建筑供配電線路的節能設計策略研究

戴超

江蘇省建筑設計研究院股份有限公司 江蘇 南京 210019

供電設計需要與城市設計相結合，并需要根據區域實際供電需求調整供電體系建設策略。同時，供電線路的節能設計本身也需要擺脫傳統供電線路設計的被動性，并需要通過應用現代高新技術來實現節能設計策略的主動化。而在此過程中，就需要從產業構成、發展趨勢入手，并嘗試通過技術更新、供電策略優化來滿足區域供電需求，并在此基礎上達到節能目的。

1 配電線路節能設計的必要

1.1 降低該地區的供電壓力

多數情況下，某地區的電力供應會受到自然條件的限制，不會出現較大幅度的迅速增長，但是由于城市本身處于發展過程中，電力供應與城市發展之間難免會出現矛盾。如果能夠對建筑本身的供電線路進行節能優化設計，那么該地區的供電需求就會明顯下降，這就能夠有效降低該區域的發電壓力，并能夠保證用電高峰期的供電質量[1]。

1.2 優化該地區的經濟結構

建筑行業、高新技術行業等領域在耗電方面由于基數較大，長時間處于耗電排行榜的前幾名。實際上，能源消耗排名靠前的地區省份都與其工業高新技術應用有密不可分的關系。另外，地區發電能力也嚴重限制了地區的經濟結構，從而制約了該領域的發展。不過，節能設計能夠有效調節建筑行業、高新技術行業的用電需求，使其結構構成更具靈活性、并且不被總體發電量所限制；另外，供電線路的優化也給一些高耗能產業提供了新的能源供應思路，比如，高新技術行業就可以利用該技術實現對自然資源的重新利用。

2 節能設計理念在配電線路優化中的難點體現

2.1 基層人員素質普遍較低

建筑設計中，配電設計本身屬性就十分特殊，具體施工方案需要通過建筑方審核，還需要達到供電方面的標準需求。但實際工作中，建筑設計方的人員素質較低，專業素養較差。在施工設計過程中存在較多問題，比如變配電房位置設置錯誤、供電線路集中、線路暴露等。問題另外，建筑施工完成后，部分建筑還存在著不按設計圖紙施工、私改線路的現象，這不僅違反了相關部門的要求，也為該地區的供電帶來了較多的安全隱患[2]。

2.2 節能設計理念難以在區域內廣泛化推廣

建筑行業、高新技術行業通常是用電消耗的大戶，所以供電線路的調整及優化設計中需要將上述兩個行業作為突破口。但在實際供電設計中，建筑行業本身規模較大，很難實現整體上的線路設計優化，而高新技術行業關聯技術較多，在線路優化設計過程中會受到諸多外來因素的影響。因此，大部分地區并不能夠將節能設計理念在區域內進行廣泛推廣，而小型民用建筑設計的節能優化所起到的作用就十分有限。科學、合理、環保的供電線路設計需要有相應的人員進行把關，并且需要一定的時間體現出其效果，而現代建筑并不具備這樣的環境。

2.3 配電線路的設計規范度較低

在現代的建筑設計中，由于現代建筑設計規范的指導性較弱（存在滯后性以及設計理念不符合現代需求），對建筑中的實際指導作用十分有限。除此之外，現階段施工單位依舊會將成本控制作為建筑的優先考慮事項，加上各種建筑設計本身規范的滯后性也使得施工單位有機可乘。比如在現代建筑的防火設計中，大多數建筑只是達到了基本的防火標準，而未對其細節進行處理。在一些性質較為特殊的建筑設計中，并沒有針對建筑性質進行特殊優化處理，這都導致了部分建筑火災問題難以控制。多數情況下，供電線路的節能設計與成本控制有明顯沖突，而方案審核人員會更加傾向于成本控制來提高企業的既得收益。

2.4 線材處理難度較大

區域供電的復雜性較高，多數情況下并非是短距離的一對一供電，所以還需要考慮供電線材的選擇以及輸電損耗。在大多數基層人員的認知中，電纜的選擇只需要滿足基礎的電流運行條件即可，并不需要刻意為其進行針對性優化[3]。但實際上，電纜的選擇會直接影響到輸電線路的配電效率，而且輸電損耗也會直接影響到節電設計的具體落實情況。部分建筑中的特殊設備也會對供電電壓有一定要求，比如，各類型電梯、風機等，此類設備既是供電問題出現的重點區域，也是線路節能設計的關鍵突破口。另外，復雜區域供電線路間的連接也是難點之一，如果解決不了供電線材的選擇問題，那節能供電也將無法取得巨大突破。

