高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術要點探析

文/晏華 天津華匯工程建筑設計有限公司 天津 300384

建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，在節(jié)能降耗領域有廣闊的空間，涉及到外墻節(jié)能、結構節(jié)能、電氣節(jié)能、新能源設計等各個方面。隨著現代化社會的發(fā)展，為滿足高層建筑用電需求，供配電系統(tǒng)越來越復雜，耗能越來越高，這給節(jié)能降耗工作提出了挑戰(zhàn)。下面我們將從高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計出發(fā)，淺談幾個技術要點。

1、淺述高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的內涵

1.1 高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的基本內容

高層建筑用電設備主要包括機械動力設備、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電氣設備等，供配電系統(tǒng)的電氣性能是用電設備正常運轉的保障。據不完全統(tǒng)計，綜合性復雜多功能建筑的空調通風系統(tǒng)占整個建筑電氣能耗的百分之三十五，其次為照明系統(tǒng)占了約百分之三十三。所以，供配電系統(tǒng)節(jié)能設計主要從供電系統(tǒng)節(jié)能設計、照明系統(tǒng)節(jié)能設計、電氣設備節(jié)能設計、新能源綜合利用等方面出發(fā)，推動綠色節(jié)能建筑的發(fā)展。

1.2 高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的原則

高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計應該遵循實用性原則、經濟性原則和可持續(xù)性原則。實用性即是節(jié)能設計應該滿足高層建筑的正常需求，比如空調通風系統(tǒng)首先要滿足溫度、濕度等技術指標，照明系統(tǒng)要滿足基本的照度、色溫、顯色等技術指標。經濟性即是節(jié)能設計要考慮投入產出比，綜合考慮供配電系統(tǒng)的投資運營成本，以實現基本的經濟效益。可持續(xù)性即是節(jié)能設計應該從長遠角度出發(fā)，注重前期設計，以先進可靠、科學合理的技術手段為依托，綜合考慮各個環(huán)節(jié)，使高層建筑具備長期的節(jié)能壽命。

目前，我國也頒布了建筑節(jié)能設計相關規(guī)范標準，比如《綠色建筑評價標準》、《建筑照明設計標準》、《民用建筑電氣設計規(guī)范》等，這些標準的實施為高層建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計提供了依據。

2、簡析高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術的五個要點

2.1 優(yōu)化高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的總體規(guī)劃

2.1.1 科學合理制定供配電方案

高層建筑供配電系統(tǒng)方案和供電電壓等級的選擇需要根據電源點、供電距離、電力負荷容量等方面進行設計，將變電所盡量設置到負荷中心位置，從而縮短供電半徑、降低線損，達到提高電能輸送效率的目的。提高供配電系統(tǒng)的供電電壓能夠有效降低電流，減少能耗，但是這會導致成本的增加，必須從經濟上、技術上、可行性上進行綜合分析，制定最優(yōu)化方案。

2.1.2 供配電系統(tǒng)網架的優(yōu)化設計

優(yōu)化高層建筑供配電系統(tǒng)網架設計，能夠有效減少內部系統(tǒng)接線，從而減小系統(tǒng)維護工作量。同時，可以降低線損、提高供電電壓，從而確保用電設備的安全、穩(wěn)定運行，實現節(jié)能降耗的目標。

2.2 改善高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的變壓器選擇

變壓器是高層建筑供配電系統(tǒng)中的重要設備，其能量損耗應該引起足夠的重視，是節(jié)能設計考慮的要點之一。變壓器的節(jié)能設計需要根據其投資回收年限進行選擇，在《節(jié)約能源條例》中，配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化設計投資回收年限為五年，最多不超過七年，超過年限，變壓器滿足不了經濟回收和節(jié)能要求，也不符合安全標準。

變壓器的選擇還要根據實際高層建筑用電情況進行考慮。比如，高層建筑的最大用電量通常低于工業(yè)用電，所以變壓器的選擇不能僅僅為了安全而選擇與工業(yè)用電同等規(guī)格的變壓器，其容量只需略高于高層建筑最大電量負荷即可。通常來說，變壓器的負荷率要達到百分之七十左右才會滿足節(jié)能需求，盡量選擇空載損耗小的新型節(jié)能變壓器，如S11、S13等變壓器用卷鐵心替換疊片式鐵心結構，從而實現降低磁阻、減少空載電流的目的，提高了電能轉換效率和電能功率因數，空載損耗率降低了約百分之二三十，在實際應用中獲得了不錯的節(jié)能效果。

2.3 完善高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)的節(jié)能設計主要從燈具選擇和實際需求等角度考慮。高層建筑燈具型號應該能夠滿足《建筑照明設計標準》的規(guī)定，同時，嚴格把控燈具系統(tǒng)節(jié)能要求。設計智能照明系統(tǒng)，通過聲控開關、智能亮度調整等裝置來實現節(jié)能目標，在光能較好的位置安裝亮度不高的燈具，確保照明系統(tǒng)與高層建筑整體運行相協(xié)調。

2.4 靈活高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的電纜選擇

電線電纜的選擇要從供電安全性和運行節(jié)能性考慮，如果選擇截面較大的電纜則會增加投入，但會降低線損，如果選擇截面較小的電纜則耗能較高，而且安全系數降低，不利于后續(xù)擴建的需求。通常情況下，供電線路最大負荷年運行時間大于四千小時采用經濟電流密度進行電線電纜選擇，小于四千小時則會根據導體載流量進行電線電纜選擇。

2.5 調整高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的電機選擇

電機拖動系統(tǒng)的能耗非常大，在節(jié)能設計中具有很大的潛力。電機選擇應該結合高層建筑實際需求，選擇變頻調速、軟啟動等先進控制模式，從而實現電機拖動節(jié)能的效果。對于200千瓦以下的功率優(yōu)選低壓電機，355千瓦以上的只能選擇高壓電機，200-355千瓦范圍內的應該從投資、節(jié)能、技術等多個角度出發(fā)，選擇合適的電機。

結論：

綜上所述，高層建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計是非常必要的，是實現節(jié)能降耗目標的重要組成部分。本文著重從高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的總體規(guī)劃、變壓器選擇、照明系統(tǒng)、電線電纜、電機拖動等方面進行了探析，希望起到拋磚引玉的作用，更好的推動我國高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能技術的發(fā)展。

[1]張劍.高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術要點初探[J].江西建材,2017(23).

[2]趙勛.高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術要點探討[J].工程技術研究,2017(07).

[3]吳乃進.高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設計技術要點探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2012(19).