發(fā)展空間更加廣闊。

作者：林方 王志 武艷麗 唐泊洋 梁征 付俊華 單位：北京新城綠源科技發(fā)展有限公司 北京建筑技術(shù)發(fā)展有限責任公司

公共建筑的應(yīng)用策略篇4

從建筑工程建設(shè)角度分析，現(xiàn)場作業(yè)所包括的工作內(nèi)容較多，為保證整體施工質(zhì)量，還需加大新技術(shù)、新材料的應(yīng)用力度，在大型公共建筑工程項目建設(shè)過程中，如施工建設(shè)存在隱患問題，則后續(xù)投入使用可能會發(fā)生坍塌風險。在大型公共建筑施工開展過程中，高大模板施工技術(shù)已成為控制的重點，若想切實保證技術(shù)的應(yīng)用的效果，需要從支撐系統(tǒng)方面入手，綜合項目的實際情況對設(shè)備與技術(shù)進行配置，提高施工建設(shè)整體質(zhì)量，避免風險問題的發(fā)生，推動現(xiàn)代建筑工程實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在大型公共建筑不斷建設(shè)的背景下，高大模板施工技術(shù)的應(yīng)用成為了重要組成部分。

1大型公共建筑施工中高大模板施工技術(shù)概述

1.1大型公共建筑施工概述

大型公共建筑的綜合性與功能性較強，通常面積超過20000m2以上，常見類型如綜合商場、寫字樓、商業(yè)樓、醫(yī)院、院校等，所涉及的內(nèi)容復(fù)雜，在實際施工中如控制不當，可能會引發(fā)嚴重的風險問題，且由于項目在施工中所涉及的金額較大、周期性較長，如某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差則會對整體造成影響，埋下風險安全隱患，如圖1所示。因此，在項目施工建設(shè)過程中，需要結(jié)合實際預(yù)先對當前項目的情況進行細化分析，從細節(jié)入手設(shè)定方案，包括施工準備、材料應(yīng)用、技術(shù)選擇、人員規(guī)劃、現(xiàn)場監(jiān)督等方面，保證施工技術(shù)能夠合理利用，降低意外事故發(fā)生的概率[1]。

1.2高大模板施工技術(shù)概述

高大模板是現(xiàn)階段大型公共建筑施工建設(shè)中常用技術(shù)之一，其在實際應(yīng)用中有著較大的優(yōu)勢，合理執(zhí)行相關(guān)工作能夠提高整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定，為此必須要對此方面加大關(guān)注力度，有效規(guī)避風險問題。高大模板的自身體積較大，施工中可以直接進行安裝，通常情況下整體的體量較大，混凝土構(gòu)件模板支撐高度≥8m；荷載＞15kN/m2，若想使其充分發(fā)揮出自身的支撐作用，要求每一個環(huán)節(jié)都必須有相關(guān)負責人批準，以此保證所有環(huán)節(jié)都能安全可靠，使施工全過程能夠處于穩(wěn)定的狀態(tài)。同時，合理應(yīng)用該技術(shù)能夠有效減少工程投入，使公共建筑獲得更大的經(jīng)濟效益與社會效益，在最大程度上滿足發(fā)展需求。

2大型公共建筑施工中高大模板體系構(gòu)造

2.1一般搭設(shè)體系

在大型公共建筑施工中，基本會選用一般搭設(shè)體系，主要可以將其劃分為輪扣式鋼管模板以及扣件式鋼管模板，二者在應(yīng)用前皆需要根據(jù)當前項目的各項參數(shù)進行設(shè)計，需要注意在直線上預(yù)先找出支點，保證后續(xù)安裝的整體效果，加快項目的建設(shè)進程。首先是輪扣式鋼管模板，在施工前需要預(yù)先通過計算得出承載力要求，結(jié)合施工圖紙進行規(guī)劃，跨度＞4m應(yīng)設(shè)置起拱，以此避免在后續(xù)施工中發(fā)生問題?？奂戒摴苣０逋ǔＰ枰崆矮@取參數(shù)，在整合工程要求后如采取臨時固定則模板間距需要控制在3m以內(nèi)，安裝中可以站在下層模板上拼裝上層模板，控制起拱高度在全跨長度的1/3000~3/3000范圍內(nèi)，如＞3m則要注意采取加強措施，避免后續(xù)施工發(fā)生風險問題。

2.2立桿與其他桿件

立桿與其他桿件都是高大模板施工中得到重要組成部分，如建筑層高為5~15m可以最頂布局兩個水平拉桿，注意控制不同立桿之間的距離，要求整體貫通拉結(jié)支架。如大型綜合建筑的層高≤5m，則加密區(qū)需要在豎向設(shè)置加密水平桿，分析出立桿在水平及豎直方向的偏差情況及偏差，隨后需要沿梁底的縱向和橫向在支撐架設(shè)置加密立桿，立桿垂直度控制可參照表1。

