某五星級(jí)酒店電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

曹 云/李 楠（寧波市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 浙江 寧波 315000）

1 引言

本項(xiàng)目位于寧波市東錢湖旅游度假區(qū)，是一個(gè)集五星級(jí)酒店、會(huì)議中心、教育博物館為一體的建筑群。總建筑面積79,193.13m2。其中五星級(jí)酒店由三幢五層的建筑組成，面積為26,570m2；會(huì)議中心面積為11,869.59m2；地下室主要為汽車庫、酒店后勤用房、機(jī)電設(shè)備房，其面積為39,292.75m2；其余面積為二期教育博物館。

作為酒店建筑有其電氣節(jié)能的特點(diǎn)，由此引發(fā)了對(duì)該類建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的一些思考。

就本工程而言，在電氣節(jié)能方面貫徹了以下三個(gè)原則：

(1)滿足酒店類建筑的功能需求。即滿足工程內(nèi)各功能場(chǎng)所的照明設(shè)計(jì)要求;空調(diào)舒適性要求;各使用場(chǎng)所的工藝要求及各使用場(chǎng)所的電力要求。

(2)考慮經(jīng)濟(jì)效益。不盲目選擇節(jié)能產(chǎn)品，不能因節(jié)能而過高地耗費(fèi)投資和增加運(yùn)行費(fèi)用；應(yīng)找到合理的配合點(diǎn)。

(3)節(jié)省能量的消耗。節(jié)約無謂的能量消耗、首先找出哪些地方可挖掘能量余量，如降低變壓器的功率損耗、降低線路損耗;又如對(duì)酒店內(nèi)大量的照明宜采取先進(jìn)的控制方式、高光效燈具及綠色節(jié)能光源，使其達(dá)到降低能耗的目的。

因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。下面結(jié)合工程實(shí)例介紹某五星級(jí)酒店的電氣節(jié)能措施。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能

2.1 變壓器的選擇

負(fù)荷計(jì)算采用需要系數(shù)法計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷總?cè)萘繛?752.2kW；根據(jù)變壓器的相關(guān)公式可知變壓器的負(fù)載率在50%時(shí)效率最高，但選擇變壓器時(shí)應(yīng)綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用，綜合利用率一般控制在75%～85%為宜。本工程變壓器裝機(jī)容量7200kVA，共設(shè)置4臺(tái)干式變壓器，其中2臺(tái)2000kVA變壓器供空調(diào)主機(jī)房內(nèi)設(shè)備用電，變壓器負(fù)荷率為74%；2臺(tái)1600kVA變壓器供其他區(qū)域用電，變壓器負(fù)荷率為83%；變壓器負(fù)荷率控制在85%以下，滿足JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱民規(guī)）等相關(guān)規(guī)范的要求。空調(diào)主機(jī)房內(nèi)設(shè)備專設(shè)變壓器，在過渡季節(jié)空調(diào)用電量不大的情況下，可只運(yùn)行其中的一臺(tái)變壓器，切斷另一臺(tái)變壓器以達(dá)到節(jié)能的目的。

2.2 減少線路上的能量損耗

1）減少線路上的損耗看起來很簡(jiǎn)單，其實(shí)它貫穿著整個(gè)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)。《民規(guī)》要求變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心，顧名思義負(fù)荷中心就是整個(gè)大樓的主要負(fù)荷集中的地方。此處設(shè)備集中，用電量大、電流大。變電所靠近負(fù)荷中心可以很好地縮短供電電纜或者母線的長度，線路越短線路上的損耗就越小。鑒于此，本工程的變電所位置選擇在空調(diào)主機(jī)房和水泵房附近，以此達(dá)到減少線路投資及線路上的能量損耗的目的。

2）由于本工程為山地建筑，由多棟建筑組成，占地面積比較大，最遠(yuǎn)建筑離變電所的位置約250m。對(duì)于此段供電線路除了滿足必要的載流量、熱穩(wěn)定和各級(jí)保護(hù)配合外，還考慮了此段供電主干線部分的電壓損失。主干線部分的電壓損失一般控制在3.5%左右，之所以選擇3.5%，基于以下考慮：

● 根據(jù)GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)要求可以看出，供電變壓器的低壓側(cè)電壓在標(biāo)稱電壓（380V）條件下，電壓降損失的允許值在5%以內(nèi)。這5%的壓降主要分成兩大部分，低壓干線部分和分支支路部分。考慮到支路部分的壓降一般控制在1.5%范圍內(nèi)，在干線部分的允許壓降就只有3.5%了。

