基于智慧型的建筑電力系統(tǒng)設(shè)計研究

摘 要：智慧型建筑是更加具有前瞻性的新型建筑，它更加注重用戶使用的方便性、安全性和實用性等，使住戶有更舒適的入住體驗。智慧型建筑相對于傳統(tǒng)建筑更加人性化，它注重將人的衣食住行涵蓋到設(shè)計理念，從源頭開始規(guī)劃，在材質(zhì)、管線等中間過程與后期維護等建立連鎖式關(guān)系，最終形成具有前瞻性且實用性高的智慧型建筑物，而智慧型建筑電力系統(tǒng)是要為智慧型建筑提供實現(xiàn)的可能性，電力、信息和空調(diào)設(shè)計等全方位的進行設(shè)計，最終使建筑成為智慧型建筑。

關(guān)鍵詞：智慧型；電力系統(tǒng)；設(shè)計；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.184

1 基于智慧型建筑電力系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)要求

對每一個建筑物來說，供配電系統(tǒng)設(shè)計是整個建筑物在后期投入使用過程中能夠安全高效的保障，尤其是對大型建筑來說，它對智慧型建筑建筑的重要性也不言而喻。建筑的許多功能需要供配電系統(tǒng)設(shè)計輔助實現(xiàn)，建筑的電負荷主要以一、二類負荷為主，用電設(shè)備的質(zhì)量應(yīng)該符合一定要求，對一些大型建筑來說，供配電線相對較長，因此每一根電線不可避免要造成更多的線路損耗及電壓損失，那么為了減少這種損失，需要設(shè)計者根據(jù)實際情況來布置不同樓層的配電變壓器。智慧型建筑的特點是更具有前瞻性、安全性節(jié)能性等，能夠為用戶提供更好的入住體驗，建筑物能夠包含更加多元化的因素，因此在進行智慧型建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該要將安全節(jié)能等因素作為主要參考因素。

1.1 安全性

供配電系統(tǒng)對建筑的功能來說相當于它的動力，投入使用后直接影響使用者的體驗，而供配電系統(tǒng)設(shè)計中一項重要的內(nèi)容是電力設(shè)計。電力是保障建筑功能實現(xiàn)的能源基礎(chǔ)，建筑從施工到使用到后期維護等所有的環(huán)節(jié)都離不開電力的支持，而電力是一把雙刃劍為人們帶來福利的同時也是危險品，安全問題可能會在電力使用過程中發(fā)生，而安全事故一旦發(fā)生勢必會給建筑內(nèi)人員或者財產(chǎn)造成不同程度的損害，甚至危及生命。因此，在智慧型建筑中要首先強調(diào)電力系統(tǒng)的安全性。

1.2 節(jié)能性

隨著社會文明的不斷發(fā)展，節(jié)能環(huán)保也不斷被推廣，因此基于智慧型建筑的電力系統(tǒng)也應(yīng)該重視節(jié)能環(huán)保問題。我國人口基數(shù)大，因此全國范圍內(nèi)來說每年的用電量較大，但是有相關(guān)調(diào)查顯示我國的人均用電量超過世界平均水平，這就說明了我國在電力系統(tǒng)節(jié)能性上做的努力遠遠不夠，智慧型建筑不僅要滿足用戶的入住需求，更要秉承國家的發(fā)展政策和趨勢進行電力系統(tǒng)設(shè)計，在功能齊全、安全性高的同時更要強調(diào)節(jié)能環(huán)保。我國部分地區(qū)的電力資源相對匱乏，與此同時我國人口基數(shù)大，電力資源需求大，基于這樣的基本國情，更要在電力系統(tǒng)設(shè)計過程中強調(diào)節(jié)能性，為我國節(jié)約電力資源，與世界節(jié)能環(huán)保的理念接軌。

1.3 經(jīng)濟性

對建筑開發(fā)商來說每一筆開支都會對工程造價產(chǎn)生直接影響，建筑本身需要開支、人員和材料等都需要開支，那么，對電力系統(tǒng)的開支，事實上可以通過合理的設(shè)計做到一部分節(jié)約，線路的長短、多少等會對電力系統(tǒng)設(shè)計成本造成影響，另外對用戶的平均用電量也會造成影響，如果在設(shè)計階段能夠盡可能避免線路過長可以有效為開發(fā)商和業(yè)主減少開支，也體現(xiàn)了基于智慧型建筑電力系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性。

2 電力整合系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電力接地系統(tǒng)

電力接地系統(tǒng)主要目的還是為了安全，配電線路和設(shè)備在經(jīng)過長期使用或處于潮濕等環(huán)境下會出現(xiàn)絕緣劣化、線路老化、設(shè)備損壞等現(xiàn)象，而這些問題極有可能導致非帶電的金屬局部電位急劇升高，產(chǎn)生較高電壓等，這些會對周圍人員或其他設(shè)備、物件等帶來危害，可能會引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故給人員和財產(chǎn)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。為了防止此類事故的發(fā)生需要對這些設(shè)備進行接地裝置，可以及時將電荷傳遞給大地，形成感應(yīng)電荷的疏導回路避免安全事故的發(fā)生。