2.3支撐架設(shè)置

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周邊拉結(jié)是保證高大模板施工質(zhì)量的前提條件之一，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)建設(shè)情況合理選擇，工作開展中應(yīng)針對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體系進行分析，確保不同區(qū)域內(nèi)均有橫、縱雙向的模板。大型公共建筑高大模板周邊拉結(jié)構(gòu)造應(yīng)優(yōu)先布置水平剪力撐位置，以實現(xiàn)支撐控制，周邊拉結(jié)構(gòu)造也可以加設(shè)短的水平桿，在施工前需要進行檢查，水平桿端部設(shè)置可調(diào)底座和可調(diào)托撐，以此連接支撐架和既有結(jié)構(gòu)，在支架搭建過程中根據(jù)環(huán)境情況設(shè)置橫向掃地桿，控制豎向連接的間隔在2步以內(nèi)，連接間隔則控制在8m以內(nèi)，避免后續(xù)施工出現(xiàn)風險問題。

3大型公共建筑施工中高大模板施工要點

3.1設(shè)定規(guī)劃方案

為了契合大型公共建筑的實際需要，在施工前應(yīng)進行詳細規(guī)劃，結(jié)合實際采用適當參數(shù)值提高后續(xù)信息計算的精確度，避免在應(yīng)用過程中發(fā)生風險問題。同時，為了能夠保障高大模板支撐體系施工安全，在高大模板的特定設(shè)計中，需要預(yù)先檢查影響彎曲和穩(wěn)定水平強度的各類外在因素，避免因此而造成施工安全性產(chǎn)生重大影響[3]。

3.2支撐架搭設(shè)

支撐架搭設(shè)是高大模板施工的基礎(chǔ)，在實際執(zhí)行中需要預(yù)先判斷當前情況選擇體系，及時測量出元件豎直方向的剪力撐，全過程必須要確保元件對接的合理性，鞏固支撐架的承載力參數(shù)，避免水平桿、立桿處于同一框架。同時，為了能夠提高整體建設(shè)質(zhì)量，要結(jié)合實際情況進行分析，包括預(yù)制梁、預(yù)制柱剛性及元件的剛度參數(shù)等，控制間隔參數(shù)為＜4.4m，寬度參數(shù)需控制在＞6.0m，待實際作業(yè)時確定支撐架的連接結(jié)構(gòu)，保證設(shè)計模板的剪力撐功能符合要求，如圖2所示。

3.3澆筑施工方向

在高大模板澆筑是整體建設(shè)的重要組成部分，如此環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則會對大型工建筑的質(zhì)量造成嚴重影響，為了能夠避免因為結(jié)構(gòu)不對稱而增加荷載，需要注意監(jiān)控架體的穩(wěn)定性，在施工前詳細確定相關(guān)參數(shù)，所涉及到的所有信息必須要準確進行記錄。為了能夠有效防止混凝土澆筑方向呈不對稱性，高大模板澆筑施工還應(yīng)加強對框架穩(wěn)定性的監(jiān)測，控制被泵送的混凝土樁的高度，如發(fā)現(xiàn)澆筑區(qū)域如出現(xiàn)異常情況則需要進行調(diào)整，避免因此而引發(fā)風險。

4高大模板施工技術(shù)在大型公共建筑施工中的應(yīng)用策略

誠毅圖書館位于杏林灣路以北、和新路以西，總用地面積24279.538平方米，總建筑面積98953.66平方米（其中：地上58563.57平方米，地下40390.09平方米），地上六層，地下兩層，建筑主體高度31.3米。工程概算總投資3.9332萬元（不含室內(nèi)精裝修），室內(nèi)精裝修投資概算1.5778萬元。地下室二層為機動車庫與書城地下室二層停車場相連。地下室一層為圖書館專用停車場，另有地下餐飲、商業(yè)和書庫等后勤用房。一層為報告廳、門廳、中庭大廳、兒童閱覽室和無障礙閱覽。二——五層為各類閱覽室，中庭自底層通高至五層，頂部設(shè)置可開啟采光頂。圍繞中庭布置創(chuàng)新閱讀體驗館、電子閱覽以及專題閱覽區(qū)。六層為辦公區(qū)、培訓教室、編目中心等。下面以該工程為例分析技術(shù)的應(yīng)用策略。

