高層建筑供配電系統節能設計分析

【摘要】高層建筑是未來建筑的主要形式。高層建筑結構復雜，用電負荷較大。當前高層建筑普遍能耗較高、電能損耗率大。因此，有必要加強高層建筑供配系統的節能優化設計，加強對高層建筑實際用電負荷和供電網絡結構的分析，從多方面入手，在滿足基本用電需求的基礎上，實現節能優化目的。本文對高層建筑供配電系統節能設計進行分析和探討。

【關鍵詞】高層建筑；供配電系統；節能設計

高層建筑的供配電節能設計是專業化的系統工程，主要的內容涵蓋供電系統、照明系統、配電系統和新能源利用系統四個方面。因此，在節能設計的技術要點就應該符合這些內容的要求，其中變壓器合理選擇、照明系統和電機拖動系統的節能設計是對其節能功能具有關鍵性影響的技術要點，應該從這三個方面去重點展開節能設計工作。

1、高層建筑供配電系統節能設計的主要內容

高層建筑供配電系統就是電的供給和分配給用戶使用的過程，其主要內容包括電源和電壓、高低壓配電、電氣系統等，因此其系統的節能設計就是與這些內容有關的符合節能環保要求的技術內容：

1.1供電系統的節能優化

主要包括高層建筑的最大用電量、設備的配電設計等內容的節能優化。供電系統的節能優化是整個節能系統的基礎，也是避免電氣火災的主要手段：

1.2電氣設備用電節能優化

隨著生活水平的提高，空調、電梯等電氣設備在高層建筑的使用量也在逐日劇增，能量耗費比重增大。電氣設備的用電節能優化就是在電機拖動、空調變頻等設計安裝中進行節能的設計安排，降低建筑的耗能。

1.3新能源利用的節能設計

新能源技術設計內容將會成為未來建筑節能的重點，主要包括風力發電、太陽能系統等可再生能源技術在高層建筑中的設計和使用。

2、供配電系統節能設計

2.1配電變壓器的節能優化選型設計。

變壓器是高層建筑供配電系統的關鍵設備，長期以來，變壓器的耗能也是十分嚴重的。變壓器的節能選擇和設計一般是根據配電變壓器的投資回收年限來確定的，也就是說，變壓器的確定不僅要有經濟效益，還應該考慮使用的年限。超過5年這個范疇，變壓器就無法滿足經濟回收和節能的效能，也不利于高層建筑的用電安全。

除了這個年限規定以外，高層建筑的配電變壓器還與實際的建筑用電有關。一般來說，配電變壓器的負荷率應該達到70%左右才能滿足真正的節能要求。在選擇變壓器的型號時也應該選擇損耗小、空載損耗小的新型節能變壓器。如容量是315kV的配電變壓器選擇S7型號的能夠降低空載損耗46.1%左右，運行損耗降低27.5%左右。

2.2照明系統的優化節能設計。

照明是高層建筑供配電系統中不可或缺的部分，各類照明設施的耗電量巨大，在照明系統設計過程中，應該要加強節能意識的培養，從照明系統設計到照明燈具選擇，都要貫徹節能理念，實現對照明系統能耗的有效控制。熒光燈、高強度氣體放電燈等是高層建筑供配電系統中的主要燈具，對于這類燈具，應嚴格按照《建筑照明設計標準》GB50034-2013中的相關規定進行選擇。為了提高對電能的利用效率，可以加強智能化建筑照明控制系統的應用，將智能化調控技術與高層建筑照明系統結合起來，可以實現照明系統的自動控制。例如根據外界亮度來調控照明設備，當外界亮度達到一定強度的時候，通過智能控制模塊，將照明設備關閉，當外界亮度降低，達到一個臨界值的時候，系統可以打開照明燈具，防止人為操作燈具帶來的各種電能浪費。在智能照明控制系統設計過程中，要加強對各種參數的設計，提高系統的靈敏性，除了借助亮度進行判斷之外，還可以借助溫度、濕度等環境參數，對照明系統進行控制，達到人性化系統控制。

2.3電機拖動系統的優化節能設計

電機拖動系統能耗約占整個建筑電氣能耗的91%，同時大多數電機拖動系統中其電能轉換利用效率普遍較低，存在非常大的節能降耗優化設計潛力。因此，在電機拖動系統優化節能設計過程中，對于200kW以下從投資經濟性角度出發應優選低壓電機；對于355KW及以上功率的電機只有高壓電機序列，只能選擇高壓電機；而對于200～355kW范圍內的電機而言，應從技術可行性、投資經濟性、運行節能經濟性等多個角度進行綜合分析，以優選出節能經濟的電機型號。應結合建筑電機拖動系統的實際情況，合理選用變頻調速、軟啟動等先進控制方案對電機拖動系統控制模式進行設計，以達到電機拖動系統運行高效、節能經濟的目的。

2.4動力設備的節能設計

變頻調速的節能原理，當對動力設備進行節能設計時，主要是考慮電動機的調速方式。以水泵為例，調速問題歸根到底是減速問題。對于風機和水泵而言，流體和轉速是成正比例關系。當轉速減小時，電動機的功率將以其3次方的速率下降，因此變頻調速的節能效果明顯。當流量從100%降低到70%時，其轉速將從70%降低到49%，而電機的功率將降低到34.3%，也就是說，電能能夠節約65.7%，節能的效果相當明顯。

2.5通風空調系統

高層公共建筑工程由于使用功能的要求需要設置空調系統，這樣才能滿足建筑的穩定調節和通風的要求。當進行通風空調系統的設計時，不僅應考慮節能的要求、采用節能的產品，同時還應滿足室內舒適度的要求，在滿足這些條件的基礎上應適當改變室內的溫度和濕度條件，從而進行通風工作。當在冬季和夏季時，通風系統應考慮采用最小的新風量，而在春季和秋季應采用全新風。在室內應設置檢測溫度成分的儀器，通過檢測數據對通風量的大小進行確定。對通風空調系統的安裝，應合理考慮其安裝位置，盡量減少系統的阻力。通風空調系統可以采用智能控制系統，從而可以通過合理的控制通風達到經濟和節能的目的。

結語：

由于高層建筑布局多樣化、功能復雜，配電設備繁多，這就對供配電系統的設計提出了更高的要求，對高層建筑供配電系統進行節能優化設計，不僅可以保證建筑供配電系統高效穩定運行，同時還可以為建筑長期處于低能耗、高效率工況運行奠定良好的基礎。而且，對高層建筑供配電系統進行節能優化設計，還可以促進能源高效利用、合理分配、節能降耗等。因此，一定要將節能方案和技術措施合理的運用到實際工程當中，這將對工程實踐應用具有非常重要的研究意義。

參考文獻：

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[3]趙勛.高層建筑供配電系統節能設計技術要點探討[J].工程技術研究，2017（07）.

作者簡介：

張曉剛，河北大地建設科技有限公司，河北石家莊。