綜合建筑配電節(jié)能設(shè)計分析

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關(guān)鍵詞：建筑實例；配電；照明；節(jié)能

1前言

在社會不斷進步的情況下，人們的生活氛圍獲得更大的改善，但是在建筑能量消耗方面問題逐漸突出。合理科學(xué)的配電能夠降低電能損耗，節(jié)約投資，使資源得到充分應(yīng)用，對于電氣節(jié)能具有重要意義。

2工程概況

建筑總用地面積11763.9m2，整體施工面積41716m2，包括地上施工面積33640m2，地下施工面積8076m2。地上包括1#樓和2#樓，地下室為一個大底盤地下室，位于1#樓、2#樓下面。其中，1#樓總施工面積33976m2，其中地上施工面積25900m2，地下建筑面積8076m2,建筑占地面積3079m2；建筑高度：39.15m；建筑層數(shù)：地下1層；塔樓12層，裙房2層；各樓層功能布局：地下一層為汽車庫和設(shè)備用房，一二層為商鋪，北側(cè)少量商業(yè)，設(shè)置為工作室出入口及附屬用房；本子項目為一類高層綜合建筑，地下車庫為I類汽車庫。2#樓總建筑面積7740平方米，其中地上建筑面積7740m2，建筑占地面積2098m2；建筑高度：24m；建筑層數(shù)：地上4層；各樓層功能布局：首層到四層為商業(yè)；建筑層高：一層層高6.6m；二~四層高5.4m；本子項目為多層民用公共建筑。

3配電系統(tǒng)的設(shè)計

3.1負(fù)荷等級

本工程為一類高層公共建筑。一級負(fù)荷：變配電所、消防用電設(shè)備、應(yīng)急疏散指示照明、公共安全系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電子信息設(shè)備等設(shè)備用電，客梯、主要通道照明用電、排污泵、生活水泵用電等。二級負(fù)荷：自動扶梯用電。三級負(fù)荷：其他負(fù)荷。

3.2高壓供配電系統(tǒng)

民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范第3.2.8條要求：“一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞”。本工程運用的是10kV雙路電源供電，電源來自較近地方的供電單位開閉所2方面不一樣的母線，將高壓電力電纜埋在地中變成整體的變配電室，兩方面的電源一起供電，互為備用。此外，將一個500kW的柴油發(fā)電機組當(dāng)作消防和主要負(fù)荷以備不時之需的電源。消防控制室、安防監(jiān)控中心、信息網(wǎng)絡(luò)機房等場所的重要設(shè)備，設(shè)置就地不間斷（UPS）應(yīng)急電源，UPS輸出端須設(shè)置隔離變壓器，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入UPS應(yīng)急供電系統(tǒng)，UPS電源系統(tǒng)蓄電池后備時間按不小于系統(tǒng)全負(fù)荷功率的120%，火災(zāi)狀態(tài)下同時工作負(fù)荷條件下連續(xù)工作3h以上［1］。

3.3低壓系統(tǒng)

本項目運用的是TN-S系統(tǒng)，在變配電所中低壓一端設(shè)計無功自動補償，運用自動切換設(shè)備，需要將因數(shù)確保超過0.9。運用并聯(lián)電容器進行補償是在容量很大、負(fù)載穩(wěn)定并長時間運轉(zhuǎn)的功率因數(shù)很低的用電設(shè)施。低壓配電系統(tǒng)運用220V或者380V放射式和樹干式組合起來的形式；照明和平時的負(fù)荷運用樹干式和放射式組合的形式供電；針對消防負(fù)荷與主要負(fù)荷都運用雙回路專門電纜供電，而且在最終的一級電箱地方設(shè)置設(shè)雙電源互相調(diào)換。本工程消防配電干線采用不燃性柔性礦物絕緣類電纜，配電支線和控制電纜采用低煙無鹵阻燃型耐火電線電纜［2］。本工程照明、電力、消防及其他防災(zāi)用電分別自成配電系統(tǒng)。消防負(fù)荷采用專用供電回路，與一般配電線路自專變低壓側(cè)始嚴(yán)格分開；針對單臺容量很大的負(fù)荷或者主要負(fù)荷運用放射式供電方式，針對經(jīng)常運用的放射式和樹干式組合的形式供電；針對消防負(fù)荷和一級主要負(fù)荷運用雙電源供電，末端自動投切，自投自復(fù)（消防負(fù)荷為互為備用）。二級負(fù)荷設(shè)施的兩方面電源在供電室或者終端進行變換。三級負(fù)荷運用單電源配電。高層垂直配電干線采用電纜T接端子方式引至各層配電箱［3］。

3.4配電變壓器

本工程變電所設(shè)置在一層。根據(jù)負(fù)荷計算，設(shè)備總?cè)萘?217kW，需用系數(shù)Kx為0.7計算負(fù)荷為2252kW，選擇兩臺1600kVA高效低耗的干式變壓器，變壓器負(fù)荷率為70%，變壓器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)是76VA/m2。在變配電所中低壓端設(shè)置無功自動補償，運用自動切換設(shè)備，需要功率因素超過0.9。針對諧波電流十分嚴(yán)重的非線性負(fù)荷，無功功率補償需要分析諧波造成的影響，運用壓制諧波以及壓制涌流的措施。

4照明系統(tǒng)的設(shè)計

4.1照度標(biāo)準(zhǔn)

本工程按《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》進行設(shè)計。除室內(nèi)裝修另有要求外一般場所照明光源均采用LED、T5直管三基色高效熒光燈等，配電子鎮(zhèn)流器，補償后的功率因數(shù)應(yīng)≮0.95。熒光燈采用的鎮(zhèn)流器應(yīng)符合該產(chǎn)品的國家能效標(biāo)準(zhǔn)。所有燈具均需增加一根PE線。

