華能慶陽辦公大樓的電氣節能設計

耿 毅

中煤科工集團武漢設計研究院 430064

華能慶陽辦公大樓的電氣節能設計

耿 毅

中煤科工集團武漢設計研究院 430064

介紹了華能慶陽辦公大樓的電氣節能設計，從供配電系統節能設計、建筑內部動力設備節能、建筑照明節能設計等全方面闡述了在高層辦公建筑電氣設計中的節能設計的設計要點及工程節能設計措施。

高層辦公大樓;電氣設計;節能

項目概況

華能集團慶陽辦公生活基地高層主辦公大樓，地下一層為車庫及設備用房，地上1～12層為辦公樓。主樓東西兩側各有六層的附樓與主樓相連，建筑高度49.950m，總建筑面積： 39451平方米，其中地下室6530平方米，為二類高層辦公建筑。地下室停車137輛，為Ⅲ類地下停車庫。電氣設計考慮兩回10kV高壓進線，選用兩臺1600kVA變壓器，低壓側采用單母線分段的接線方式。

在該項目電氣設計過程中，堅持“節能降耗，綠色設計”，從初步設計開始就對節能進行細致分析，精心設計，同時結合現行設計規范標準，進行節能降耗的優化設計。其具體內容如下：

1 供配電系統節能設計

供配電系統的節能設計要求盡可能地減少在電能變壓、傳輸、使用過程中的損耗及使用中的節能。供配電系統電能損耗百分率表見下表：

表1 供配電系統損耗百分率表

在本高層辦公大樓的設計中，供配電系統節能設計具體措施如下：

1.1 選擇合理負荷率的節能型干式環氧樹脂變壓器，采用電力綜合監控系統，合理分配電力負荷。

變壓器的有功功率損耗按下式表示：

ΔP=P0+β2Pk

式中：ΔP為變壓器工作損耗；P0為變壓器的空載損耗；β為變壓器的負載率；Pk為變壓器的有載損耗。

1.1.1 選擇節能型變壓器降低空載損耗和負載損耗。本工程兩臺變壓器均選用節能型的SCB10-1600KVA環氧樹脂澆鑄干式變壓器，有效減少空載損耗和負載損耗。

1.1.2 選擇適宜的負載率。綜合多方面因素并結合實際工程經驗，同時考慮變壓器在使用期內預留適當的裕量，變壓器最經濟節能運行的負載率一般在60%～80%之間。本工程1#變壓器負載率為74.4%，2#變壓器負載率為76.3%，均處于經濟運行區間。

1.1.3 通過采用LY3000電力綜合監控系統，對負荷進行合理分配，使變壓器工作在高效低耗區。該工程設計采用的電力節能監控控制系統，通過測量各出線回路的電壓、電流、功率因數等實時參數，合理分配電能負荷，并通過合理調整電動機啟動順序，避免大容量電機同時啟動等措施，實現節能降耗。

1.2 當線路接通，輸送電能之時，電能損耗就開始產生。線路上的損耗與線路阻抗參數和負載負荷大小相關。提高電網的功率因數，減少電網的無功功率及降低導線中的電阻等，均能切實可行的降低電網中的線損。具體途徑如下：

1.2.1 選擇最短的供電線路，盡量選電阻率（ρ）較小的導線；

1.2.2 合理確定電氣功能用房的位置，變壓器、大容量設備盡量接近負荷中心，減少供電半徑；

1.2.3 根據電流經濟密度值選擇導線截面；對較長的供電線路，在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，其導線截面規格加大一級處理；

1.2.4 提高系統的功率因數，每臺變壓器低壓側安裝480kVar無功補償裝置，將功率因數補償到0.95以上。

2 電氣設備節能設計

華能慶陽辦公大樓內部無其他種類的能源供應，大樓內部都為用電設備。空調、電梯、風機等電動機設備耗電量大約占整棟樓電耗的60%。減少電動機電能損耗的主要途徑是提高電動機的效率和功率因數，在本工程的電氣設備節能設計中，我們主要從以下幾個方面著手：

