双碳目标下既有建筑电气改造设计思考

双碳目标下既有建筑电气改造设计思考

张小波

甘肃导航标建设工程有限公司 甘肃 730070

摘要：本文章主要是根据某办公楼改造医养建筑为例，对既有建筑电气改造设计的要点施工要领进行了剖析；利用BIM技术，可以有效地克服其在改造期间当中数据继承、净高度控制等困难；阐明了该工程的低碳化改造电气设计实施计划。

关键词：双碳；既有建筑；电气改造设计

目前既有建筑在电气设计过程当中，仍然存在的一些相关问题，这其中主要概括了建筑功能的一些相关变化，用土地性质的一些变化，新与旧规范的有效的更替，新旧产品之间的兼容，历史图纸资料缺失，施工中出现一些偏差，成本控制方面上等等。同时，在低碳建筑的设计过程当中，也有较多的节能改造空间，本文章主要是根据某建筑改造医养建筑项目为例，剖析了既有建筑在电气改造设计过程当中存在的一些重难点。

一、项目工程概况及设计资料收集

本工程原为某市办公楼，位于一家三甲医院附近，目前改造为一家医院附属的老年医院，为一家以医院养老为主的建筑，建筑的主体高度和主体框架不改变，除了地下停车场(包括人防)，其他的功能和布局都进行了改造，并对改造进行了加固和升级。并在总平面中增加了一个立体的停车场，以达到停车的需要。由于年代太过久远，只有图纸，而且既有建筑物的实际数据与图纸有很大的出入。因此，项目团队在对改造进行了建筑体的3D扫描后，采集了精确的现场数据资料，制作了一个点云的模型，供工程人员参考[1]。

二、既有建筑供电方案改造

在既有建筑中，既有建筑的电力负荷级别以第二级为主，改造后的既有建筑具有更多的一阶负荷，且负荷级别和用电容量都得到了极大的提高，原有的电力供应模式无法适应既有建筑的需要。经过与客户及建筑工程师的协调，电力设施用房进行了改造，从既有建筑内变电室变为低压进电室，在户外总平面独立设置设备用房(内设有高低压配电室、柴油发电机房、泵房、污水处理压滤机房、负压机房等医疗燃气用房，等等)，设备用房位置设置靠近主体建筑，最大限度减少电缆供电距离，减少耗材及能耗。既有建筑将10 kV的高压电源引入到新院区的高压配电房，并将10 kV的电源引入到新院区的低压配电房中，将直流电压从一条单母线切换到双路高压电源。

三、既有建筑空间净高控制

在改造设计的过程当中，相关的工作人员应要尽可能减少桥架的一些相关数目，比如：智能桥架，这就使得工作人员应要尽可能地运用各个桥架之间的加隔板，并在净高极低的地方，与建筑工程人员进行交流，并将一些小管子穿过横梁。在机电一体化的工程中，提前将支吊架的安装间距进行了充分的规划，并运用BIM技术进行了细致的布置和详细的施工。在BIM中，设计者可以精确地反应出开孔的大小和部位。为防止工程设计中出现的偏移和对主体的损坏，工程采用AR技术，通过安装在工地上的装置，可以看见BIM中的数字孪生模内中的梁位1：1投影在同一地点的结构梁，其上的孔洞清晰可辨，不会有任何的误差。

四、项目低碳化改造的电气设计

由于现有技术的限制，既有建筑工程的节能方面仍有许多缺陷，因此，改造的设计过程当中，应该更加重视低碳设计，例如运用建筑结构来扩大可持续能源的使用范围，使用新型的节能设备，对机电设备进行智能控制等。

该工程将利用可再生能源进行分散式光伏发电。通过对建筑物质的日照分析，选择了在10：00~15：00阳光最大的屋面上安装光伏组件，光伏组件由单晶体硅电池板和透明玻璃面板组成，模块并联接后将逆变器接入到电网中，安装光伏发电系统，采集环境质量、逆变器等信息进行详细的剖析。同时，变压器按医疗用电器的负载进行容量和容量，并选用了节能型的变压器；使用LED节能灯和智慧灯，在地下停车场安装一氧化碳监测系统还要联动排风机。在会议区等人口稠密场所安装CO2监测系统，并与空调器新风机相连接[2]。

