【摘要】高層建筑是未來建筑的主要形式。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用電負(fù)荷較大。當(dāng)前高層建筑普遍能耗較高、電能損耗率大。因此，有必要加強(qiáng)高層建筑供配系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，加強(qiáng)對高層建筑實際用電負(fù)荷和供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析，從多方面入手，在滿足基本用電需求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化目的。本文對高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計進(jìn)行分析和探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；供配電系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計

高層建筑的供配電節(jié)能設(shè)計是專業(yè)化的系統(tǒng)工程，主要的內(nèi)容涵蓋供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和新能源利用系統(tǒng)四個方面。因此，在節(jié)能設(shè)計的技術(shù)要點(diǎn)就應(yīng)該符合這些內(nèi)容的要求，其中變壓器合理選擇、照明系統(tǒng)和電機(jī)拖動系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是對其節(jié)能功能具有關(guān)鍵性影響的技術(shù)要點(diǎn)，應(yīng)該從這三個方面去重點(diǎn)展開節(jié)能設(shè)計工作。

1、高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容

高層建筑供配電系統(tǒng)就是電的供給和分配給用戶使用的過程，其主要內(nèi)容包括電源和電壓、高低壓配電、電氣系統(tǒng)等，因此其系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計就是與這些內(nèi)容有關(guān)的符合節(jié)能環(huán)保要求的技術(shù)內(nèi)容：

1.1供電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

主要包括高層建筑的最大用電量、設(shè)備的配電設(shè)計等內(nèi)容的節(jié)能優(yōu)化。供電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化是整個節(jié)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是避免電氣火災(zāi)的主要手段：

1.2電氣設(shè)備用電節(jié)能優(yōu)化

隨著生活水平的提高，空調(diào)、電梯等電氣設(shè)備在高層建筑的使用量也在逐日劇增，能量耗費(fèi)比重增大。電氣設(shè)備的用電節(jié)能優(yōu)化就是在電機(jī)拖動、空調(diào)變頻等設(shè)計安裝中進(jìn)行節(jié)能的設(shè)計安排，降低建筑的耗能。

1.3新能源利用的節(jié)能設(shè)計

新能源技術(shù)設(shè)計內(nèi)容將會成為未來建筑節(jié)能的重點(diǎn)，主要包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能系統(tǒng)等可再生能源技術(shù)在高層建筑中的設(shè)計和使用。

2、供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

2.1配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化選型設(shè)計。

變壓器是高層建筑供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，長期以來，變壓器的耗能也是十分嚴(yán)重的。變壓器的節(jié)能選擇和設(shè)計一般是根據(jù)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(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)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(jīng)濟(jì)回收和節(jié)能的效能，也不利于高層建筑的用電安全。

除了這個年限規(guī)定以外，高層建筑的配電變壓器還與實際的建筑用電有關(guān)。一般來說，配電變壓器的負(fù)荷率應(yīng)該達(dá)到70%左右才能滿足真正的節(jié)能要求。在選擇變壓器的型號時也應(yīng)該選擇損耗小、空載損耗小的新型節(jié)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(yùn)行損耗降低27.5%左右。

2.2照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計。

照明是高層建筑供配電系統(tǒng)中不可或缺的部分，各類照明設(shè)施的耗電量巨大，在照明系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)該要加強(qiáng)節(jié)能意識的培養(yǎng)，從照明系統(tǒng)設(shè)計到照明燈具選擇，都要貫徹節(jié)能理念，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)能耗的有效控制。熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈等是高層建筑供配電系統(tǒng)中的主要燈具，對于這類燈具，應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇。為了提高對電能的利用效率，可以加強(qiáng)智能化建筑照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將智能化調(diào)控技術(shù)與高層建筑照明系統(tǒng)結(jié)合起來，可以實現(xiàn)照明系統(tǒng)的自動控制。例如根據(jù)外界亮度來調(diào)控照明設(shè)備，當(dāng)外界亮度達(dá)到一定強(qiáng)度的時候，通過智能控制模塊，將照明設(shè)備關(guān)閉，當(dāng)外界亮度降低，達(dá)到一個臨界值的時候，系統(tǒng)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(fèi)。在智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，要加強(qiáng)對各種參數(shù)的設(shè)計，提高系統(tǒng)的靈敏性，除了借助亮度進(jìn)行判斷之外，還可以借助溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，對照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到人性化系統(tǒng)控制。