2.2 功率因素改善

功率因素的改善主要從能源和經(jīng)濟兩個方面進行考慮，具體有以下目的：①節(jié)省電力費用；②較少線路電流；③減少電路壓降；④減少線路電力損失；⑤增加系統(tǒng)供電容量等。在電力系統(tǒng)運行過程中不可避免產(chǎn)生一些無效功率，也就是虛功率，虛功率不對外做功，但是會造成系統(tǒng)線路損失的突然增大。因此，在負載有效功率確定的情況下，應(yīng)該盡可能采用并聯(lián)電容器，以此來提高系統(tǒng)的功率因子，電容器能提供系統(tǒng)超前的無效功率，從而使系統(tǒng)的無效功率降低，最終減少線路電流實現(xiàn)功率改善的目的。

2.3 電壓降計算

電壓降計算的主要目的是節(jié)約電力，同時也減少不必要的經(jīng)濟支出。有相關(guān)屋內(nèi)線路規(guī)定：供應(yīng)電燈、電熱、電力或是混合負載的低壓分路電壓降不得超過該分路標稱電壓的3%；如果分路前有干線，那么干線電壓不可以超過2%等；電力系統(tǒng)設(shè)計階段應(yīng)該對不同區(qū)域用電情況進行預估，然后計算所需容量，避免盲目設(shè)計造成電力資源的不必要浪費。

3 基于智慧型建筑電力系統(tǒng)設(shè)計分析

3.1 電力負荷的確定

基于智慧型建筑的電力系統(tǒng)一方面要注重安全性，前瞻性，最重要的是要注重實用性，所有的設(shè)計都要以實用為根本目的，不能空有其表。而電力負荷的確定是電力系統(tǒng)實用性的主要體現(xiàn)，智慧型建筑的規(guī)模和性質(zhì)都應(yīng)該作為電力負荷確定的影響因素，另外，還要結(jié)合當?shù)氐墓╇妼嶋H情況等因素共同決定。我國大部分建筑采用10kV電源，除非有特殊的用電需求可能會采用35kV或110kV電源，電源電力負荷對電源回路數(shù)有著直接影響，例如，電力負荷為1級時，進線供電需要兩路獨立電源，當電力負荷為2級時，進線電源則不要求獨立。在電力負荷確定過程中要盡可能綜合考慮各種因素的共同影響，確保電力系統(tǒng)可以安全高效地投入使用。

3.2 供電電源的選擇

供電電源為整個建筑的電力設(shè)備提供電力，供電電源的選擇直接關(guān)系到后期建筑功能的實現(xiàn)。供電電源的選擇可以從電力，電荷方面進行參考，另外，要結(jié)合電容量，用點設(shè)備，供電距離等各種因素綜合考慮，設(shè)計人員在對所有相關(guān)因素進行綜合分析以后進行供電電源的選擇。

3.3 變配電所的布置

變配電所的布置一般要以設(shè)備的負荷為基本依據(jù)，對于一些大型建筑通常需要配置規(guī)模較大的變電所，主要是因為大型建筑的用電設(shè)備負荷較大，主要為一二級負荷，對于大型建筑來說變配電所的位置一般在地下，并且盡可能靠近大型建筑的用電負荷。

3.4 電壓選擇和電能質(zhì)量

電壓選擇和電能質(zhì)量主要是要強調(diào)對電壓偏差的影響，這個在前文中功率因素的改善中也有涉及，通過電容器并聯(lián)的方式對無功功率進行補償，降低系統(tǒng)的無效功率，提高電能質(zhì)量，為三項電荷平衡提供保障。

3.5 備用電源和應(yīng)急電源

備用電源和應(yīng)急電源是為了防止一些突發(fā)狀況的發(fā)生，使一些設(shè)備瞬間斷電，可能會對設(shè)備造成損害或者使一些信息數(shù)據(jù)丟失等問題的出現(xiàn)。備用電源或者應(yīng)急電源通常是柴油發(fā)動機組來發(fā)電。柴油發(fā)動機組的負荷要通過具體的計算獲得，確?？梢詾橛秒娫O(shè)備提供所需電荷。另外，柴油發(fā)電機組提供電荷應(yīng)該考慮到消防情況，在有消防情況和沒有消防情況的條件下應(yīng)該選擇電源能量較大的一種，正常供電一旦發(fā)生中斷，備用電源應(yīng)該立刻啟動，在最短時間內(nèi)為用電設(shè)備供電，確保用電設(shè)備可以最快投入正常使用，同時，當日常供電恢復正常時機組能夠自動退出。

