耿 毅

中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院 430064

華能慶陽辦公大樓的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

耿 毅

中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院 430064

介紹了華能慶陽辦公大樓的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，從供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)、建筑內(nèi)部動(dòng)力設(shè)備節(jié)能、建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)等全方面闡述了在高層辦公建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工程節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

高層辦公大樓;電氣設(shè)計(jì);節(jié)能

項(xiàng)目概況

華能集團(tuán)慶陽辦公生活基地高層主辦公大樓，地下一層為車庫及設(shè)備用房，地上1～12層為辦公樓。主樓東西兩側(cè)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(shè)計(jì)考慮兩回10kV高壓進(jìn)線，選用兩臺(tái)1600kVA變壓器，低壓側(cè)采用單母線分段的接線方式。

在該項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持“節(jié)能降耗，綠色設(shè)計(jì)”，從初步設(shè)計(jì)開始就對(duì)節(jié)能進(jìn)行細(xì)致分析，精心設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行節(jié)能降耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其具體內(nèi)容如下：

1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)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(jié)能。供配電系統(tǒng)電能損耗百分率表見下表：

表1 供配電系統(tǒng)損耗百分率表

在本高層辦公大樓的設(shè)計(jì)中，供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)具體措施如下：

1.1 選擇合理負(fù)荷率的節(jié)能型干式環(huán)氧樹脂變壓器，采用電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)，合理分配電力負(fù)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(fù)載率；Pk為變壓器的有載損耗。

1.1.1 選擇節(jié)能型變壓器降低空載損耗和負(fù)載損耗。本工程兩臺(tái)變壓器均選用節(jié)能型的SCB10-1600KVA環(huán)氧樹脂澆鑄干式變壓器，有效減少空載損耗和負(fù)載損耗。

1.1.2 選擇適宜的負(fù)載率。綜合多方面因素并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)脑Ａ?，變壓器最?jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率一般在60%～80%之間。本工程1#變壓器負(fù)載率為74.4%，2#變壓器負(fù)載率為76.3%，均處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。

1.1.3 通過采用LY3000電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，使變壓器工作在高效低耗區(qū)。該工程設(shè)計(jì)采用的電力節(jié)能監(jiān)控控制系統(tǒng)，通過測(cè)量各出線回路的電壓、電流、功率因數(shù)等實(shí)時(shí)參數(shù)，合理分配電能負(fù)荷，并通過合理調(diào)整電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)順序，避免大容量電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

1.2 當(dāng)線路接通，輸送電能之時(shí)，電能損耗就開始產(chǎn)生。線路上的損耗與線路阻抗參數(shù)和負(fù)載負(fù)荷大小相關(guān)。提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)的無功功率及降低導(dǎo)線中的電阻等，均能切實(shí)可行的降低電網(wǎng)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(dǎo)線；

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

1.2.3 根據(jù)電流經(jīng)濟(jì)密度值選擇導(dǎo)線截面；對(duì)較長的供電線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，其導(dǎo)線截面規(guī)格加大一級(jí)處理；

1.2.4 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，每臺(tái)變壓器低壓側(cè)安裝480kVar無功補(bǔ)償裝置，將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上。

2 電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

華能慶陽辦公大樓內(nèi)部無其他種類的能源供應(yīng)，大樓內(nèi)部都為用電設(shè)備。空調(diào)、電梯、風(fēng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)設(shè)備耗電量大約占整棟樓電耗的60%。減少電動(dòng)機(jī)電能損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)，在本工程的電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)中，我們主要從以下幾個(gè)方面著手：

2.1 采用高效低耗電氣設(shè)備。本工程設(shè)計(jì)選用的電氣設(shè)備，均為高效低耗節(jié)能產(chǎn)品，杜絕選用落后淘汰的電氣設(shè)備。

2.2 根據(jù)工作環(huán)境、負(fù)載特點(diǎn)選用合適的電動(dòng)機(jī)，避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象出現(xiàn)，提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。