2.3電機(jī)拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計

電機(jī)拖動系統(tǒng)能耗約占整個建筑電氣能耗的91%，同時大多數(shù)電機(jī)拖動系統(tǒng)中其電能轉(zhuǎn)換利用效率普遍較低，存在非常大的節(jié)能降耗優(yōu)化設(shè)計潛力。因此，在電機(jī)拖動系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計過程中，對于200kW以下從投資經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)應(yīng)優(yōu)選低壓電機(jī)；對于355KW及以上功率的電機(jī)只有高壓電機(jī)序列，只能選擇高壓電機(jī)；而對于200～355kW范圍內(nèi)的電機(jī)而言，應(yīng)從技術(shù)可行性、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)性等多個角度進(jìn)行綜合分析，以優(yōu)選出節(jié)能經(jīng)濟(jì)的電機(jī)型號。應(yīng)結(jié)合建筑電機(jī)拖動系統(tǒng)的實際情況，合理選用變頻調(diào)速、軟啟動等先進(jìn)控制方案對電機(jī)拖動系統(tǒng)控制模式進(jìn)行設(shè)計，以達(dá)到電機(jī)拖動系統(tǒng)運(yùn)行高效、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目的。

2.4動力設(shè)備的節(jié)能設(shè)計

變頻調(diào)速的節(jié)能原理，當(dāng)對動力設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，主要是考慮電動機(jī)的調(diào)速方式。以水泵為例，調(diào)速問題歸根到底是減速問題。對于風(fēng)機(jī)和水泵而言，流體和轉(zhuǎn)速是成正比例關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，電動機(jī)的功率將以其3次方的速率下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)能效果明顯。當(dāng)流量從100%降低到70%時，其轉(zhuǎn)速將從70%降低到49%，而電機(jī)的功率將降低到34.3%，也就是說，電能能夠節(jié)約65.7%，節(jié)能的效果相當(dāng)明顯。

2.5通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

高層公共建筑工程由于使用功能的要求需要設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，這樣才能滿足建筑的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和通風(fēng)的要求。當(dāng)進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計時，不僅應(yīng)考慮節(jié)能的要求、采用節(jié)能的產(chǎn)品，同時還應(yīng)滿足室內(nèi)舒適度的要求，在滿足這些條件的基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)改變室內(nèi)的溫度和濕度條件，從而進(jìn)行通風(fēng)工作。當(dāng)在冬季和夏季時，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)考慮采用最小的新風(fēng)量，而在春季和秋季應(yīng)采用全新風(fēng)。在室內(nèi)應(yīng)設(shè)置檢測溫度成分的儀器，通過檢測數(shù)據(jù)對通風(fēng)量的大小進(jìn)行確定。對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的安裝，應(yīng)合理考慮其安裝位置，盡量減少系統(tǒng)的阻力。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可以采用智能控制系統(tǒng)，從而可以通過合理的控制通風(fēng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的目的。

結(jié)語：

由于高層建筑布局多樣化、功能復(fù)雜，配電設(shè)備繁多，這就對供配電系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求，對高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，不僅可以保證建筑供配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，同時還可以為建筑長期處于低能耗、高效率工況運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。而且，對高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，還可以促進(jìn)能源高效利用、合理分配、節(jié)能降耗等。因此，一定要將節(jié)能方案和技術(shù)措施合理的運(yùn)用到實際工程當(dāng)中，這將對工程實踐應(yīng)用具有非常重要的研究意義。

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作者簡介：

張曉剛，河北大地建設(shè)科技有限公司，河北石家莊。