4.1施工前準備

4.1.1測量放線測量放線的目的是結(jié)合相關(guān)指標參數(shù)確定后續(xù)施工建設(shè)方向，為此上述工程要求在施工建設(shè)前完善現(xiàn)場的清理工作，在實際工作開展中必須要保證技術(shù)的規(guī)范性，要求采用高精準度的經(jīng)緯儀確定位置，隨后預(yù)先利用墨線彈出測量圖紙的實際情況，精準分析出大型綜合建筑的高程參數(shù)，將其應(yīng)用至模板的安裝過程，能夠高效區(qū)分軸線和模板的重要管線，利于提高測量的準確性。同時，測量放線還能夠起到校對、檢測的作用，避免后續(xù)施工出現(xiàn)偏差。4.1.2技術(shù)準備上述工程在施工之前，要求根據(jù)現(xiàn)場需要制定的施工計劃，弄清每個連接的技術(shù)要求，專家論證主要分析報告的各個方面，在下達任務(wù)后必須執(zhí)行各個子項目的技術(shù)細節(jié)，現(xiàn)場組織安全管理必須進一步優(yōu)化，在經(jīng)專業(yè)審查后調(diào)整當前方案中存在的各類缺陷，全部結(jié)束后由負責人簽字確認，根據(jù)計劃的內(nèi)容實施該項目，以此防止因技術(shù)準備而埋下隱患問題[4]。4.1.3模板加工高大模板支撐的安裝是一個綜合工程，對員工高度專業(yè)技能要求較高，上述工程在實際執(zhí)行中預(yù)先對支撐模式進行測試進行分析，結(jié)合項目篩選、管件配置模式，嚴格按照施工計劃中規(guī)定的標準進行工作，保證中軸所用的架體結(jié)構(gòu)為“扣件式”模型，并在加工中要求操作人員按照規(guī)程執(zhí)行。

4.2高大模板設(shè)置

在水平桿之間有一定的間隔注意單杠的上下移動方向，臺階之間的距離被控制在約1200mm，水平條與豎直條之間的角度保持垂直，通過豎立提高系統(tǒng)的支撐強度。同時，要求考慮每個連接的通信關(guān)系，將水平支柱和轉(zhuǎn)塔連接到屋頂塔，塔架連桿長度要求＞700mm，緊固件的數(shù)量＞3個，最后結(jié)合實際檢查尺寸系數(shù)，從而滿足項目計劃的施工標準要求。

4.3高大模板安裝

針對上述工程項目，要求以實際情況為基礎(chǔ)進行梁模板施工安裝，梁底小橫木的搭設(shè)需要確保間距符合工程模板設(shè)計要求，腳手架的安裝搭設(shè)需要符合當前模板施工實際需求，針對大小龍骨要嚴格按照相關(guān)模板設(shè)計要求，符合《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》，以此為后續(xù)施工技術(shù)的實施奠定基礎(chǔ)。設(shè)置膠合板模板不存在縫隙，距離設(shè)定為450mm左右，鋪設(shè)膠合板逐步從邊緣到中心延伸，安裝結(jié)束后要求進行施工校正，從而提升建筑的施工質(zhì)量。

4.4混凝土澆搗控制

在開展?jié)矒v工作之前，制定科學合理的施工設(shè)計方案，每根立桿底部設(shè)置寬度≥200mm、厚度≥50mm、長度≥2跨的木墊板，采用分層澆筑方式提高支架的應(yīng)用效果，從模具到頂部的澆注一次性完成，避免工程建設(shè)過程中出現(xiàn)超荷載的現(xiàn)象。厚度＜30cm，隨后檢查支撐、模板和加固物的穩(wěn)定性防止裂縫，達到設(shè)計要求的75％后拆除模板并灑水，從而保障工程的建設(shè)質(zhì)量[5]。

4.5后續(xù)運用和查驗

高大模板施工技術(shù)必須確定下部支撐體系，要求桿身的底部不能處于浮動狀態(tài)，實際施工不應(yīng)超過大型模板支撐系統(tǒng)設(shè)計的荷載要求，以此保證工程施工建設(shè)的整體效果，延長建筑的使用壽命。同時，在長模板的支撐系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，要求進行多方面檢查，包括拉鏈足夠牢固而不松動；螺釘?shù)耐怀鲩L度契合；回填底部則需要與實際相符；軸距與尺寸與圖紙相符，以此提高整體的建設(shè)質(zhì)量。

5結(jié)語

高大模板的建筑技術(shù)涉及很多內(nèi)容，在施工過程中需要重視質(zhì)量控制，結(jié)合工程實際情況設(shè)定相關(guān)措施，嚴格控制材料質(zhì)量，管理施工安全和質(zhì)量問題，以此滿足群眾對建筑的需求。

作者：林輝 單位：廈門市東區(qū)開發(fā)有限公司