2.3 輕載電動(dòng)機(jī)通過星三角、軟啟動(dòng)、變頻等電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方案的不同選擇，達(dá)到“輕載降壓運(yùn)行節(jié)能”的目的。

2.4 設(shè)計(jì)中在非消防使用的水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等設(shè)備上優(yōu)先選用調(diào)速電機(jī)，采用變頻啟動(dòng)方式，優(yōu)選設(shè)備控制方式，提高運(yùn)行效率。。

2.5 通過設(shè)計(jì)建筑物設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS），統(tǒng)一管理調(diào)度空調(diào)、電梯、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的合理運(yùn)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(fèi)消耗。

2.6 通過門禁、智能控制系統(tǒng)對(duì)門窗的節(jié)能控制，實(shí)現(xiàn)門的開關(guān)與室內(nèi)照明、空調(diào)的節(jié)能聯(lián)動(dòng)控制，減少空調(diào)制冷或制熱損失；在自然光充足時(shí)關(guān)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(duì)室內(nèi)的熱輻射，降低空調(diào)冷制負(fù)荷。

3 電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)

辦公建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)，在保證視覺要求和照明質(zhì)量的前提下，減少光的損失和浪費(fèi)，并最大限度利用自然光，節(jié)約使用電氣照明光，具體有以下幾種節(jié)能設(shè)計(jì)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(zhí)行《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、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(jié)能燈具。在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般辦公場(chǎng)所優(yōu)先采用高發(fā)光效率的三基色稀土細(xì)管熒光燈及緊湊型熒光燈。熒光燈選用節(jié)能高效電子鎮(zhèn)流器，比普通電感鎮(zhèn)流器節(jié)電10%以上，其本身功耗也比電感鎮(zhèn)流器降低50%～75%，綜合輸入電功率降低18%～23%，節(jié)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(jié)能的重要途徑之一，在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)人員與建筑設(shè)計(jì)人員密切配合，通過設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值，把握好照明標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)， 盡量少開燈，少用電氣照明，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.4 采用ASF智能照明系統(tǒng)，選擇合理的智能照明控制方式。本工程設(shè)計(jì)了ASF智能照明系統(tǒng)，每個(gè)辦公室和公共空間均配有手動(dòng)控制面板，調(diào)節(jié)房間的工作狀態(tài)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(qū)、分時(shí)、分組、場(chǎng)景控制，改變“一開全開”的開燈習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)“人來開燈，人走燈延時(shí)自熄滅”。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，不同場(chǎng)所控制不同編組、不同類型燈具的點(diǎn)亮，有效地節(jié)約電能；對(duì)有天然采光的樓梯間、走道燈（應(yīng)急照明除外)采用節(jié)能自熄開關(guān)；對(duì)公共場(chǎng)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(jié)能光源。地下車庫照明、應(yīng)急照明等大量采用LED光源。目前市場(chǎng)供應(yīng)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(duì)顯色性要求不高的地方推廣采用。

4 結(jié)語

目前的高層辦公建筑電氣設(shè)計(jì)中，因?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備選型控制不節(jié)能和電氣照明設(shè)計(jì)、使用過程中不節(jié)能而造成的電能浪費(fèi)現(xiàn)象非常普遍，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)可挖掘的潛力很大，廣大電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)階段就精心考慮各種可行的電氣節(jié)能技術(shù)措施并付諸實(shí)施。同時(shí)也需要具體了解新的節(jié)能設(shè)備產(chǎn)品的運(yùn)行原理、使用性能、節(jié)能效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行多方比較，再合理選定節(jié)能設(shè)備和節(jié)能控制方案，以真正達(dá)到有效節(jié)能的目的。

[1]建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)匯編.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008

[2]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè),第三版.北京：中國電力出版社,2005

[3]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)措施-電氣.中國計(jì)劃出版社.2009版

耿毅（1981-）.男，工程師，工作單位：中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.021