高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術(shù)要點探討

【摘 要】在對高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的主要內(nèi)容進行簡單闡述后，對供配電系統(tǒng)的總體規(guī)劃節(jié)能設計體系進行了探討。最后，結(jié)合自我多年實際工作經(jīng)驗，對高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計過程中，配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟優(yōu)化選型設計、照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計、以及電機拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計等節(jié)能設計技術(shù)要點進行了詳細分析研究。

【關鍵詞】高層建筑；供配電系統(tǒng)；節(jié)能優(yōu)化設計

高層復雜建筑如大型寫字樓、娛樂場所、商場、購物中心等，其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)較為復雜，用電設備種類較多，主要包括大量的機械動力設備（如：水泵、電梯、空調(diào)等）、電氣設備（如：配電盤柜、配電開關等）、照明系統(tǒng)（如：工作照明燈具、應急照明燈具、控制系統(tǒng)等）、以及完善消防報警安防系統(tǒng)（如：火災報警系統(tǒng)、雨霧噴淋系統(tǒng)）等，這些系統(tǒng)在正常運行過程中，不僅對供配電系統(tǒng)電氣性能要求較高，同時也是建筑電氣系統(tǒng)中的一個重要用電大戶，其能耗相當高，節(jié)能潛力非常大。據(jù)相關文獻研究及實踐工作經(jīng)驗可知，在綜合性高層樓宇建筑中中央空調(diào)和通風空調(diào)的能耗約占整個建筑電氣能耗的35.8%，而照明系統(tǒng)能耗約占整個建筑電氣能耗的33.5%以上。因此，如何采取合適建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)措施，推動綠色智能建筑工程的建設發(fā)展，已成為建筑節(jié)能研究的重點，尤其是建筑電氣研究的核心內(nèi)容，具有非常大的工程實踐應用研究價值[1]。

1.高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計主要內(nèi)容

在高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計過程中，其節(jié)能降耗設計主要內(nèi)容包括以下多個方面的內(nèi)容，即：

（1）供電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計（主要包括:樓宇建筑系統(tǒng)用電負荷詳細統(tǒng)計計算、供配電系統(tǒng)無功動態(tài)補償策略、供配電系統(tǒng)諧波的綜合治理方案設計、以及供配電系統(tǒng)中具體用電設備供電方案的優(yōu)化節(jié)能設計等）；

（2）照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計（主要包括：照明供電系統(tǒng)的優(yōu)化設計、照明燈具節(jié)能的優(yōu)化選型設計、照明控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計、以及照明聯(lián)動操控的節(jié)能控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計等）；

（3）電氣設備用電方案的優(yōu)化節(jié)能設計（主要包括：電機拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計、空調(diào)系統(tǒng)變頻調(diào)速的優(yōu)化節(jié)能設計、給排水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計、以及深井電梯的回饋制能優(yōu)化節(jié)能設計等）；

（4）新能源綜合利用的優(yōu)化節(jié)能設計（主要包括：太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、冰蓄制冷、水源熱泵、熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)等再生能源系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計）。

2.高層建筑供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃節(jié)能設計方案

在進行高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃設計過程中，首先應充分統(tǒng)計建筑內(nèi)容用電負荷類型、容量等數(shù)據(jù)信息，在進行有效用電等級劃分和整理后，充分考慮整個供配電系統(tǒng)的整體供電方案、供電距離等因素。其次，在確定高層樓宇建筑供配電方案時，要從供電方案清晰明了、簡單可靠、操作維護方便等方案進行方案設計[2]?？偨祲鹤兣渌牟荚O位置選擇應盡量靠近整個高層樓宇用電負荷中心部位，以縮短供電系統(tǒng)的供電半徑，降低供配電系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的線路損耗，提高供配電系統(tǒng)供電可靠性、供電質(zhì)量、以及節(jié)能降耗水平。最后，要對結(jié)合用電負荷總量、供配電方案等對變壓器容量、臺數(shù)、型號，以及供電線路型號、截面、敷設方式等進行詳細的優(yōu)化選型設計，設計出能夠隨季節(jié)性負荷變化而動態(tài)調(diào)節(jié)的供配電方案，有效提高配電變壓器的節(jié)能經(jīng)濟運行水平，降低變壓器運行能耗，提高供電線路供電功率因素，達到節(jié)能降耗的目的。

3.高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計技術(shù)要點

3.1 配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化選型設計

變壓器的節(jié)能經(jīng)濟運行要綜合考慮綜合投資和年耗電量等多個因素，從大量實踐工作經(jīng)驗可知，較為經(jīng)濟合理的配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型設計，是根據(jù)配電變壓器的投資回收年限來確定配電變壓器的型號，其可以用配電變壓器的投資費用價差與年耗電的電費價差來獲得，具體表達式為：

