高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計探討

呂偉華　居曉文

【摘 要】高層建筑的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，高層建筑功能要求是要有完整的供應(yīng)和分配系統(tǒng)，這些都需要在電氣設(shè)計的內(nèi)容中體現(xiàn)。本文從節(jié)能的角度，對變壓器、照明系統(tǒng)、動力設(shè)備系統(tǒng)等功能單元進行了分析，并提出節(jié)能設(shè)計的方向，建議應(yīng)該滿足基本的使用條件下，重點使用新設(shè)計、新材料在高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計中進行應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；供配電系統(tǒng)；節(jié)能；設(shè)計；探討

0.引言

高層建筑有很多電力設(shè)備、電氣設(shè)備、復(fù)雜的照明系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，對電氣功能要求比較高。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，認為建筑節(jié)能這一緊急任務(wù)，應(yīng)該在設(shè)計階段就引起重點關(guān)注，在高層建筑的電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循以下三個原則：

（1）應(yīng)滿足建筑物的電氣功能。比如通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠提供一個舒適的溫度和適當(dāng)?shù)男迈r空氣；電梯系統(tǒng)要做到運輸?shù)牧鲿尺\行；還要在有特殊需要的時候，如娛樂、展館的照明和動力用電時保證電力電氣設(shè)施的正常使用。

（2）應(yīng)考慮實際經(jīng)濟效益。綜合建筑運行長遠的考慮，在操作過程中降低維護成本，提高投資收益率等，爭取盡快回籠資金，還要使用節(jié)能措施，節(jié)約運行成本。

（3）綜合建筑電氣設(shè)計復(fù)雜，要求很高，從長期考慮開始實施節(jié)能，做到經(jīng)濟、合理的原則，采用國家最先進的技術(shù)和材料，仔細斟酌、仔細考慮具體的設(shè)計細節(jié)。

總之，要做好電氣節(jié)能設(shè)計，就要通過詳細的計算，利用設(shè)計分析，選擇合理的電氣設(shè)備，盡可能的讓新材料、新技術(shù)得到了推廣。在本文中，筆者以自己的實際工作經(jīng)驗，通過對高等建筑的電氣設(shè)計研究，對供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計進行探討。

1.選擇適合的變壓器進行節(jié)能設(shè)計

對變壓器的選擇，要進行高層建筑的電氣設(shè)計， 通過參考電力負荷曲線詳細地計算后確定設(shè)計的方法。

1.1變壓器的類型選擇

變壓器的類型建議選取采用最新的非晶態(tài)磁性節(jié)能材料的非晶合金鐵心變壓器，可以有效降低空載電流，提高了功率因數(shù)， 降低了電網(wǎng)線損， 改善了電網(wǎng)的供電質(zhì)量， 使空載損耗降低。

1.2變壓器的容量選擇

為了使變壓器負載率接近最佳值，通過對多種變壓器容量的比較，變壓器的負荷率在50%左右時效率最高，在實際應(yīng)用中，通常變壓器負荷率在65%-80% 比較合適。因此， 在設(shè)計時就需要采取系數(shù)取值更趨合理， 符合節(jié)能的目的變壓器。

1.3供電方式的最優(yōu)選擇

高層建筑對供電的可靠性有更高的要求， 采用除市電電源外的柴油發(fā)電機組供電是必備的設(shè)計要求。但是在設(shè)計供電方式時， 還要針對具體的情況來確定，以達到最好的節(jié)能效果。從長遠節(jié)能和滿足使用功能的角度分析，一般采用發(fā)電機組不設(shè)專用的母線， 和變壓器共用一條母線方式是最優(yōu)選擇。

2.對照明系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計

按照國家有關(guān)建筑物的照明量要求，照明系統(tǒng)的節(jié)能措施是評估建筑照明設(shè)計是否合理的一個重要指標(biāo)。通常照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計從充分利用自然光源和合理確定照明方式兩方面進行。

2.1充分利用自然光源

照明控制系統(tǒng)除了在燈具上采取節(jié)能照明外，應(yīng)最大限度地利用自然光，提高自然光的利用率，還要利用太陽能設(shè)備進行能源轉(zhuǎn)換，節(jié)約能源。在沒有自然光的情況下，就要考慮使用高效節(jié)能的燈具，即使初期購買燈具價格相對高一點，但是從節(jié)能的長遠考慮，還是很有必要的。

2.2合理確定照明方式

室內(nèi)照明可采取技術(shù)措施，以完成預(yù)定的低功率照明的功能，減少照明的損失。通常采取以下措施：使用適當(dāng)?shù)母叻瓷湎禂?shù)完成，增加亮度；限制照明范圍，由于照明范圍的大小，可以極大地影響面照度，所以使用不同方向，不同用途的房間分區(qū)，合理安排照明。例如一般辦公室可以使用高強度節(jié)能照明燈；走廊樓梯間燈，可以使用智能感應(yīng)燈等。

3.對動力設(shè)備進行節(jié)能設(shè)計

在綜合性建筑中，水泵和風(fēng)機占能耗占近三分之一的總能耗， 因此對風(fēng)機和水泵采取節(jié)能措施是十分必要的。

3.1變頻調(diào)速的節(jié)能原理

電機速度被認為是影響電力設(shè)備能源效率的關(guān)鍵。例如，水泵的速度主要是由于減速的問題，按照風(fēng)機的運行定律，流體流動的速度與轉(zhuǎn)速是成正比例的，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，電動機的功率會大幅度下降，可以看出速率對其功率頻率控制節(jié)能效果很明顯。如果流速降低一定量，相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會降低相同的量，這時候，壓力就會下降很多，電源的電極功率也大幅度下降，實現(xiàn)了非常顯著的節(jié)省能源的效果。目前，變頻技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機、水泵的設(shè)備驅(qū)動程序已經(jīng)取得了顯著的節(jié)能效果，是一種理想的方式，即節(jié)約了能源，也提高設(shè)備使用效率，大大降低了設(shè)備的維護和維修成本。

3.2通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的工作的性質(zhì)是必要的設(shè)備，要求以滿足建筑物內(nèi)的溫度控制和通風(fēng)功能為目標(biāo)。在考慮節(jié)約能源的前提下，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要滿足室內(nèi)舒適度。在改變室內(nèi)的溫度和濕度條件下，根據(jù)需要采取最小通風(fēng)換氣系統(tǒng)，在冬季和夏季，利用儀器來檢測室溫成分進行過渡季節(jié)使用。在確定通風(fēng)量的大小后，合理布置通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的安裝位置，以減少系統(tǒng)的阻力，使用智能控制系統(tǒng)，使通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)運行實現(xiàn)經(jīng)濟節(jié)約最大化，實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。

4.結(jié)語

由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路和電氣設(shè)備的數(shù)量很多，所以對電氣節(jié)能進行設(shè)計是必要的。綜上所述，筆者認為可以從以下幾個方面進行設(shè)計：

4.1從設(shè)計方法上進行設(shè)計

從設(shè)計的角度，通過精確的計算，適當(dāng)?shù)墓烙嫞拐麄€電氣系統(tǒng)在滿足要求的前提下，不超過使用設(shè)計要求。

4.2從新技術(shù)方面進行設(shè)計

評估各部分的電氣系統(tǒng)的初始投資和運營、維護成本的損失，盡可能引進新的和成熟的技術(shù)，并最終實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

4.3使用新材料進行節(jié)能

例如使用太陽能蓄電池進行照明電氣使用等。

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