● 在滿足以上要求的前提下選大一級(jí)截面的導(dǎo)線，所增加的費(fèi)用為M，由于節(jié)約能耗而減少的年運(yùn)行費(fèi)為m，則M/m為回收年限。若回收年限為2年，則選大一級(jí)截面的導(dǎo)線是較合理且較容易實(shí)現(xiàn)的。本工程距離較遠(yuǎn)的建筑根據(jù)測(cè)算滿足此條件，因此在選擇導(dǎo)線截面時(shí)放大一級(jí)。

3 提高功率因數(shù)、治理諧波

3.1 功率因數(shù)

功率因數(shù)越高變壓器的輸出功率越高，因此提高功率因數(shù)對(duì)節(jié)能有著重要意義。

《民規(guī)》明確規(guī)定：“應(yīng)合理選擇變壓器容量、線纜及敷設(shè)方式等措施，減少線路感抗以提高用戶的自然功率因數(shù)。當(dāng)采用提高自然功率因數(shù)仍達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；10（6）kV及以下無功補(bǔ)償宜在配電變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，且功率因數(shù)不宜低于0.9。”本工程在低壓側(cè)集中設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.93以上。

3.2 諧波的危害

酒店建筑內(nèi)用電設(shè)備復(fù)雜，其他相關(guān)專業(yè)出于節(jié)能要求多采用變頻器控制，變頻器等非線性器件又產(chǎn)生大量的諧波。酒店宴會(huì)廳、會(huì)議中心等部分燈光采用調(diào)光控制，調(diào)光設(shè)備也是諧波源之一。另外電子節(jié)能燈也是諧波源之一。諧波對(duì)電能質(zhì)量影響比較大，具體來說諧波有如下危害：

（1）基波電流就是正常電流，諧波電流是額外的電流，屬于異常電流。諧波電流容易造成導(dǎo)體過載、過熱，導(dǎo)致導(dǎo)體絕緣破壞而燒毀。

（2）諧波電流將會(huì)增加變壓器銅損和漏磁損耗；諧波電壓將會(huì)增加變壓器鐵損。同時(shí)電力諧波亦提高變壓器工作機(jī)械噪聲和增加變壓器額外的溫升，諧波頻率越高，噪聲與溫升特性越明顯。對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)也是如此。

（3）諧波電流和諧波電壓會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，影響鄰近通信線路的通信質(zhì)量。

另外，諧波對(duì)繼電保護(hù)、計(jì)量儀表和測(cè)量儀器、用電設(shè)備等都有不同的影響，在此不再分別贅述。

3.3 諧波治理的措施

既然諧波有如此大的危害，設(shè)計(jì)過程中就應(yīng)該盡可能地降低其危害，諧波治理措施如下：

（1）選用用電設(shè)備的諧波電流限值滿足規(guī)范要求。

（2）變壓器采用D，yn11的接線；變壓器D接線的中壓繞組內(nèi)短接形成環(huán)流，為3n次諧波提供了通路。與此同時(shí)，諧波電流在繞組中流通產(chǎn)生了變壓器的附加損耗，使變壓器的發(fā)熱量增加，造成變壓器過熱，使絕緣介質(zhì)加速老化。所以，在選用變壓器容量時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)放大。

（3）諧波功率較大的設(shè)備由變電所專線供電。

（4）變電所低壓側(cè)集中無功補(bǔ)償時(shí)電容串接電抗器。

（5）在變電所預(yù)留有源功率濾波器的位置以備日后增加。有源濾波裝置具有高度可控性和快速響應(yīng)性，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波，是一種主動(dòng)型的補(bǔ)償裝置。它不僅能同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，而且還具有抑制電壓閃變、補(bǔ)償無功的特點(diǎn)。但有源濾波裝置的價(jià)格較高，因此本工程施工圖設(shè)計(jì)階段僅考慮預(yù)留有源濾波裝置的土建位置。待酒店運(yùn)行后實(shí)際測(cè)量諧波大小，如果諧波含量超出允許的范圍，則后期安裝有源濾波裝置。

4 電氣照明的節(jié)能

4.1 正常照明、景觀照明

五星級(jí)酒店、會(huì)議中心等區(qū)域的正常照明均需二次裝修時(shí)配合，本階段的電氣設(shè)計(jì)僅預(yù)留電源至配電箱，因此照明設(shè)計(jì)時(shí)按照GB50034-2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱照明標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)各場(chǎng)所照明設(shè)計(jì)提出了設(shè)計(jì)要求及節(jié)能要求：要求照明功率密度值LPD符合規(guī)范要求，選用高光效的光源、選用高效率的燈具、選擇節(jié)能型的燈具附件、采用合理的照明控制方式；景觀照明預(yù)留配電箱，由景觀照明公司深化設(shè)計(jì)，建議室外景觀照明采用LED燈和智能控制、分時(shí)間控制等控制方式。

