智能建筑電氣設計存在的問題及優化策略

高娟 張金波

摘要：在現代社會中，我國的超高層建筑越來越多，超高層建筑也逐漸成為一個城市或區域的地標。本文結合高層工程設計實例介紹了超高層的建筑電氣設計的部分設計思路及要點。

關鍵詞：智能建筑電氣設計

引言

對建筑工程而言，電氣設計涉及到的內容相對較多。為保證電氣系統的穩定運行及使用者的安全，需以相關標準為參照，考慮電氣設備運行要求，進行電氣系統的設計。

1用電負荷等級和供配電情況分析

1.1用電負荷等級的分析

以工程性質、建筑類別為標準。按一級負荷中特別重要的負荷供電;消防用電負荷、應急照明、走道照明、安防系統、客梯、排污泵、計算機網絡系統用電，其余負荷為三級負荷供電。

1.2供電電源的分析

為保證供電可靠性的要求，采用雙重電源供電，由市政引來兩路10kV高壓電纜穿管埋地引至醫院住院樓配一層的變配室。配置不間斷電源裝置（UPS）及柴油發電機組成應急供電系統。

1.3供配電系統的設計分析

配變電室高壓系統以單母線分段的方式運行，雙路電源同時運行，雙電源互為備用。一路電源故障時，另一路電源通過母聯開關自動投入運行，提供一、二級負荷用電，三級負荷的低壓柜出線回路開關帶失壓脫扣，用以保證一、二級負荷用電。高壓配電系統采用放射式供電。

2綠建節能設計

除控制項外，運用到的措施主要包括以下幾點：a.公共區域設置分項計量，將照明、給排水系統、電熱水器供電回路、信息機房、電梯、其他需要單獨計量的用電回路均在低壓配電柜出線處設置具有遠傳功能的計量表。b.配電設備盡量設置在負荷中心，縮短配電線路，以節省材料，減少電能損耗。降低三相低壓配電系統的不平衡度，盡量做到三相平衡。c.對機電設備，如部分風機、水泵等設置變頻裝置。容量較大的用電設備，當功率因數較低且離變配電室較遠時，采用無功功率就地補償方式。選用耗能低的技術和設備，提高電能利用效率。d.采用低煙無鹵環保型電線、電纜。

3電氣節能及環保措施

變配電所靠近負荷中心，減少線路長度和線路壓降，降低線路損耗，達到節能的目的;變壓器采用環保節能型干式變壓器，干式變壓器的性能應滿足（GB20052）中二級能效的要求;變壓器低壓側設置集中功率因數補償裝置，以減少無功電流損耗，提高供電質量;冷源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量;采用高效節能的光源、燈具，光源以LED燈為主。各房間或場所的照明功率密度值應達到現行國家標準《建筑照明設計標準（GB50034）》中規定的目標值;發電機房內及進出風道需采取消音處理，消音處理后應保證達到《聲環境質量標準》要求[1]。

4變壓器節能技術

4.1選擇較低損耗的變壓器

第一，加強對鐵芯損耗的把控。變壓器損耗中的空載損耗一般出現在變壓器鐵芯疊片內部，這種損耗主要是因為交變磁力線在經過鐵芯時，受渦流影響而出現的。變壓器鐵芯材料影響變壓器的使用損耗。早期的變壓器鐵芯材料由方便磁化、退磁的軟熟鐵組成。軟熟鐵在使用的時候，會因為周期性的磁性變化和切割出現渦流。為了減少渦流的產生，可以選擇使用鐵線來加工制作變壓器鐵芯。近幾年，在節能環保理念的支持下，變壓器鐵芯材料類型增多，非晶態磁性材料成為常用的變壓器鐵芯材料。在使用這種節能環保材料之后，變壓器的運行損耗會降低，鐵損耗數值僅僅為硅鋼變壓器的1/5。第二，加強對非晶合金變壓器的使用。非晶合金材料的厚度一般為27μm，是冷軋硅鋼片的1/11，但是電阻率是冷軋硅鋼片的3倍。為此，在使用非晶合金制作的鐵芯之后，變壓器的渦流損耗會大幅度降低。再者，非晶合金磁帶回線所涵蓋的面積要小于冷軋硅鋼片，因此將其作為變壓器的材料，所產生的非晶合金磁滯損耗要比冷軋硅鋼片小。以200kVA和500kVA兩個變壓器的容量規格為研究對象，比較非晶合金變壓器和硅鋼變壓器性能和能耗參數發現，非晶合金變壓器運行一年后產生的能耗，要比硅鋼變壓器產生的能耗低，基本數值為9.4kWh。

4.2選擇和負荷曲線匹配的變壓器

變壓器損耗中的額定負荷損耗受變壓器繞組電阻、繞組電流大小的影響，與負荷率的平方呈現正相關的關系。因此，為了降低變壓器的運行損耗，需要選擇阻抗數值比較小的繞組，并根據負荷曲線的變化來選擇與之匹配的變壓器。第一，按照變壓器最高效率時的負荷率來確定配電變壓器容量。在確定好房屋建筑物基本負荷數值之后，配電變壓器總裝機的容量=建筑物有功計算負荷/（變壓器負荷率×變壓器補償后的平均功率因數）。在變電器使用的過程中，如果最大負荷統計數值低于30mim，變壓器負荷容量會增加，與此相關的用戶初期投資數額也會增加。由此證明，按照變壓器最理想負荷率來確定變壓器容量的做法是不科學的。第二，按照變壓器節能負荷率選擇變壓器的容量。考慮到變壓器容量負荷始終處于變化的過程中，無法精準地計算出變壓器的電能損耗。為此，想要計算最大負荷時間，可以參考最大負荷消耗時間下用戶的統計數據信息。對于高層建筑物，受到工作制的影響，在員工下班之后的時間段會處于輕載的狀態，這個時期電力負荷的運行和工業企業的單班制生產存在密切的關聯，變壓器的節能負荷率基本控制在0.85～0.95之間。對于一些以商業為主的建筑物，它的用電負荷相當于工業企業兩班制，變壓器的節能負荷率在0.71～0.85之間。第三，按照變壓器經濟負荷來計算變壓器的容量。但是對于兩班制商業建筑中的配電變壓器使用來說，如果按照以上的計算方式，最終所得到的容量數值還會偏大，無形中加大了用戶的投資。面對這樣的問題，如何在保證節省投資的同時，減少電能損耗成為相關人員需要思考和解決的問題[2]。

結束語

通過介紹高層建筑的電氣設計一些設計要點及思路，希望能夠幫助設計人員較好地了解超高層電氣設計要點，通過在設計過程中不斷研究以及總結經驗，歡迎各位同行的指正和批評[3]。

參考文獻

[1]蔡澤炯.超250m建筑電氣設計探討——以廣州市增城區某335m項目為例[J].低碳世界，2021，11（07）：108-109.

[2]耿磊.建筑電氣設計中的變壓器節能分析[J].江西建材，2021（06）：54- 55.

[3]何晗，趙研，黃凌潔.淺談某醫養社區的電氣設計[J].中國住宅設施，2021 （05）：89-90.