3 建筑配電節能設計的基本原則

3.1 以實際需要為準

如果建筑配電節能設計不能夠以實際需要為準，那么節能設計本身就等同于節衣縮食，這不僅會影響到區域的經濟發展，還會妨礙實現環境保護以及能源節約的目標。因此，相關人員應該對該地區的實際用電需求進行調查，掌握該地區3～5年內的供電需求變化情況，以為后期供電系統的設計提供數據補充。另外，不同建筑類型對用電的要求也有差異，調查中要按照實際需求進行分類，不可以一概之，影響到該區域的實際電力供應情況[4]。

3.2 滿足發展的需求

從本質上來看，建筑本身與其配電線路有較強的綁定性，這也意味著輸電線路與建筑本身共同表現出較強的時代特征，所以，滿足發展的需求也將成為配電線路設計以及節能優化的關鍵點。

3.2.1 滿足技術的發展需求

供電線路設計由大部分構成，其中不乏有更新速度較快的結構。因此在相關部分的設計中，要更加注重該部分的可替換性，以保證能夠快速接受并使用先進技術。尤其是在節能設計層面，大量的新技術涌進，使得更多功能性裝置進入到供電線路設計中，所以相關人員需要提前做好相應準備，以適應技術發展的需求。

3.2.2 經濟結構發展的需求

從本質上看來，供電技術的發展需求更加偏向于微觀結構，其主要通過改變部分供電線路來實現供電效率的增加；而經濟結構發展的需求與供電技術需求有明顯差異，經濟結構發展在性質上更加接近于宏觀結構上的調整。因此，建筑設計需要更加符合地區的發展方向，并要有一定程度的宏觀調整能力。雖然該等級的資源調整會得到政府的支持，但地區供電線路設計仍舊需要有一定的靈活性。

3.2.3 滿足人們行為的發展趨勢

科技的進步不僅是在于功能性的提升，還體現在與人們交互活動中。從表現上，該種發展需求與科技發展的需求類似。但實際上，科技的發展更加接近于解放人們的勞動關系，而人們行為的發展趨勢則更加傾向于調整人與科技的互動關系。由于每個時代的人們行為發展趨勢有較大差異，所以論文會嘗試將該時代所表現出的智能性特征作為互動交流特點。在該背景下，建筑配電線路的設計需要能夠與建筑結構本身或者是建筑內的生活主體共同構成同一體系，并能夠接受該體系下的統一資源調配[5]。這不僅要求線路設計本身有一定的科技性，還要求在發展方向上更加注重與人們的互動效率。

3.3 貫徹節能線路設計的宗旨

新技術的加入通常會帶動供電效率的提升，并能夠優化供電線路，減少能源損耗。對于節電設計來講，由于各個城市之間并不具備對比參照性，所以很難直觀地判斷出節能線路設計所帶來的正面收益。因此，需要相關人員把節能設計理念直接貫徹到工程建設中，以便通過可預估的量變來推測供電系統所發生的質變[6]。在具體實施上，就需要相關人員加強自身的專業素質修養，并積極提高應用新材料、新技術。

4 建筑供配電線路的節能設計策略

4.1 技術上的方向調整

4.1.1 變壓器類型優化

變壓器作為供電系統的核心組件，在供電系統中起到了重要作用，因此，在建筑施工設計安裝中，應按照實際需求選擇相應規格的變壓器，以保證能夠達到節能目標。變壓器作為節能優化設計中的重點，同時需要加強對電壓器的監測，以監測變壓器附近出現的電路損耗。有研究人員指出，通過調整變壓器的負載參數不僅可以控制線路的輸電損耗，同時還能調整整個供電系統的安全性。另外，有試點表明，并聯式變壓器的輸電損耗較小，有條件情況下可以選購此裝置來提高線路供電能力。需要注意的是，變壓器技術換代更新較快，需要各地區根據自身實際需求來選擇適合類型的變壓器，不可過度跟風優化。

4.1.2 對輸電線路進行優化調整

傳統線路設計認為，線路對供輸電的影響較小，負面影響均不如其他類型部件，但在長距離輸電中，輸電線路對輸電效率的影響會逐漸增加。因此，相關人員需要加強對輸電線路的重視，并對輸電線路進行優化調整，根據各地區的實際需求進行線路優化，先確定好變電站的具體位置，然后再圍繞變電站進行相應的電路配置。在配置過程中，要盡可能地保持直線運輸，以避免對輸電效率的影響。同時，輸電線路的安裝選擇需要經過嚴格審核，對于建筑本身的特殊性供電系統，也需要及時向有關部門進行申請審核，并盡量避免私自處理的情況的出現。