在進行配電變壓器經(jīng)濟節(jié)能優(yōu)化選型設計時，其節(jié)能經(jīng)濟回收年限應嚴格，按照2006年各省發(fā)布的《節(jié)約能源條例》中相關技術(shù)規(guī)定要求。通常配電變壓器經(jīng)濟節(jié)能優(yōu)化設計過程中，其計算投資回收年限應不超過5年，而其最大投資回收服役年限不得超過7年。

在配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型設計時，應根據(jù)高層樓宇建筑實際用電負荷需求，按照略高于配電變壓器最佳負荷率來進行配電變壓器容量選擇，通常應設置配電變壓器負荷率在70%左右較為節(jié)能經(jīng)濟合理。在配電變壓器型號選擇過程中，應優(yōu)選空載損耗、負載損耗等均較小的節(jié)能性變壓器。如：對于容量均為315kVA的10kV配電變壓器而言，S13節(jié)能型配電變壓器與常規(guī)S7配電變壓器相比，其負責損耗由S7的4812W有效降低到3638W；空載損耗則由771W降低到339W。在配電變壓器優(yōu)化選型設計中，優(yōu)選三角形立體卷鐵芯高效節(jié)能經(jīng)濟型配電變壓器來代替常規(guī)插片式高能耗配電變壓器，不僅可以有效提高建筑供配電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率、降低配電變壓器的運行能耗，同時還可以降低配電變壓器空載電流延長配電變壓器的綜合使用壽命。

3.2 建筑照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計

對于熒光燈、高強度氣體放電燈等燈具型號優(yōu)化選型設計時，其燈具效率應滿足GB 50034-2004《建筑照明設計標準》中第3.3.2條中的相關技術(shù)要求，同時應嚴格控制照明系統(tǒng)方案的節(jié)能降耗技術(shù)指標。智能化自動化建筑照明控制系統(tǒng)的合理采用，是高層樓宇建筑照明系統(tǒng)工程節(jié)能降耗的主要技術(shù)措施，將智能自動化優(yōu)化調(diào)控技術(shù)與建筑照明性能有機結(jié)合起來，一方面可以大幅度提高建筑照明系統(tǒng)的照明質(zhì)量水平，提高建筑照明的人性化智能自動化服務水平；另一方面，智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)照明場所的溫度、濕度、光照等條件，進行系統(tǒng)智能分析，從而制定高效節(jié)能經(jīng)濟的照明調(diào)控方案策略，使建筑照明系統(tǒng)調(diào)控更為精細合理，有效提高建筑照明系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換效率，充分利用自然光源，達到節(jié)能優(yōu)化設計的目的。

3.3 電機拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計

電機拖動系統(tǒng)能耗約占整個建筑電氣能耗的91%，同時大多數(shù)電機拖動系統(tǒng)中其電能轉(zhuǎn)換利用效率普遍較低，存在非常大的節(jié)能降耗優(yōu)化設計潛力。因此，在電機拖動系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設計過程中，對于200kW以下從投資經(jīng)濟性角度出發(fā)應優(yōu)選低壓電機；對于355KW及以上功率的電機只有高壓電機序列，只能選擇高壓電機；而對于200~355kW范圍內(nèi)的電機而言，應從技術(shù)可行性、投資經(jīng)濟性、運行節(jié)能經(jīng)濟性等多個角度進行綜合分析，以優(yōu)選出節(jié)能經(jīng)濟的電機功率。應結(jié)合建筑電機拖動系統(tǒng)的實際情況，合理選用變頻調(diào)速、軟啟動等先進控制方案對電機拖動系統(tǒng)控制模式進行優(yōu)化設計，以達到電機拖動系統(tǒng)調(diào)節(jié)運行高效節(jié)能經(jīng)濟的目的。

4.結(jié)束語

高層復雜建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計是多專業(yè)、多個方面配合的系統(tǒng)的工程，配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟優(yōu)化選型設計、照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計、以及電機拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設計是其中的幾個主要部分，要真正實現(xiàn)供配電系統(tǒng)高效節(jié)能效果，需要電氣、通風、給排水等專業(yè)在設計過程中進行積極配合，以獲得科學合理、節(jié)能經(jīng)濟的優(yōu)化設計方案，推動建筑電氣節(jié)能設計工作的順利開展。

參考文獻

[1]周希章.節(jié)電技術(shù)和方法[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[2]陳眾勵，趙濟安，邵民杰.建筑電氣節(jié)能技術(shù)綜述[J].低壓電器，2007(4): 1-5.