在既有建筑内部安装改造中，通过安装式内部装饰，将电气管道和主要建筑进行管道分开，并在总成部分(吊顶、内隔墙、架空地板)内铺设电气管道，并减小了开槽孔。病房和洗手间的结构采用同样的模数，利用BIM技术对装配式病房、卫浴进行标准化的深化，并精确地确定了各部位的孔、线走向。建立一套完整的能源管理体系，精确地记载各种能源消耗，并利用能量分析来减少不必要的能源费用，并与二氧化碳的排放量相配合，把能源的资料转化为可跟踪的二氧化碳排放量。

五、既有建筑防雷系统改造

建筑物防雷电体系基于既有建筑隐蔽式避雷系统的根本上，并根据其外形特征对其进行了防雷设计。如1、2级场所等电位设备，如需要等电位的场所，应安装等电位箱，由于既有建筑主体结构的限制，应将地线铺设在-25X4镀锌扁钢敷设于架空地板，或铺设建筑级的平面上。在建筑的周围增加人工的接地体，经过测量，其接地电阻值低于1欧姆，符合技术规范的规定。

六、既有建筑消防系统改造

本次改造不包括地下停车场(包括人防)，原有的电气系统不发生变化。改造区设有独立的防火分区，对火灾自动报警器等进行了再设计，以防止老、新的产品兼容，改造后的消防与原有的灭火设备彼此分离，分别设有不同的消防主机，并分别置于消防控制室，并进行统一的管理。通过改造的灭火应急照明系统，安装集中电源集中控制型电源系统

[3]。

七、配电系统

新、老配电箱的图纸要清晰，使用原来的配电箱时，要核对原来的设计容量，以保证其增加的需要；现有配电线路、改造新增、改造修改等都要在图纸中标注清晰。配电网作为电气设计的核心和灵魂，既要保证用户的正常工作，又要保证其经济性和安全性。线路的布置直接影响线路的损耗和终端供电装置的压降，尽可能地减少线路的布置，尤其是改造线路，在充分发挥现有线路的前提下，还要根据现场的具体条件进行规划。实例表明，该项目的改造区域在既有建筑2楼，是一个局域改造。改造后的分配方式为：照明、插座、空调、弱电设备的功率为154 kW(改造区域采用原来的空调主设备，终端空调功率为24 kW；20 kW的微弱电力装置)；游泳池设施160千瓦；厨房用具100千瓦的功率；上述装置的总功率为414 kW，在计算了需求因素后(改造区域的建筑区域大约为4000立方米，灯具和插座需求因子为0.75)；空调，泳池，弱电机房的需求因子都是1.0；厨房需求因子为0.5)，合计功率为336 kW。但现有的既有建筑仅有290 kW的功率，无法达到实际应用的需要。由于厨房和水池耗电较多，而且以后会因工厂搬迁而增加的设施容量，为了确保电力供应的可靠，餐厅和水池分别提供电力。经与甲方及商场管理方沟通，经公司同意扩建，并依规划的三条供电线路，分别供应泳池、厨房及其他用电。改造区域一楼新建了两个加压通风室(二楼改造区的紧急逃生梯)上部防火配电箱设在建筑屋顶，按照客户的原设计图纸，从建筑屋顶开始，由建筑屋顶沿着电缆竖井到二层，然后通过原有的防火线槽至二层改造区域，后在改造区域增设防火线，最后到达一层的正压送风室。经过实地勘察，发觉从缆绳垂直向下延伸到邻近的改造区域是孩子王童乐园，如果将天花板上铺设的缆索拆下，将会对原天花板的承载量造成一定的影响，为了安全起见，缆索线路从垂直井口一直延伸到一楼的物业区域，然后从防火线路走向终端配电柜。变更后的光缆铺设方式，在提高光缆购置费用的同时，也消除了今后存在的安全问题。

总结

综上所述，根据双碳目标规划的新形式下，既有建筑的电气改造设计应主要是以低碳节能为关键。同时，并良好的应用节能设备、机电控制节能、智慧能源综合管理与分析等一些方面上的技术方法，并可在各种建筑类型的工程中推广使用。

参考文献

[1] 方雅君. 双碳目标下既有建筑电气改造设计思考[J]. 建筑电气，2022，41(3)：27-31.

[2] 熊小俊. "双碳"目标战略下的既有改造设计——电能质量提升与保护电器设置[J]. 智能建筑电气技术，2021，15(6)：48-51.

[3] 孙雪虹. 关于既有建筑改造工程中电气设计若干问题的探讨[J]. 电气应用，2021，40(5)：72-75.