淺談建筑供配電節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

蘇金梅

[摘 要]建筑行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的位置，所以在這樣的情況下，建筑施工過程中的能源消耗情況也在不斷的增加。而建筑工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是當(dāng)前建筑工程的重要組成部分，供配電系統(tǒng)設(shè)施的完善與否關(guān)系到居民的方便及建筑工程的質(zhì)量和安全。只有在建筑電氣設(shè)計(jì)中重視供配電節(jié)能設(shè)計(jì)，才能更好的保證建筑自身的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平。本文在此從幾個不同的節(jié)能角度對如何做好建筑供配電節(jié)能設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析。

[關(guān)鍵詞]供配電系統(tǒng)；建筑；變壓器

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0195-01

一、科學(xué)合理計(jì)算優(yōu)選供配電電壓等級

在進(jìn)行建筑電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)總用電量需求，科學(xué)合理的計(jì)算優(yōu)選供配電電壓等級。當(dāng)建筑電氣系統(tǒng)總用電量在250 kW及以上或配電變壓器所需容量在160 kVA及以上時，設(shè)計(jì)過程中宜采用10（6）kV線路進(jìn)行供電，以下則按照低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于單臺大容量用電設(shè)備（如：給排水水泵、中央空調(diào)等）設(shè)備系統(tǒng)的供電電壓優(yōu)化節(jié)能選擇時，宜根據(jù)建筑電氣供電條件、電機(jī)起動控制方式、以及電機(jī)起停過程中對配電變壓器的影響等因素來合理確定，通常以350 kW作為高、低壓供電的設(shè)計(jì)分界點(diǎn)。在進(jìn)行低壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，尤其對于照明負(fù)荷而言，當(dāng)線路電流在40 A及以下時，宜采用220 V單相進(jìn)行供電，而當(dāng)線路電流大于40 A時，則宜采用380/220 V的三相供電模式。

二、電力變壓器優(yōu)化選型設(shè)計(jì)

1、優(yōu)選節(jié)能型變壓器

配電變壓器種類選擇，對于整個高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能尤為重要。配電變壓器運(yùn)行過程中的空載損耗（鐵損）主要發(fā)生在變壓器鐵心疊片內(nèi)部，是由于交變的磁力線經(jīng)內(nèi)部鐵心產(chǎn)生磁滯及渦流進(jìn)而產(chǎn)生損耗。優(yōu)選鐵心材料可以有效降低變壓器空載損耗，非晶合金鐵心是當(dāng)前節(jié)能型變壓器的主要鐵心材料。另外，S11、S13、S15等型號的節(jié)能型配電變壓器，其卷鐵心結(jié)構(gòu)改變常規(guī)S7、S9疊片式鐵心結(jié)構(gòu)，在很大程度上降低了磁阻，使配電變壓器運(yùn)行過程中的空載電流可以降低60%～80%，進(jìn)而有效提高了變壓器運(yùn)行功率因數(shù)，減少了建筑供配電系統(tǒng)的線損，改善了建筑供配電系統(tǒng)的供電電能質(zhì)量和供電可靠性，使變壓器空載損耗降低20%～35%。

2、合理選擇配電變壓器容量與臺數(shù)

從損耗、投資費(fèi)用等方面進(jìn)行綜合考慮，為了確保設(shè)計(jì)懸著的配電變壓器在使用期內(nèi)能夠預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?，建議變壓器設(shè)計(jì)負(fù)載率在75%～85%較為合適，這樣不僅可以獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，同時又能確保變壓器容量能夠滿足后期一定程度的擴(kuò)容需求，增加其使用壽命和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

在配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)過程時，應(yīng)結(jié)合負(fù)荷特性合理分配用電負(fù)荷、合理計(jì)算優(yōu)選配電變壓器容量與臺數(shù)，即通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，使配電變壓器能夠長時間運(yùn)行在高效率情況下，有效降低變壓器運(yùn)行總損耗。為了降低供配電系統(tǒng)的電能損耗，達(dá)到最佳節(jié)能降耗效果，對于2臺及以上配電變壓器共同聯(lián)合運(yùn)行時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷波動情況建立聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行模式。2臺及以上配電變壓器損耗功率與負(fù)載波動間的關(guān)系為：當(dāng)配電變壓器負(fù)載小于或等于Sa時，則投運(yùn)1臺配電變壓器較為節(jié)能經(jīng)濟(jì)；當(dāng)負(fù)載大于Sa而小于Sb時，則投運(yùn)2臺配電變壓器較為節(jié)能經(jīng)濟(jì)；當(dāng)負(fù)載大于或等于Sb時，則投運(yùn)3臺配電變壓器較為節(jié)能經(jīng)濟(jì)。也就是說在2臺及以上配電變壓器聯(lián)絡(luò)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行過程中，Sa、Sb等就稱為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行的臨界負(fù)荷。當(dāng)配電負(fù)荷率低于30%時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷需求切換到小容量變壓器；當(dāng)負(fù)荷率 超過80%并通過設(shè)計(jì)計(jì)算不利于經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行時，則在容量選擇過程中需要考慮放大一級容量來進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。當(dāng)建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷功率較為穩(wěn)定時，在合理分配負(fù)荷的情況下，應(yīng)盡可能減少變壓器的設(shè)計(jì)臺數(shù)，應(yīng)優(yōu)選大容量、節(jié)能型配電變壓器。如建筑電氣系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷在2000 kV.A左右時，宜優(yōu)選2臺1000 kV.A的變壓器，不宜選4臺500 kV.A的變壓器，這樣一方面便于兩臺變壓器并聯(lián)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行，另一方面，前者總運(yùn)行損耗要比后者低，且其成本和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益較后者要優(yōu)。