4.2應(yīng)急照明

在各疏散出口、疏散通道設(shè)置疏散指示標(biāo)志及安全出口標(biāo)志燈。本工程消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，系統(tǒng)由應(yīng)急照明控制器，應(yīng)急照明集中電源，通訊應(yīng)急分配電裝置器，集中控制型照明燈具，集中控制型疏散標(biāo)志燈具組成；該系統(tǒng)包含疏散照明燈及疏散指示(標(biāo)志)等。不包括消防備用照明燈?？刂破髦鳈C設(shè)在消防安防值班室中；而且在消控室中建立電池站，為整體的系統(tǒng)提供電源。智能應(yīng)急照明集中電源應(yīng)急供電時間＞90min?；馂?zāi)信號輸入，集中控制型照明燈具進入強迫點亮狀態(tài)，集中控制型疏散標(biāo)志燈具進入動閃狀態(tài)，引導(dǎo)人員安全快捷逃離危險區(qū)域。所有末端燈具光源均采用高亮度LED專用燈具,末端燈具本體內(nèi)均不帶蓄電池，采用集中供電方式。消防設(shè)備機房、變配電室、電話網(wǎng)絡(luò)機房、消防控制室、安防控制室等重要用房及火災(zāi)時仍需要繼續(xù)工作的場所設(shè)置備用照明，其備用照明應(yīng)保持正常照明照度。

5節(jié)能分析

5.1供配電系統(tǒng)的節(jié)能

科學(xué)選取變壓器的容量以及數(shù)量，這也是在確保電氣系統(tǒng)節(jié)約能源的主要原因。在選取變壓器的容量以及數(shù)量的過程中，需要按照具體用電負(fù)荷狀況與負(fù)荷級別，從整體上思考投資、每年的運行資金與負(fù)荷率等元素，針對負(fù)荷完成科學(xué)配置，選擇容量和電力負(fù)荷相符合的變壓器，讓其運行在有效地區(qū)中。變壓器效率、負(fù)荷率與消耗有很大關(guān)系，并且還和負(fù)荷功率因數(shù)有相關(guān)，平時負(fù)荷率在維持在70%左右，效率較高。本工程選用的變壓器為11型及以上的非晶合金、節(jié)能、環(huán)保、低損耗的產(chǎn)品。設(shè)備總?cè)萘?217kW，需用系數(shù)Kx為0.7，計算負(fù)荷為2252kW，選擇兩臺1600kVA高效低耗的干式變壓器，變壓器負(fù)荷率為70%，效率較高。配電變壓器選用［D，yn11］結(jié)線組別的干式變壓器。本工程設(shè)置需要按照建筑計劃把變配電房努力放在負(fù)荷核心位置，讓低壓側(cè)線路長度變短，減少線路的消耗。本工程至末端配電箱最長供電距離約170m。三相中的單相負(fù)荷需要盡量平均的分配到三相中，讓三相負(fù)荷始終確保平衡，最高相負(fù)荷不能超過三種負(fù)荷的平均值115％，最低負(fù)荷不能小于三種負(fù)荷平均數(shù)的85％。針對三種不平衡或者運用單相配電的供電體系，運用分相無功自動補償設(shè)備。

5.2讓照明系統(tǒng)節(jié)約能源

（1）全面運用自然光源。（2）運用有效節(jié)約能源的光和低能量消耗的節(jié)能燈具。將獨特場所排除在外，都不能運用白熾燈；需要按照建筑運用場所，科學(xué)運用T8、T5、LED等節(jié)能燈；緊湊類型的燈需要選擇電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈需要運用電子觸發(fā)器。（3）按照建筑物體本身的特征、性能、準(zhǔn)則、運用要求等時機狀況，將照明系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟適用、喝血對照明系統(tǒng)進行經(jīng)濟實用、科學(xué)高效。

5.3建筑物照明的控制

（1）商業(yè)、大廳、公共走道等公共區(qū)域采用智能照明控制系統(tǒng)，使其進行分區(qū)、分組或單燈控制；（2）衛(wèi)生間、辦公室、設(shè)備機房、庫房及后勤房間等功能性房間采用就地開關(guān)控制；（3）樓梯間采用紅外感應(yīng)自熄開關(guān)控制；（4）地下車庫采用智能照明控制系統(tǒng)，分區(qū)、定時控制；（5）除設(shè)置單個燈具的房間外，每個房間照明控制開關(guān)不宜少于2個；

5.4電動機設(shè)施的電氣節(jié)約能源方式

（1）37kV和以上的交流區(qū)別電動機運用降低電壓的方式去開動，改變靠東的性質(zhì)；本工程設(shè)有2臺75kW的噴淋泵，2臺45kW的消防泵，采用星三角形降壓啟動，改善啟動特性。（2）在確保工藝需要、運行準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，電動機運用變頻器調(diào)節(jié)速度，采用節(jié)約能源方法。（3）異步電動機運用的是就地補償無功功率，需要提升功率因數(shù)，將線磨損的效率降到最低。（4）采用節(jié)能型電梯設(shè)備，并采用智能群控節(jié)能措施。

6結(jié)語

越是比較高的建筑物中多種電氣設(shè)備、線路消耗的能量就越大，在設(shè)計的時候需要科學(xué)的選取變電所的位置、選用有效的變壓器設(shè)施、科學(xué)選用導(dǎo)線的一面、更好的設(shè)計高層建筑物體的照明設(shè)備，進而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

參考文獻(xiàn)

［1］中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用建筑設(shè)計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2005.

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

［3］建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇電氣［M］.北京：中國計劃出版社，2007.

作者：吳飛洪 單位：廈門悅坤工程管理有限公司