4.1.3 電源點布置

在建筑供電設計中，如若遇到長距離的供電需求，需要合理利用電源點來減少輸電系統中的能源損耗。針對該情況，應需要控制負荷中心與電源點的距離，并及時處理好迂回問題，從而盡可能地減少輸電線路中的能源損耗。當然，監管人員也可以通過更改電纜線材來減少線纜電阻，從而降低輸電中的不可控發熱。銅芯材料的導電性和抗氧化能力要遠遠高于其他材料，如果有條件，可以增加該類材料的使用量。

4.2 降低其他干擾因素所帶來的輸電效率降低

多數情況下，雖然配電設計會采用專門的技術來減少外界因素的影響，以達到保證輸電效率的目的。但實際上，大多數外界因素干擾的應對效果十分明顯，部分基層配電管理人員也并不重視該因素所帶來的影響。針對該問題，論文以季節性復合因素為例，詳細說明了季節性復合的應對策略。在季節性干擾因素中，起重要的影響因素是溫度。降低溫度對線路設計的影響，和以線纜為主要干預點來進行干預并不現實，因此，針對設計方案中的溫度問題傾向于對輸電線路中室內部件進行恒溫處理。比如，在夏季溫度升高時，可以適當保證關鍵零部件的空氣流通，通過降低表面溫度的方式來隔絕溫度對其的影響。同時，在隔絕溫度影響的前提下，還可以將多余熱能進行再次利用，以貫徹線路的節能策略。通過動態的參數調整來實現對供配電線路的優化。需要相關人員監測輸電線路中的溫度數據變化，并通過調整機電的方式對線路的功率因數進行補償。

動態調整的方式存在兩大難點：第一，線路調整精確度較低。現階段供電關系的復雜性導致試點人員不得不縮短控制距離來提高溫度數據的準確度，而這也變相增加了動態調整的負擔。第二，頻繁的動態補償會影響到輸電線路的壽命。在進行輸電線路因數補償的過程中，頻繁地上下調整會加速電纜的老化。據實驗數據顯示，該調整方式會縮短線路的使用壽命，平均壽命減少可達到2.82±1.23年。因此，在動態因素補償的調整中，應盡量保證變頻方式的規范性，從而將調整所帶來的線路損耗控制在最低水平。如果條件允許，也可以通過增加靜態無功補償裝置來輔助進行變頻方式的切換。

4.3 其他方面的節能設計要點

4.3.1 提高建筑供電設計中其他能源的利用效率

受技術影響，大多數建筑供電設計為了保證供電穩定性，會刻意降低新材料、新能源的使用率。未來的電能供給與用電需求會出現更大矛盾，所以需要現代建筑供電設計能夠兼容更多的新能源供應。因此，線路設計的關鍵點是應注意與其他新型能源的兼容設計，比如在太陽能的利用，既可以將其通過裝置轉化為電能輸送至輸電線路中，也可以通過其熱能來保證線纜在負載情況下的溫度恒定[7]。

4.3.2 高層建筑中供電節能設計的關鍵點

與地面建筑不同，高層建筑高度較高，其輸電線路設計中會存在較多的不可控因素，所以其節能設計方面需要更加保守，或者需要探索全新的節能思路來實現該類型建筑的節能設計。比如，在材料使用中，就可以使用穩定性更強的新型材料來保證其在高層建筑中的供電效率。同時，在輸電線路的空間設計上，需要針對其高度進行調整，甚至需要做好結構上的妥協。

4.3.3 提高供電線路設計人員的基本素質

建筑本身具有較強的特異性，而中端人才無法顧及到設計中的細枝末節，所以就需要通過提高末端人才的基本素質來保證線路設計的科學性和節能性。在該方面，主要從兩個方面來解決這個問題，分別為降低線路設計規范的滯后性和加強對底層人員的技術支持。而在節能方面，則需要額外派遣專業人才來對設計方案進行審查。審查要覆蓋線路設計整個流程，以保證施工材料、技術的落實情況。

5 結語

總而言之，未來城市發展與資源供給會面臨巨大矛盾。建筑供配電線路優化可以有效降低矛盾所帶來的負面影響，縮短矛盾所導致的發展停滯期。