程昌斌??
【摘要】高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計涉及到許多方面,文章在對供配電系統(tǒng)電氣節(jié)能設(shè)計基本原則進行簡單闡述后,對系統(tǒng)總體規(guī)劃節(jié)能設(shè)計措施進行了探討。最后,結(jié)合自我實際工作經(jīng)驗,對供配電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計過程中配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟選型設(shè)計、電線電纜節(jié)能經(jīng)濟選型設(shè)計、以及諧波治理節(jié)能設(shè)計等節(jié)能設(shè)計技術(shù)要點進行了認(rèn)真分析研究。
【關(guān)鍵詞】高層復(fù)雜建筑;供配電系統(tǒng);節(jié)能設(shè)計
Discussion on Key Points of Energy - saving Design for High - rise and Complex Buildings
Cheng Chang-bin
(Xi'an new Jie Shang Property Co., LtdXi'anShanxi710000)
【Abstract】The energy-saving design of high-rise complex building power supply and distribution system involves many aspects. After the basic principles of electrical energy-saving design of power supply and distribution system are briefly described, the energy-saving design measures of the overall planning are discussed. Finally, combined with the actual experience of self-operation, the energy-saving design of distribution transformer energy-saving economy, the energy-saving economic design of wire and cable, and the energy-saving design of energy-saving design of harmonic control are analyzed carefully the study.
【Key words】High - rise complex buildings;Power supply and distribution system;Energy - saving design
高層復(fù)雜建筑如大型寫字樓、商場、購物中心等,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能均較為復(fù)雜,用電設(shè)備系統(tǒng)也較多,包括大量的機械動力設(shè)備、電氣設(shè)備、系統(tǒng)完善照明系統(tǒng)(工作照明和應(yīng)急照明)、以及完善消防報警安防系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)在運行過程中是建筑電氣中的核心用電大戶,其對電能消耗量相當(dāng)大。但由于受傳統(tǒng)建筑電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計理念和技術(shù)水平等因素的制約,高層復(fù)雜建筑物內(nèi)部供配電系統(tǒng)中能源浪費較為嚴(yán)重,節(jié)能潛力非常大。據(jù)一些統(tǒng)計文獻資料表明,在綜合性高層復(fù)雜建筑內(nèi)中央空調(diào)和通風(fēng)空調(diào)的電能總能耗高達36%以上,而照明系統(tǒng)能耗高達35%以上。面對綠色智能建筑技術(shù)升級改造建設(shè)步伐的進一步加快,建筑電氣中供配電系統(tǒng)節(jié)能就顯得非常重要,尤其對設(shè)計階段的節(jié)能措施采取就顯得非常有工程實踐意義。
1. 高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)電氣節(jié)能設(shè)計基本原則
供配電系統(tǒng)是高層復(fù)雜建筑主要動力載體,同時也是建筑電氣節(jié)能設(shè)計的重要內(nèi)容。供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計過程中,要在確保建筑物電氣功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)上,通過合理進行變壓器、電纜的經(jīng)濟選型,以及考慮后期建筑供配電系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃,通過方案技術(shù)性、經(jīng)濟性、適用性等方面的綜合考慮,設(shè)計出高效節(jié)能經(jīng)濟的優(yōu)化方案,實現(xiàn)高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。
