基于智慧型的建筑電力系統設計研究

摘 要：智慧型建筑是更加具有前瞻性的新型建筑，它更加注重用戶使用的方便性、安全性和實用性等，使住戶有更舒適的入住體驗。智慧型建筑相對于傳統建筑更加人性化，它注重將人的衣食住行涵蓋到設計理念，從源頭開始規劃，在材質、管線等中間過程與后期維護等建立連鎖式關系，最終形成具有前瞻性且實用性高的智慧型建筑物，而智慧型建筑電力系統是要為智慧型建筑提供實現的可能性，電力、信息和空調設計等全方位的進行設計，最終使建筑成為智慧型建筑。

關鍵詞：智慧型；電力系統；設計；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.184

1 基于智慧型建筑電力系統設計的相關要求

對每一個建筑物來說，供配電系統設計是整個建筑物在后期投入使用過程中能夠安全高效的保障，尤其是對大型建筑來說，它對智慧型建筑建筑的重要性也不言而喻。建筑的許多功能需要供配電系統設計輔助實現，建筑的電負荷主要以一、二類負荷為主，用電設備的質量應該符合一定要求，對一些大型建筑來說，供配電線相對較長，因此每一根電線不可避免要造成更多的線路損耗及電壓損失，那么為了減少這種損失，需要設計者根據實際情況來布置不同樓層的配電變壓器。智慧型建筑的特點是更具有前瞻性、安全性節能性等，能夠為用戶提供更好的入住體驗，建筑物能夠包含更加多元化的因素，因此在進行智慧型建筑的供配電系統設計時，應該要將安全節能等因素作為主要參考因素。

1.1 安全性

供配電系統對建筑的功能來說相當于它的動力，投入使用后直接影響使用者的體驗，而供配電系統設計中一項重要的內容是電力設計。電力是保障建筑功能實現的能源基礎，建筑從施工到使用到后期維護等所有的環節都離不開電力的支持，而電力是一把雙刃劍為人們帶來福利的同時也是危險品，安全問題可能會在電力使用過程中發生，而安全事故一旦發生勢必會給建筑內人員或者財產造成不同程度的損害，甚至危及生命。因此，在智慧型建筑中要首先強調電力系統的安全性。

1.2 節能性

隨著社會文明的不斷發展，節能環保也不斷被推廣，因此基于智慧型建筑的電力系統也應該重視節能環保問題。我國人口基數大，因此全國范圍內來說每年的用電量較大，但是有相關調查顯示我國的人均用電量超過世界平均水平，這就說明了我國在電力系統節能性上做的努力遠遠不夠，智慧型建筑不僅要滿足用戶的入住需求，更要秉承國家的發展政策和趨勢進行電力系統設計，在功能齊全、安全性高的同時更要強調節能環保。我國部分地區的電力資源相對匱乏，與此同時我國人口基數大，電力資源需求大，基于這樣的基本國情，更要在電力系統設計過程中強調節能性，為我國節約電力資源，與世界節能環保的理念接軌。

1.3 經濟性

對建筑開發商來說每一筆開支都會對工程造價產生直接影響，建筑本身需要開支、人員和材料等都需要開支，那么，對電力系統的開支，事實上可以通過合理的設計做到一部分節約，線路的長短、多少等會對電力系統設計成本造成影響，另外對用戶的平均用電量也會造成影響，如果在設計階段能夠盡可能避免線路過長可以有效為開發商和業主減少開支，也體現了基于智慧型建筑電力系統設計的經濟性。

2 電力整合系統設計

2.1 電力接地系統

電力接地系統主要目的還是為了安全，配電線路和設備在經過長期使用或處于潮濕等環境下會出現絕緣劣化、線路老化、設備損壞等現象，而這些問題極有可能導致非帶電的金屬局部電位急劇升高，產生較高電壓等，這些會對周圍人員或其他設備、物件等帶來危害，可能會引發火災或爆炸事故給人員和財產造成不可逆轉的傷害。為了防止此類事故的發生需要對這些設備進行接地裝置，可以及時將電荷傳遞給大地，形成感應電荷的疏導回路避免安全事故的發生。

2.2 功率因素改善

功率因素的改善主要從能源和經濟兩個方面進行考慮，具體有以下目的：①節省電力費用；②較少線路電流；③減少電路壓降；④減少線路電力損失；⑤增加系統供電容量等。在電力系統運行過程中不可避免產生一些無效功率，也就是虛功率，虛功率不對外做功，但是會造成系統線路損失的突然增大。因此，在負載有效功率確定的情況下，應該盡可能采用并聯電容器，以此來提高系統的功率因子，電容器能提供系統超前的無效功率，從而使系統的無效功率降低，最終減少線路電流實現功率改善的目的。

2.3 電壓降計算

電壓降計算的主要目的是節約電力，同時也減少不必要的經濟支出。有相關屋內線路規定：供應電燈、電熱、電力或是混合負載的低壓分路電壓降不得超過該分路標稱電壓的3%；如果分路前有干線，那么干線電壓不可以超過2%等；電力系統設計階段應該對不同區域用電情況進行預估，然后計算所需容量，避免盲目設計造成電力資源的不必要浪費。

3 基于智慧型建筑電力系統設計分析

3.1 電力負荷的確定

基于智慧型建筑的電力系統一方面要注重安全性，前瞻性，最重要的是要注重實用性，所有的設計都要以實用為根本目的，不能空有其表。而電力負荷的確定是電力系統實用性的主要體現，智慧型建筑的規模和性質都應該作為電力負荷確定的影響因素，另外，還要結合當地的供電實際情況等因素共同決定。我國大部分建筑采用10kV電源，除非有特殊的用電需求可能會采用35kV或110kV電源，電源電力負荷對電源回路數有著直接影響，例如，電力負荷為1級時，進線供電需要兩路獨立電源，當電力負荷為2級時，進線電源則不要求獨立。在電力負荷確定過程中要盡可能綜合考慮各種因素的共同影響，確保電力系統可以安全高效地投入使用。

