高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)分析

文/張曉剛 河北大地建設(shè)科技有限公司 河北石家莊 050000

高層建筑的供配電節(jié)能設(shè)計(jì)是專業(yè)化的系統(tǒng)工程，主要的內(nèi)容涵蓋供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和新能源利用系統(tǒng)四個(gè)方面。因此，在節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)就應(yīng)該符合這些內(nèi)容的要求，其中變壓器合理選擇、照明系統(tǒng)和電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是對(duì)其節(jié)能功能具有關(guān)鍵性影響的技術(shù)要點(diǎn)，應(yīng)該從這三個(gè)方面去重點(diǎn)展開節(jié)能設(shè)計(jì)工作。

1、高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

高層建筑供配電系統(tǒng)就是電的供給和分配給用戶使用的過(guò)程，其主要內(nèi)容包括電源和電壓、高低壓配電、電氣系統(tǒng)等，因此其系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)就是與這些內(nèi)容有關(guān)的符合節(jié)能環(huán)保要求的技術(shù)內(nèi)容：

1.1 供電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

主要包括高層建筑的最大用電量、設(shè)備的配電設(shè)計(jì)等內(nèi)容的節(jié)能優(yōu)化。供電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化是整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是避免電氣火災(zāi)的主要手段：

1.2 電氣設(shè)備用電節(jié)能優(yōu)化

隨著生活水平的提高，空調(diào)、電梯等電氣設(shè)備在高層建筑的使用量也在逐日劇增，能量耗費(fèi)比重增大。電氣設(shè)備的用電節(jié)能優(yōu)化就是在電機(jī)拖動(dòng)、空調(diào)變頻等設(shè)計(jì)安裝中進(jìn)行節(jié)能的設(shè)計(jì)安排，降低建筑的耗能。

1.3 新能源利用的節(jié)能設(shè)計(jì)

新能源技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容將會(huì)成為未來(lái)建筑節(jié)能的重點(diǎn)，主要包括風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能系統(tǒng)等可再生能源技術(shù)在高層建筑中的設(shè)計(jì)和使用。

2、供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化選型設(shè)計(jì)。

變壓器是高層建筑供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，長(zhǎng)期以來(lái)，變壓器的耗能也是十分嚴(yán)重的。變壓器的節(jié)能選擇和設(shè)計(jì)一般是根據(jù)配電變壓器的投資回收年限來(lái)確定的，也就是說(shuō)，變壓器的確定不僅要有經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)該考慮使用的年限。超過(guò)5年這個(gè)范疇，變壓器就無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)回收和節(jié)能的效能，也不利于高層建筑的用電安全。

除了這個(gè)年限規(guī)定以外，高層建筑的配電變壓器還與實(shí)際的建筑用電有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，配電變壓器的負(fù)荷率應(yīng)該達(dá)到70%左右才能滿足真正的節(jié)能要求。在選擇變壓器的型號(hào)時(shí)也應(yīng)該選擇損耗小、空載損耗小的新型節(jié)能變壓器。如容量是315kV的配電變壓器選擇S7型號(hào)的能夠降低空載損耗46.1%左右，運(yùn)行損耗降低27.5%左右。

2.2 照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)。

照明是高層建筑供配電系統(tǒng)中不可或缺的部分，各類照明設(shè)施的耗電量巨大，在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該要加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)的培養(yǎng)，從照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)到照明燈具選擇，都要貫徹節(jié)能理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)能耗的有效控制。熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈等是高層建筑供配電系統(tǒng)中的主要燈具，對(duì)于這類燈具，應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇。為了提高對(duì)電能的利用效率，可以加強(qiáng)智能化建筑照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將智能化調(diào)控技術(shù)與高層建筑照明系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制。例如根據(jù)外界亮度來(lái)調(diào)控照明設(shè)備，當(dāng)外界亮度達(dá)到一定強(qiáng)度的時(shí)候，通過(guò)智能控制模塊，將照明設(shè)備關(guān)閉，當(dāng)外界亮度降低，達(dá)到一個(gè)臨界值的時(shí)候，系統(tǒng)可以打開照明燈具，防止人為操作燈具帶來(lái)的各種電能浪費(fèi)。在智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)各種參數(shù)的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的靈敏性，除了借助亮度進(jìn)行判斷之外，還可以借助溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到人性化系統(tǒng)控制。

2.3 電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)

電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)能耗約占整個(gè)建筑電氣能耗的91%，同時(shí)大多數(shù)電機(jī)拖動(dòng)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(shè)計(jì)潛力。因此，在電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于200kW以下從投資經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)應(yīng)優(yōu)選低壓電機(jī)；對(duì)于355KW及以上功率的電機(jī)只有高壓電機(jī)序列，只能選擇高壓電機(jī)；而對(duì)于200～355kW范圍內(nèi)的電機(jī)而言，應(yīng)從技術(shù)可行性、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)角度進(jìn)行綜合分析，以優(yōu)選出節(jié)能經(jīng)濟(jì)的電機(jī)型號(hào)。應(yīng)結(jié)合建筑電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，合理選用變頻調(diào)速、軟啟動(dòng)等先進(jìn)控制方案對(duì)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)控制模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行高效、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目的。

2.4 動(dòng)力設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)

變頻調(diào)速的節(jié)能原理，當(dāng)對(duì)動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，主要是考慮電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式。以水泵為例，調(diào)速問(wèn)題歸根到底是減速問(wèn)題。對(duì)于風(fēng)機(jī)和水泵而言，流體和轉(zhuǎn)速是成正比例關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率將以其3次方的速率下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)能效果明顯。當(dāng)流量從100%降低到70%時(shí)，其轉(zhuǎn)速將從70%降低到49%，而電機(jī)的功率將降低到34.3%，也就是說(shuō)，電能能夠節(jié)約65.7%，節(jié)能的效果相當(dāng)明顯。

2.5 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

高層公共建筑工程由于使用功能的要求需要設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，這樣才能滿足建筑的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和通風(fēng)的要求。當(dāng)進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)考慮節(jié)能的要求、采用節(jié)能的產(chǎn)品，同時(shí)還應(yīng)滿足室內(nèi)舒適度的要求，在滿足這些條件的基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)改變室內(nèi)的溫度和濕度條件，從而進(jìn)行通風(fēng)工作。當(dāng)在冬季和夏季時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)考慮采用最小的新風(fēng)量，而在春季和秋季應(yīng)采用全新風(fēng)。在室內(nèi)應(yīng)設(shè)置檢測(cè)溫度成分的儀器，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)通風(fēng)量的大小進(jìn)行確定。對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的安裝，應(yīng)合理考慮其安裝位置，盡量減少系統(tǒng)的阻力。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可以采用智能控制系統(tǒng)，從而可以通過(guò)合理的控制通風(fēng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的目的。

結(jié)語(yǔ)：

由于高層建筑布局多樣化、功能復(fù)雜，配電設(shè)備繁多，這就對(duì)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，對(duì)高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可以保證建筑供配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還可以為建筑長(zhǎng)期處于低能耗、高效率工況運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。而且，對(duì)高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以促進(jìn)能源高效利用、合理分配、節(jié)能降耗等。因此，一定要將節(jié)能方案和技術(shù)措施合理的運(yùn)用到實(shí)際工程當(dāng)中，這將對(duì)工程實(shí)踐應(yīng)用具有非常重要的研究意義。