3.6 配電系統(tǒng)設(shè)計

基于智慧型建筑的配電系統(tǒng)設(shè)計要考慮樓層分布，對于不同樓層的供電通常采用分區(qū)樹干式配電方式，這也不是唯一的配電方式，對一些容量較大的負荷區(qū)域會采用樹干式和放射式相結(jié)合的方式。對一些大型建筑來說，地下室是電力負荷較大的區(qū)域，此時采用放射式比較適合，而從從配電房到建筑室的配電箱則建議采用樹干式配電方式。值得注意的是樹干式配電方式的配電箱一定要帶有保護開關(guān)，放射射系統(tǒng)的配電箱則是要選擇隔離開關(guān)。

4 電力系統(tǒng)建材智能型規(guī)劃

4.1 智能型系統(tǒng)規(guī)劃

電力系統(tǒng)的構(gòu)成離不開各種電力設(shè)備，首先是基礎(chǔ)設(shè)備：電信總配線架、光終端配線架、電信保安接地設(shè)備、總接地箱、公共BA監(jiān)控設(shè)備等，其次是輔助設(shè)備門禁系統(tǒng)設(shè)備、廣播系統(tǒng)設(shè)備、對講系統(tǒng)設(shè)備和監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備等，電力系統(tǒng)的種類和數(shù)量都比較多，因此，要在電力系統(tǒng)布置之前進行合理規(guī)劃，確保每一項設(shè)備都可以放在其該在的位置。電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃要以建筑物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)面積為基本依據(jù)，同時對每層樓層地板面積、總樓地板面積進行詳細了解，然后再根據(jù)相關(guān)部門的技術(shù)規(guī)定進行機房面積計算?；谥腔坌徒ㄖ碾娏ο到y(tǒng)一般分為兩大類：電話系統(tǒng)和電視共視系統(tǒng)。電話系統(tǒng)通常由電信室總配電箱為起始點，然后通過配電管和電纜線到樓梯間主配線箱，接著可以通過水平配線到達用戶房間內(nèi)所需位置。對電視共視系統(tǒng)起始點依然是電信室總配線箱，通過樓梯間的主配線箱以多模光纖水平配線至住戶宅內(nèi)配線箱，也就是所謂的光纖到戶。電視動視系統(tǒng)還可以通過屋頂電視天線為起點，經(jīng)過放大器到不同樓梯間的電視箱，再通過分歧器到達每一個用戶。電力系統(tǒng)為建筑內(nèi)所有用戶提供電視、電話和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保每一個用戶都可以穩(wěn)定安全地享受這些系統(tǒng)帶給他們的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，這就要求設(shè)計者在前期設(shè)計規(guī)劃階段要具有前瞻性，并且確保每一種系統(tǒng)都具有擴充性。

4.2 電力供應(yīng)方式設(shè)計

基于智慧型建筑的電力系統(tǒng)電力供應(yīng)方式主要從以下方面進行，首先，在前期規(guī)劃時要加入寬帶網(wǎng)落加值性服務(wù)，提高建筑物本身的定位，并提高它的使用價值；其次，為建筑提供250MHz的寬帶化環(huán)境，為寬帶網(wǎng)絡(luò)未來的整體規(guī)劃和配置提供更多可能性和擴充性；電力系統(tǒng)中應(yīng)該包含語音和數(shù)據(jù)與視訊能夠整合到一起的星狀架構(gòu)配線系統(tǒng)；接著是要規(guī)劃Internet ready與Intranet ready的完美建制；然后是對客戶需求的滿足，不管是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還是無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都要覆蓋全面，確保每一位用戶對網(wǎng)絡(luò)都可以有滿意的入住體驗；再然后是每一個住戶宅內(nèi)都應(yīng)該配有配線箱，網(wǎng)絡(luò)和電信需求全方位的為住戶提供；最后一點也是最重要的一點，就是基于智慧型建筑的電力系統(tǒng)必須是具有完善的物業(yè)管理維護者和客戶都比較合適的配線標示管理系統(tǒng)。

5 結(jié)語

智慧型建筑就是要在傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上滿足客戶的基本用電需求的同時，能夠更好地為客戶提供全方位的電信網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)，對新型的建筑來說電力系統(tǒng)是建筑內(nèi)不可缺少的部分，也是人們生活離不開的一部分，智慧型建筑以其前瞻性、擴充性和實用性等諸多優(yōu)點為人們生活帶來更佳舒適的體驗，也給設(shè)計者提出了更多要求，對電力系統(tǒng)設(shè)計與實施者來說也是新的挑戰(zhàn)。本文針對基于智慧型建筑電力系統(tǒng)中的一些問題進行了一些簡要分析和闡述，希望能為未來的智慧型建筑電力系統(tǒng)設(shè)計提出一些有參考意義的建議。

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作者簡介：王蓮花（1979-），女，山西忻州人，碩士研究生，研究方向：安全技術(shù)及工程。