2.1 采用高效低耗電氣設備。本工程設計選用的電氣設備，均為高效低耗節能產品，杜絕選用落后淘汰的電氣設備。

2.2 根據工作環境、負載特點選用合適的電動機，避免“大馬拉小車”的現象出現，提高電動機的功率因數和效率。

2.3 輕載電動機通過星三角、軟啟動、變頻等電動機啟動方案的不同選擇，達到“輕載降壓運行節能”的目的。

2.4 設計中在非消防使用的水泵、風機、電梯等設備上優先選用調速電機，采用變頻啟動方式，優選設備控制方式，提高運行效率。。

2.5 通過設計建筑物設備監控系統（BAS），統一管理調度空調、電梯、風機等設備的合理運行，在保證安全、舒適和滿足必要的建筑使用要求的前提下，減少電力浪費消耗。

2.6 通過門禁、智能控制系統對門窗的節能控制，實現門的開關與室內照明、空調的節能聯動控制，減少空調制冷或制熱損失；在自然光充足時關閉部分或全部燈光照明，夏天放下或改變遮陽板窗簾角度遮擋陽光，減少日光對室內的熱輻射，降低空調冷制負荷。

3 電氣照明節能設計

辦公建筑照明節能設計，在保證視覺要求和照明質量的前提下，減少光的損失和浪費，并最大限度利用自然光，節約使用電氣照明光，具體有以下幾種節能設計途徑：

3.1 選擇合理的照明功率密度值，效地控制單位面積燈具安裝功率（LPD）。本工程執行《建筑照明設計標準》，對各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度值等

表2 辦公建筑的LPD值

3.2 選用高效光源和節能燈具。在該項目的設計中，在滿足照明質量的前提下，一般辦公場所優先采用高發光效率的三基色稀土細管熒光燈及緊湊型熒光燈。熒光燈選用節能高效電子鎮流器，比普通電感鎮流器節電10%以上，其本身功耗也比電感鎮流器降低50%～75%，綜合輸入電功率降低18%～23%，節電效果非常顯著。

3.3 選擇合理的照明方式。充分利用自然采光照明，也是照明節能的重要途徑之一，在該項目的設計中，電氣設計人員與建筑設計人員密切配合，通過設計采光中庭，燈具平行外窗布置并分組控制，選擇合理的照度標準值，把握好照明標準的照度值和LPD值等手段，考慮非均勻照明、混光照明以及其他靈活的照明系統， 盡量少開燈，少用電氣照明，從而達到節能的目的。

3.4 采用ASF智能照明系統，選擇合理的智能照明控制方式。本工程設計了ASF智能照明系統，每個辦公室和公共空間均配有手動控制面板，調節房間的工作狀態和合適的燈光效果。通過照度傳感器、紅外傳感器以及通過分區、分時、分組、場景控制，改變“一開全開”的開燈習慣，實現“人來開燈，人走燈延時自熄滅”。在設定的時間內，不同場所控制不同編組、不同類型燈具的點亮，有效地節約電能；對有天然采光的樓梯間、走道燈（應急照明除外)采用節能自熄開關；對公共場所、室外照明，采用集中控制遙控管理的方式。

3.5 積極推廣使用新型節能光源。地下車庫照明、應急照明等大量采用LED光源。目前市場供應的LED光源，較同等亮度的白熾燈耗電量可減少約80%，但由于色溫低，顯色性不高等原因，目前只適合在車庫、走道等對顯色性要求不高的地方推廣采用。

4 結語

目前的高層辦公建筑電氣設計中，因為供配電系統設計不合理、設備選型控制不節能和電氣照明設計、使用過程中不節能而造成的電能浪費現象非常普遍，電氣節能設計可挖掘的潛力很大，廣大電氣設計人員應在設計階段就精心考慮各種可行的電氣節能技術措施并付諸實施。同時也需要具體了解新的節能設備產品的運行原理、使用性能、節能效果，從技術、經濟上進行多方比較，再合理選定節能設備和節能控制方案，以真正達到有效節能的目的。

[1]建筑節能標準匯編.北京：中國建筑工業出版社,2008

[2]工業與民用配電設計手冊,第三版.北京：中國電力出版社,2005

[3]中國建筑標準設計研究院編.全國民用建筑工程設計措施-電氣.中國計劃出版社.2009版

耿毅（1981-）.男，工程師，工作單位：中煤科工集團武漢設計研究院。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.021