3.2 供電電源的選擇

供電電源為整個建筑的電力設備提供電力，供電電源的選擇直接關系到后期建筑功能的實現。供電電源的選擇可以從電力，電荷方面進行參考，另外，要結合電容量，用點設備，供電距離等各種因素綜合考慮，設計人員在對所有相關因素進行綜合分析以后進行供電電源的選擇。

3.3 變配電所的布置

變配電所的布置一般要以設備的負荷為基本依據，對于一些大型建筑通常需要配置規模較大的變電所，主要是因為大型建筑的用電設備負荷較大，主要為一二級負荷，對于大型建筑來說變配電所的位置一般在地下，并且盡可能靠近大型建筑的用電負荷。

3.4 電壓選擇和電能質量

電壓選擇和電能質量主要是要強調對電壓偏差的影響，這個在前文中功率因素的改善中也有涉及，通過電容器并聯的方式對無功功率進行補償，降低系統的無效功率，提高電能質量，為三項電荷平衡提供保障。

3.5 備用電源和應急電源

備用電源和應急電源是為了防止一些突發狀況的發生，使一些設備瞬間斷電，可能會對設備造成損害或者使一些信息數據丟失等問題的出現。備用電源或者應急電源通常是柴油發動機組來發電。柴油發動機組的負荷要通過具體的計算獲得，確保可以為用電設備提供所需電荷。另外，柴油發電機組提供電荷應該考慮到消防情況，在有消防情況和沒有消防情況的條件下應該選擇電源能量較大的一種，正常供電一旦發生中斷，備用電源應該立刻啟動，在最短時間內為用電設備供電，確保用電設備可以最快投入正常使用，同時，當日常供電恢復正常時機組能夠自動退出。

3.6 配電系統設計

基于智慧型建筑的配電系統設計要考慮樓層分布，對于不同樓層的供電通常采用分區樹干式配電方式，這也不是唯一的配電方式，對一些容量較大的負荷區域會采用樹干式和放射式相結合的方式。對一些大型建筑來說，地下室是電力負荷較大的區域，此時采用放射式比較適合，而從從配電房到建筑室的配電箱則建議采用樹干式配電方式。值得注意的是樹干式配電方式的配電箱一定要帶有保護開關，放射射系統的配電箱則是要選擇隔離開關。

4 電力系統建材智能型規劃

4.1 智能型系統規劃

電力系統的構成離不開各種電力設備，首先是基礎設備：電信總配線架、光終端配線架、電信保安接地設備、總接地箱、公共BA監控設備等，其次是輔助設備門禁系統設備、廣播系統設備、對講系統設備和監視系統設備等，電力系統的種類和數量都比較多，因此，要在電力系統布置之前進行合理規劃，確保每一項設備都可以放在其該在的位置。電力系統的整體規劃要以建筑物基礎數據面積為基本依據，同時對每層樓層地板面積、總樓地板面積進行詳細了解，然后再根據相關部門的技術規定進行機房面積計算。基于智慧型建筑的電力系統一般分為兩大類：電話系統和電視共視系統。電話系統通常由電信室總配電箱為起始點，然后通過配電管和電纜線到樓梯間主配線箱，接著可以通過水平配線到達用戶房間內所需位置。對電視共視系統起始點依然是電信室總配線箱，通過樓梯間的主配線箱以多模光纖水平配線至住戶宅內配線箱，也就是所謂的光纖到戶。電視動視系統還可以通過屋頂電視天線為起點，經過放大器到不同樓梯間的電視箱，再通過分歧器到達每一個用戶。電力系統為建筑內所有用戶提供電視、電話和網絡系統，確保每一個用戶都可以穩定安全地享受這些系統帶給他們的優質服務，這就要求設計者在前期設計規劃階段要具有前瞻性，并且確保每一種系統都具有擴充性。

4.2 電力供應方式設計

基于智慧型建筑的電力系統電力供應方式主要從以下方面進行，首先，在前期規劃時要加入寬帶網落加值性服務，提高建筑物本身的定位，并提高它的使用價值；其次，為建筑提供250MHz的寬帶化環境，為寬帶網絡未來的整體規劃和配置提供更多可能性和擴充性；電力系統中應該包含語音和數據與視訊能夠整合到一起的星狀架構配線系統；接著是要規劃Internet ready與Intranet ready的完美建制；然后是對客戶需求的滿足，不管是內部網絡系統還是無線網絡系統都要覆蓋全面，確保每一位用戶對網絡都可以有滿意的入住體驗；再然后是每一個住戶宅內都應該配有配線箱，網絡和電信需求全方位的為住戶提供；最后一點也是最重要的一點，就是基于智慧型建筑的電力系統必須是具有完善的物業管理維護者和客戶都比較合適的配線標示管理系統。

5 結語

智慧型建筑就是要在傳統建筑的基礎上滿足客戶的基本用電需求的同時，能夠更好地為客戶提供全方位的電信網絡等服務，對新型的建筑來說電力系統是建筑內不可缺少的部分，也是人們生活離不開的一部分，智慧型建筑以其前瞻性、擴充性和實用性等諸多優點為人們生活帶來更佳舒適的體驗，也給設計者提出了更多要求，對電力系統設計與實施者來說也是新的挑戰。本文針對基于智慧型建筑電力系統中的一些問題進行了一些簡要分析和闡述，希望能為未來的智慧型建筑電力系統設計提出一些有參考意義的建議。

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作者簡介：王蓮花（1979-），女，山西忻州人，碩士研究生，研究方向：安全技術及工程。