三、配電線路設(shè)計(jì)

耐熱配線可用常用的絕緣導(dǎo)線或電纜穿鋼管、硬質(zhì)或半硬質(zhì)塑料管暗敷，也可用耐熱溫度大于105℃的非延燃性材料絕緣的導(dǎo)線或電纜穿鋼管或非延燃性的硬質(zhì)或半硬質(zhì)塑料管暗敷，且應(yīng)滿足其氧指數(shù)在30以上。若采用非延燃材料作護(hù)套的導(dǎo)線或電纜，在弱電專用豎井內(nèi)敷設(shè)時，可不穿金屬保護(hù)管。不同系統(tǒng)、不同電壓、不同電流類型的線路不應(yīng)共管敷設(shè)。當(dāng)同一系統(tǒng)的不同電流類別或不同電壓等級的線路置于同一配電箱內(nèi)匯接時，應(yīng)分別接在不同的接線端子板上，各端子板應(yīng)有明顯標(biāo)志和隔離。建筑物內(nèi)橫向敷設(shè)的穿管線路，不同防火分區(qū)不應(yīng)共管布線。若在公共走廊、大廳處的管線可以跨越一個防火分區(qū)。總線制信號線路可不受此限制。供電母線一般采用埋地電纜進(jìn)入，樓負(fù)載較小時，可直接采用380V/220V低壓母線供電。負(fù)載較大，則采用3000V～10000V高壓母線供電，再通過變壓器變壓后配電。實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)負(fù)載種類多，且各種負(fù)載對電源及接地要求各不相同，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮分路供電。照明線路中的熒光燈等一些非線性負(fù)荷，產(chǎn)生的諧波會影響電子設(shè)備的正常工作，應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)立的供電回路，并且在回路內(nèi)最好加設(shè)交流不間斷電源，以防意外停電對設(shè)備的影響。又如實(shí)驗(yàn)設(shè)備用電線路、照明線路與火災(zāi)報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)用電線路因功能不同，應(yīng)該分路供電，配電室位置應(yīng)靠近用電量大的區(qū)域，以減少線路的電能損耗。

四、高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

1、在對高層建筑的照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)該充分借助自然光源

要實(shí)現(xiàn)電力資源的節(jié)約不僅僅要實(shí)現(xiàn)對照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以最大限度地利用自然光線，將自然光線與照明工具的使用結(jié)合起來。在設(shè)計(jì)時，可以將陽光引入高層建筑內(nèi)，提高白天的光線使用率，也可以將光能先轉(zhuǎn)化成電能，然后晚上使用儲存下來的電能。高層建筑燈具可以使用太陽能燈具，可以減少電力資源的浪費(fèi)。采用太陽能蓄電池技術(shù)，將白天的太陽能先儲存在蓄電池內(nèi)，晚上將儲存的能量用于照明。

2、高層建筑要進(jìn)行合理的照明方式的設(shè)計(jì)

要充分利用技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)小功率的照明方式，降低照明產(chǎn)生的能耗量。在設(shè)計(jì)時，可以使用反射能力比較強(qiáng)的飾面，將照明的范圍進(jìn)行限制，不同的照明范圍會影響到照明的強(qiáng)度，所以，對于不同功能的房間，應(yīng)該進(jìn)行照明的合理劃分，在客廳，應(yīng)該采用比較強(qiáng)的光線，而在臥式，采用比較柔和的光線即可，既符合高層建筑的設(shè)計(jì)美學(xué)原理，又能節(jié)約電力資源。在廁所和樓梯處，可以設(shè)計(jì)智能開關(guān)，當(dāng)人們發(fā)出聲響時，燈具受到感應(yīng)自動打開，當(dāng)人們不使用燈具時，其可以自動地斷電。在燈具上設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)亮度的開關(guān)，人們可以根據(jù)自己的實(shí)際需要調(diào)節(jié)亮度，減少電力資源的浪費(fèi)。

五、結(jié)語

綜上，建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合全面考慮設(shè)計(jì)，不僅要考慮其可靠性、經(jīng)濟(jì)性，還要考慮安全性。高層建筑供配電系統(tǒng)還有許多特性，其設(shè)計(jì)還值得許多探討研究，在設(shè)計(jì)過程中必須采取有效的對策，這對高層建筑發(fā)揮其高服務(wù)性能起著巨大的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 林鮮花.淺談超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2011（26）.

[2] 鄒漢謙.談供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)措施[J].深圳土木與建筑，2008（1）：13-17.