本文转自《建筑创作》2024年第5期摘要：

在我国“双碳”发展战略背景下，建筑节能标准逐步提高，在超低能耗住宅中，机电能耗控制系统的设计不仅要符合居住环境参数指标，还要符合当地政府制定的有关节能建筑的标准和实施细则。本文结合工程案例，从管线敷设、智能外遮阳、能耗监测、新能源利用等角度对超低能耗住宅建筑电气设计内容加以阐述。

关键词：超低能耗住宅；电气设计

正文：

一、项目概况

本项目实例是某地产公司开发的超低能耗住宅小区，位于内蒙古自治区呼和浩特市，是严寒地区超低能耗居住类建筑。总建筑面积约8万㎡，其中地上建筑面积约6.4万㎡，地下建筑面积约1.6万㎡。小区内包括11栋一类高层住宅楼、地下车库以及其他配套建筑。项目经测评能效指标为：建筑能耗综合值56kWh/(㎡·a)、供暖年耗热量6.75kWh/(㎡·a)、供冷年耗冷量4.2kWh/(㎡·a)，获得中国建筑节能协会颁发的超低能耗建筑认证证书及设计标识。

二、超低能耗住宅的优势

超低能耗住宅是指适应气候特点和场地条件，通过主动技术措施，最大限度地提高能源设备和系统效率，充分利用可再生能源，以最少的能耗提供舒适的室内环境，其室内环境参数和能效指标符合相关标准规定的住宅建筑。超低能耗住宅通过被动式设计，能够最大限度地降低建筑采暖、空调和照明的需求。超低能耗住宅通过将建筑结构保温、隔热、气密性能提高，对主动式能耗的依赖降到最低，从而使建筑达到节能90%以上的目标，比我国现行建筑节能75%的标准要高出许多，节能效果显著。相比于常规住宅，超低能耗住宅建筑具有超低能耗、超微排放、超高舒适度等优势。

三、管线敷设

在一般建筑的设计中，电气管线通常就近就便敷设，数量多且分散的管线穿过超低能耗建筑的气密层会产生热桥，如底层顶板、顶层屋面、外立面等部位。为减少热桥，本项目在配电线路设计时采取以下措施：首先，让电缆保护管集中穿越气密层并用密封胶封堵。以照明系统为例，将各塔楼公区照明配电箱设在B1层配电间内，B1层照明划分为独立回路配电，不向首层上引管线，地上楼层的照明管线在电井内穿保护管集中穿越气密层，管线安装完成后封堵；其次，由室内引向室外的电线保护管选用导热性较低的PVC管，电线保护管穿外墙做法见图1。

图1 电线保护管穿外墙做法

四、智能外遮阳

传统外遮阳设备仅具有阻挡太阳直射的功能，而对太阳能和天空辐射没有更好的利用。智能外遮阳系统主要采用选择透过性外遮阳，按照与太阳的高度角和方位角实时合理地调节遮阳角度，以做到在夏季引入天空的冷辐射，并遮蔽太阳直射，在冬天则反之。本项目在住宅楼的东西向外窗设置智能外遮阳系统，外遮阳设备由电机驱动、智能感应控制，可根据阳光照射强度及其角度变化，自动升降百叶和调节百叶角度，调节入射光线角度和光通量。例如在夏天需要制冷时，智能外遮阳设备在太阳光辐射到达玻璃前，将其遮挡在外；在大风、雨雪等天气时，遮阳设备自动收起，保证在室内得热减少时不降低采光效果，避免出现此消彼长的能耗问题。

五、能耗监测

本项目按照被动式超低能耗绿色建筑技术导则的要求，设置了一套能耗监测管理系统，对公共区域、典型户型的耗电量、用水量、空气质量等进行监测，以实现超低能耗的目标。能耗监测管理系统由能效管理平台、数据采集存储系统、数据采集单元、通讯设备和多功能智能型仪表组成。按照不同采集信息类型，本项目设置水、电、空气质量三类数据信息采集单元。终端信息采集设备采用RS485通讯、MODBUS协议的智能型远传仪表，读取电耗、用水量和空气质量的数据并通过网络传送至上级数据采集处理系统。1#~11#住宅楼的公共区域均设置智能远传电表进行详细的分类分项用电计量，如公区照明插座、应急照明、管道电伴热、电梯及消防电梯、其他动力设备、太阳能光伏等。

同时选取1#住宅楼的1层、11层、22层不同朝向的12个户型作为典型户型，对户内的照明、插座、厨卫、环控一体机、电采暖等用电量进行分项计量，同时监测典型户型的用水量和空气质量。能耗监测管理系统平台设在1#楼首层，可准确及时地获得公共区域及典型户型的能耗数据。

这些数据可对住户开放，有助于住户明确自身的用能水平、提高公共节能意识。对于物业管理部门，能耗数据可互相借鉴，及时发现异常情况和潜在风险，更细致地把握不同公用设施用电项目和用电行为的能耗情况，提高管理水平。同时，还可以了解超低能耗建筑的实际能耗情况，为超低能耗建筑运行的后续优化提供基础数据，并对超低能耗建筑的实际使用效果进行评估。

六、新能源利用

超低能耗建筑通常采用多种策略和技术手段来利用新能源，如设置太阳能光伏电池板、太阳能热水器、风力发电装置等，将太阳能、风能等清洁的可再生能源转化成可供建筑物使用的电能或热能。同时，建筑还可以结合地形条件，利用地源热泵等技术，从地下或水体中吸收热能，为建筑提供供暖或制冷。本项目设置太阳能光伏系统，在各住宅楼屋面可利用位置采用钢支架铺设太阳能光伏板，光伏控制柜就近设在屋顶的电梯机房内，电缆经强电井引下至地下一层配电间内的并网柜。

本项目光伏系统主要为住宅楼内的公共照明供电，通过合理设计和布局，可以实现楼内公共照明的能源自给自足，减少对传统电网的依赖，降低能源成本和碳排放。此外，还可以在屋顶、平台等区域安装导光管系统，改善地下车库等地下空间的采光。通过利用自然光照明，减少照明光源的使用。导光管系统在减少碳排放和环境污染的同时，还能显著降低地下车库的照明能耗，节能环保效益好，其效果显著。在实际应用中，可以通过对比使用导光管系统前后的能耗数据，评估系统的节能效果和对环境的贡献。

结语：本文通过上述工程实例，介绍了超低能耗住宅的电气设计内容。超低能耗住宅通过被动式设计能够最大程度地降低对能源的消耗，在未来将面临巨大市场需求和广阔发展前景。在今后的电气设计中将逐步完善管线气密性、立面外遮阳、能耗监测系统、光伏建筑一体化等措施，探索更先进的技术路线，挖掘更多可再生能源技术，实现资源的有效利用、能源的节约和环境的保护，为人们创造更美好的居住环境。