4.2 應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)急照明的傳統(tǒng)做法是燈具自帶蓄電池形式，此種方式的應(yīng)急照明一般選擇平時(shí)照明中10%左右的燈具作為應(yīng)急燈具。本工程采用集中電源集中控制型系統(tǒng)的e-bus燈，此種形式的燈采用LED燈，其蓄電池容量為前種形式蓄電池容量的1/40，40倍的蓄電池容量之差意味著：蓄電池正常標(biāo)準(zhǔn)壽命按4年計(jì)算，20年內(nèi)蓄電池容量的投入可減少200倍；將是一個(gè)龐大的碳單位數(shù)字。集中電源集中控制型系統(tǒng)E-bus燈節(jié)能效果由此可見。

應(yīng)急照明系統(tǒng)采用集中供電點(diǎn)式監(jiān)控智能（消防）應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)，系統(tǒng)由組合式智能（點(diǎn)式）控制器主機(jī)、智能（直流）中央電池主站、安全電壓型智能（點(diǎn)式）控制器分機(jī)、安全電壓類集中電源點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈及高疏散類集中電源點(diǎn)式監(jiān)控型照明燈等設(shè)備組成。控制器主機(jī)設(shè)在消防安防值班室內(nèi)，設(shè)1臺(tái)中央電池主站，向整個(gè)系統(tǒng)提供電池（應(yīng)急）電源。本系統(tǒng)能保證系統(tǒng)所有設(shè)備燈具受到監(jiān)控，以使火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠確保提供快速可靠的照明，所有末端燈具光源均采用高亮度LED專用燈具，節(jié)能效果明顯。

4.3 照明節(jié)能控制

照明控制采用智能照明控制系統(tǒng)，主要分以下幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行設(shè)置：

1）大堂：智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)大堂的運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)調(diào)整燈光效果；在接待區(qū)安裝可編程控制面板，根據(jù)接待區(qū)的不同功能和不同時(shí)段，預(yù)設(shè)8種燈光場(chǎng)景；

2）西餐廳、咖啡廳等：采用多種調(diào)光光源，通過智能化控制使之始終保持柔和、優(yōu)雅的燈光環(huán)境。在廳內(nèi)或包廂內(nèi)安裝可編程控制面板，根據(jù)需要預(yù)設(shè)多種不同的場(chǎng)景；

3）大型中餐廳：利用智能照明控制系統(tǒng)的固有功能，隨意分割或合并控制區(qū)域，方便控制及調(diào)整就餐空間；

4）會(huì)議室：是酒店的重要組成部分之一，采用智能控制系統(tǒng)對(duì)各照明回路進(jìn)行調(diào)光控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的多種燈光場(chǎng)景，使得會(huì)議室在不同的使用場(chǎng)合都有合適的燈光效果；工作人員還可以根據(jù)需要，選擇手動(dòng)或者自動(dòng)定時(shí)控制；

5）地下車庫：由控制中心集中控制，車輛繁忙時(shí)，照明全開；車輛較少時(shí)只開車道燈或一部分車位燈。

通過自動(dòng)化的控制既能夠節(jié)省不必要的照明用電，又能夠在酒店內(nèi)營造出舒適的燈光環(huán)境。

5 計(jì)量與管理

1）采用高壓集中計(jì)量，在每路10kV進(jìn)線設(shè)置總計(jì)量裝置。低壓側(cè)提供不同獨(dú)立計(jì)費(fèi)設(shè)施以區(qū)分酒店、非酒店及不同功能區(qū)的用電。

2）采用建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)空調(diào)設(shè)備、水泵、各類風(fēng)機(jī)、電氣照明及其他用電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到集中管理、程序控制和節(jié)約能源的目的。

3）本酒店采用某品牌的電力監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控功能為：

（1）系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)的三相電壓、三相電流、功率、電能及功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢和分析；

（2）系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的人機(jī)界面，采用全中文界面顯示一次主接線圖、設(shè)備運(yùn)行情況及實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)等；

（3）在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)做出響應(yīng)，同時(shí)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以便用戶查詢，查找故障原因。

（4）定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線圖，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。

6 結(jié)束語

在國家節(jié)能減排政策的大力宣傳和積極推廣下，人們對(duì)節(jié)能減排的意識(shí)越來越強(qiáng)，節(jié)能得到全社會(huì)的積極關(guān)注。這些節(jié)能措施在酒店建筑中具有典型意義，但在實(shí)際工程中的應(yīng)用也要結(jié)合具體情況綜合考慮。

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[2]中國聯(lián)合工程公司.GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2010.

[3]中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院.JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

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[5]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB17945-2010消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.