1.1要滿足建筑物內(nèi)部電氣系統(tǒng)功能正常發(fā)揮。
供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計過程中,要以滿足建筑物內(nèi)部電氣系統(tǒng)功能正常發(fā)揮作為設(shè)計方案的基本前提,如供配電系統(tǒng)要滿足建筑物內(nèi)部各機械動力設(shè)備系統(tǒng)、電氣設(shè)備系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、以及消防報警安防系統(tǒng)安全可靠用電需求;要滿足照明房間或場所的照度、色溫、顯色指數(shù)等技術(shù)要求;要滿足中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)基本溫度、濕度用電需求;要滿足電梯等電機拖動系統(tǒng)安全用電需求。滿足建筑物功能安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的高效正常發(fā)揮是高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計必須遵守的基本前提。
1.2要綜合考慮供配電系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益。
在供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計過程中,不要一味追求設(shè)計階段的節(jié)能效果,而忽略了系統(tǒng)后期運行維護費用。要從設(shè)計、施工、運維維護等方面,綜合考慮供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方案的實際經(jīng)濟效益。要綜合考慮供配電系統(tǒng)投運后運行維護長期性節(jié)能效益,不能以系統(tǒng)后期昂貴運行維護作為代價,來換取設(shè)計階段短缺較小的投資節(jié)省。而是應(yīng)該考慮運行維護期間長期的節(jié)能降耗措施,使設(shè)計階段增加的少量額外投資,能在幾年或較短時間內(nèi)就能通過合理的節(jié)能降耗措施相抵扣,從而有效提高設(shè)計方案的節(jié)能經(jīng)濟效益。
1.3要用發(fā)展眼光進行供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。
高層復(fù)雜的綜合性建筑供配電系統(tǒng)電氣節(jié)能設(shè)計的內(nèi)容較為復(fù)雜,需要考慮的影響因素較多。設(shè)計方案的節(jié)能效果要從長遠發(fā)展眼光著手,要從建筑物后期擴建、周圍環(huán)境、以及電氣系統(tǒng)投運后功能性能等方面,在設(shè)計方案中始終貫徹經(jīng)濟、合理、技術(shù)先進、材料新型、以及設(shè)計方案不會短期落伍等設(shè)計理念,精心考慮、詳細計算、以及仔細斟酌供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方案中的具體設(shè)計細節(jié),確保整個設(shè)計方案具有較高節(jié)能經(jīng)濟性。
2. 供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃節(jié)能設(shè)計措施
在高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計過程中,應(yīng)充分統(tǒng)計計算電氣負荷容量,并充分考慮供電方式、供電距離、以及用電設(shè)備的功能特點等因素,要做到供配電系統(tǒng)設(shè)計方案盡量簡單可靠,操作維護方便。高層復(fù)雜建筑總降壓變配所應(yīng)盡量布設(shè)在靠近負荷中心部位,以縮短供電半徑,降低供配電系統(tǒng)運行線路損耗。另外,要合理選擇配電變壓器的容量、臺數(shù)、型號以及配電變壓器的運行方式,設(shè)計出根據(jù)季節(jié)性負荷變化而能夠靈活投切和分配調(diào)度的變壓器調(diào)節(jié)方案,實現(xiàn)配電變壓器的節(jié)能經(jīng)濟運行,有效提高配電變壓器的負載率,減少由于輕載等不利運行工況造成的大量不必要電能損耗。endprint
3. 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計技術(shù)要點
3.1配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟選型設(shè)計。
(1)不同型號的配電變壓器,其制造生產(chǎn)所選用的繞組材料、截面積等均有所不同,相應(yīng)其電能轉(zhuǎn)換效率也存在較大差異,當(dāng)然其價格也明顯不同。最合理經(jīng)濟的配電變壓器節(jié)能選型設(shè)計方法,就是根據(jù)回收年限來合理選擇配電變壓器的型號。由于影響配電變壓器經(jīng)濟效益的因素較多,在實際工程設(shè)計工程中,為了簡化計算,通常不考慮資金占用存在的時間因素,也就是只考慮不同型號配電變壓器支出費用的價格差和年耗電的電費差,則配電變壓器投資價差回收年限可以表示為:
配電變壓器投資價差回收年限=兩種配電變壓器的投資用價差兩種配電變壓器年耗電的電費價差
(單位:年)
(2)為了提高配電變壓器的節(jié)能經(jīng)濟效益,在經(jīng)濟回收年限選擇時,按照《關(guān)于節(jié)約能源基本建設(shè)項目可行性研究的暫行規(guī)定》中相關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,配電變壓器的計算投資回收年限通常不應(yīng)超過5年,最長不能超過7年。配電變壓器選型時,應(yīng)優(yōu)選空載、負載損耗相對較小的節(jié)能型配電變壓器。例如對容量為315KVA的配電變壓器而言,S13系列與S7系列配電變壓器相比,其負責(zé)損耗由4795W有效降低到3650W;其空載損耗由766W有效降低到340W,也就是節(jié)能型配電變壓器其節(jié)能降耗效果十分明顯。在高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計過程中,優(yōu)選高效節(jié)能型配電變壓器代替常規(guī)高能耗配電變壓器,不僅可以提高系統(tǒng)中電能資源轉(zhuǎn)換效率、降低配電變壓器運行能耗,同時還可以有效延長配電變壓器工作性能和使用壽命。
3.2電線電纜節(jié)能經(jīng)濟選型設(shè)計。
在高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)電氣節(jié)能設(shè)計過程中,有些設(shè)計人員或業(yè)主人員為了偏面追求設(shè)計造價控制,減少工程整體投資,在供配電系統(tǒng)電線電纜截面選型設(shè)計時有時過于偏小,雖然能夠滿足建筑供配電系統(tǒng)中計算電流和設(shè)計負荷要求,但卻忽略了供配電系統(tǒng)中電壓降和線路損耗等影響因素,導(dǎo)致系統(tǒng)在運行過程中線損能耗較大,運行過程中能源浪費較為嚴(yán)重。由上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(集團)有限公司編制的《建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)措施(電氣)》一書中,明確指出供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下,如果其年最大負荷運行時間Tmax<4000h時,可以按照導(dǎo)體載流量選擇導(dǎo)線截面;如果4000h≤Tmaxh≤Tmax<7000h時,宜按電纜經(jīng)濟電流密度進行電纜截面選擇;如果Tmax≥7000h時,電纜截面應(yīng)嚴(yán)格按照經(jīng)濟電流密度進行合理選擇。在電纜型號選擇時,應(yīng)優(yōu)選電阻率較小的銅芯線;應(yīng)合理布設(shè)電纜走向,建設(shè)導(dǎo)線敷設(shè)長度。另外,在電氣節(jié)能設(shè)計時,對于長期處于載流工況的電纜截面應(yīng)適當(dāng)放大一級,以便于與保護裝置配合和為工廠后期擴容擴建提高便捷有利條件。
3.3諧波治理節(jié)能設(shè)計。
降低或抑制高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)中的諧波分量,可以有效地提高供配電系統(tǒng)電能功率因數(shù),減少無功功率,從而有效提高供配電系統(tǒng)中電能資源的利用效率。合理設(shè)計諧波治理方案,可以有效提高供電電能質(zhì)量和降低線損,達到節(jié)能降耗、經(jīng)濟運行目的。當(dāng)供配電系統(tǒng)中,具有相對集中運行較為穩(wěn)定的大容量(如200KVA或以上)非線性負載運行時,宜在設(shè)計方案中優(yōu)選無源濾波器進行諧波治理,提高供電電能質(zhì)量;當(dāng)系統(tǒng)中具有大容量(如200KVA或以上),且運行工況較為復(fù)雜、斷續(xù)工作較頻繁的非線性負載設(shè)備運行時,常規(guī)的無源濾波器不能有效進行諧波抑制,此時宜優(yōu)選有源濾波器進行諧波治理;當(dāng)供配電系統(tǒng)存在上述兩類大容量非線性負載時,宜采用有源無源組合型濾波器。對于有條件的工程中,宜優(yōu)選無功補償與諧波治理一體化智能自動化裝置,有效提高供電電能功率因素和電能質(zhì)量,確保高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)中各電氣系統(tǒng)性能的高效穩(wěn)定發(fā)揮,降低供配電系統(tǒng)運行損耗,達到節(jié)能降耗的優(yōu)化設(shè)計目的。
4. 結(jié)束語
高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計涉及到許多方面,本文僅對工程設(shè)計過程中容易被忽視的幾個問題進行分析探討。如何在實際供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中提高設(shè)計方案的節(jié)能經(jīng)濟效益,是電氣設(shè)計人員必須長期面對的課題,也是其在實際設(shè)計工程中需要認(rèn)真考慮研究探討的重要內(nèi)容。endprint