智能建筑電氣設(shè)計(jì)存在的問題及優(yōu)化策略

高娟 張金波

摘要：在現(xiàn)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(qū)域的地標(biāo)。本文結(jié)合高層工程設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了超高層的建筑電氣設(shè)計(jì)的部分設(shè)計(jì)思路及要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能建筑電氣設(shè)計(jì)

引言

對建筑工程而言，電氣設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容相對較多。為保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及使用者的安全，需以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為參照，考慮電氣設(shè)備運(yùn)行要求，進(jìn)行電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1用電負(fù)荷等級和供配電情況分析

1.1用電負(fù)荷等級的分析

以工程性質(zhì)、建筑類別為標(biāo)準(zhǔn)。按一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電;消防用電負(fù)荷、應(yīng)急照明、走道照明、安防系統(tǒng)、客梯、排污泵、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電，其余負(fù)荷為三級負(fù)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(yī)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(fā)電機(jī)組成應(yīng)急供電系統(tǒng)。

1.3供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

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

2綠建節(jié)能設(shè)計(jì)

除控制項(xiàng)外，運(yùn)用到的措施主要包括以下幾點(diǎn)：a.公共區(qū)域設(shè)置分項(xiàng)計(jì)量，將照明、給排水系統(tǒng)、電熱水器供電回路、信息機(jī)房、電梯、其他需要單獨(dú)計(jì)量的用電回路均在低壓配電柜出線處設(shè)置具有遠(yuǎn)傳功能的計(jì)量表。b.配電設(shè)備盡量設(shè)置在負(fù)荷中心，縮短配電線路，以節(jié)省材料，減少電能損耗。降低三相低壓配電系統(tǒng)的不平衡度，盡量做到三相平衡。c.對機(jī)電設(shè)備，如部分風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)置變頻裝置。容量較大的用電設(shè)備，當(dāng)功率因數(shù)較低且離變配電室較遠(yuǎn)時，采用無功功率就地補(bǔ)償方式。選用耗能低的技術(shù)和設(shè)備，提高電能利用效率。d.采用低煙無鹵環(huán)保型電線、電纜。

3電氣節(jié)能及環(huán)保措施

變配電所靠近負(fù)荷中心，減少線路長度和線路壓降，降低線路損耗，達(dá)到節(jié)能的目的;變壓器采用環(huán)保節(jié)能型干式變壓器，干式變壓器的性能應(yīng)滿足（GB20052）中二級能效的要求;變壓器低壓側(cè)設(shè)置集中功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，以減少無功電流損耗，提高供電質(zhì)量;冷源、輸配系統(tǒng)和照明等各部分能耗進(jìn)行獨(dú)立分項(xiàng)計(jì)量;采用高效節(jié)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(yīng)達(dá)到現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50034）》中規(guī)定的目標(biāo)值;發(fā)電機(jī)房內(nèi)及進(jìn)出風(fēng)道需采取消音處理，消音處理后應(yīng)保證達(dá)到《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求[1]。

4變壓器節(jié)能技術(shù)

4.1選擇較低損耗的變壓器

第一，加強(qiáng)對鐵芯損耗的把控。變壓器損耗中的空載損耗一般出現(xiàn)在變壓器鐵芯疊片內(nèi)部，這種損耗主要是因?yàn)榻蛔兇帕€在經(jīng)過鐵芯時，受渦流影響而出現(xiàn)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?yàn)橹芷谛缘拇判宰兓颓懈畛霈F(xiàn)渦流。為了減少渦流的產(chǎn)生，可以選擇使用鐵線來加工制作變壓器鐵芯。近幾年，在節(jié)能環(huán)保理念的支持下，變壓器鐵芯材料類型增多，非晶態(tài)磁性材料成為常用的變壓器鐵芯材料。在使用這種節(jié)能環(huán)保材料之后，變壓器的運(yùn)行損耗會降低，鐵損耗數(shù)值僅僅為硅鋼變壓器的1/5。第二，加強(qiáng)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(chǎn)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(guī)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(shù)發(fā)現(xiàn)，非晶合金變壓器運(yùn)行一年后產(chǎn)生的能耗，要比硅鋼變壓器產(chǎn)生的能耗低，基本數(shù)值為9.4kWh。

4.2選擇和負(fù)荷曲線匹配的變壓器

變壓器損耗中的額定負(fù)荷損耗受變壓器繞組電阻、繞組電流大小的影響，與負(fù)荷率的平方呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。因此，為了降低變壓器的運(yùn)行損耗，需要選擇阻抗數(shù)值比較小的繞組，并根據(jù)負(fù)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(fù)荷率來確定配電變壓器容量。在確定好房屋建筑物基本負(fù)荷數(shù)值之后，配電變壓器總裝機(jī)的容量=建筑物有功計(jì)算負(fù)荷/（變壓器負(fù)荷率×變壓器補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)）。在變電器使用的過程中，如果最大負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)值低于30mim，變壓器負(fù)荷容量會增加，與此相關(guān)的用戶初期投資數(shù)額也會增加。由此證明，按照變壓器最理想負(fù)荷率來確定變壓器容量的做法是不科學(xué)的。第二，按照變壓器節(jié)能負(fù)荷率選擇變壓器的容量。考慮到變壓器容量負(fù)荷始終處于變化的過程中，無法精準(zhǔn)地計(jì)算出變壓器的電能損耗。為此，想要計(jì)算最大負(fù)荷時間，可以參考最大負(fù)荷消耗時間下用戶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(tài)，這個時期電力負(fù)荷的運(yùn)行和工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)存在密切的關(guān)聯(lián)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率基本控制在0.85～0.95之間。對于一些以商業(yè)為主的建筑物，它的用電負(fù)荷相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)兩班制，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率在0.71～0.85之間。第三，按照變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷來計(jì)算變壓器的容量。但是對于兩班制商業(yè)建筑中的配電變壓器使用來說，如果按照以上的計(jì)算方式，最終所得到的容量數(shù)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(jié)省投資的同時，減少電能損耗成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題[2]。

結(jié)束語

通過介紹高層建筑的電氣設(shè)計(jì)一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)及思路，希望能夠幫助設(shè)計(jì)人員較好地了解超高層電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過在設(shè)計(jì)過程中不斷研究以及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，歡迎各位同行的指正和批評[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡澤炯.超250m建筑電氣設(shè)計(jì)探討——以廣州市增城區(qū)某335m項(xiàng)目為例[J].低碳世界，2021，11（07）：108-109.

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

[3]何晗，趙研，黃凌潔.淺談某醫(yī)養(yǎng)社區(qū)的電氣設(shè)計(jì)[J].中國住宅設(shè)施，2021 （05）：89-90.