综合建筑配电与节能设计分析

摘要：从供配电体系、照明设计一些层面，讨论建设工程关于电气设计方面节约能源的观念、节能途径及方法。

关键词：建筑实例；配电；照明；节能

1前言

在社会不断进步的情况下，人们的生活氛围获得更大的改善，但是在建筑能量消耗方面问题逐渐突出。合理科学的配电能够降低电能损耗，节约投资，使资源得到充分应用，对于电气节能具有重要意义。

2工程概况

建筑总用地面积11763.9m2，整体施工面积41716m2，包括地上施工面积33640m2，地下施工面积8076m2。地上包括1#楼和2#楼，地下室为一个大底盘地下室，位于1#楼、2#楼下面。其中，1#楼总施工面积33976m2，其中地上施工面积25900m2，地下建筑面积8076m2,建筑占地面积3079m2；建筑高度：39.15m；建筑层数：地下1层；塔楼12层，裙房2层；各楼层功能布局：地下一层为汽车库和设备用房，一二层为商铺，北侧少量商业，设置为工作室出入口及附属用房；本子项目为一类高层综合建筑，地下车库为I类汽车库。2#楼总建筑面积7740平方米，其中地上建筑面积7740m2，建筑占地面积2098m2；建筑高度：24m；建筑层数：地上4层；各楼层功能布局：首层到四层为商业；建筑层高：一层层高6.6m；二~四层高5.4m；本子项目为多层民用公共建筑。

3配电系统的设计

3.1负荷等级。本工程为一类高层公共建筑。一级负荷：变配电所、消防用电设备、应急疏散指示照明、公共安全系统、信息网络系统、电子信息设备等设备用电，客梯、主要通道照明用电、排污泵、生活水泵用电等。二级负荷：自动扶梯用电。三级负荷：其他负荷。3.2高压供配电系统。民用建筑电气设计规范第3.2.8条要求：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏”。本工程运用的是10kV双路电源供电，电源来自较近地方的供电单位开闭所2方面不一样的母线，将高压电力电缆埋在地中变成整体的变配电室，两方面的电源一起供电，互为备用。此外，将一个500kW的柴油发电机组当作消防和主要负荷以备不时之需的电源。消防控制室、安防监控中心、信息网络机房等场所的重要设备，设置就地不间断（UPS）应急电源，UPS输出端须设置隔离变压器，并严禁将其他负荷接入UPS应急供电系统，UPS电源系统蓄电池后备时间按不小于系统全负荷功率的120%，火灾状态下同时工作负荷条件下连续工作3h以上［1］。3.3低压系统。本项目运用的是TN-S系统，在变配电所中低压一端设计无功自动补偿，运用自动切换设备，需要将因数确保超过0.9。运用并联电容器进行补偿是在容量很大、负载稳定并长时间运转的功率因数很低的用电设施。低压配电系统运用220V或者380V放射式和树干式组合起来的形式；照明和平时的负荷运用树干式和放射式组合的形式供电；针对消防负荷与主要负荷都运用双回路专门电缆供电，而且在最终的一级电箱地方设置设双电源互相调换。本工程消防配电干线采用不燃性柔性矿物绝缘类电缆，配电支线和控制电缆采用低烟无卤阻燃型耐火电线电缆［2］。本工程照明、电力、消防及其他防灾用电分别自成配电系统。消防负荷采用专用供电回路，与一般配电线路自专变低压侧始严格分开；针对单台容量很大的负荷或者主要负荷运用放射式供电方式，针对经常运用的放射式和树干式组合的形式供电；针对消防负荷和一级主要负荷运用双电源供电，末端自动投切，自投自复（消防负荷为互为备用）。二级负荷设施的两方面电源在供电室或者终端进行变换。三级负荷运用单电源配电。高层垂直配电干线采用电缆T接端子方式引至各层配电箱［3］。3.4配电变压器。本工程变电所设置在一层。根据负荷计算，设备总容量3217kW，需用系数Kx为0.7计算负荷为2252kW，选择两台1600kVA高效低耗的干式变压器，变压器负荷率为70%，变压器设备的标准是76VA/m2。在变配电所中低压端设置无功自动补偿，运用自动切换设备，需要功率因素超过0.9。针对谐波电流十分严重的非线性负荷，无功功率补偿需要分析谐波造成的影响，运用压制谐波以及压制涌流的措施。

4照明系统的设计

4.1照度标准。本工程按《建筑照明设计标准》进行设计。除室内装修另有要求外一般场所照明光源均采用LED、T5直管三基色高效荧光灯等，配电子镇流器，补偿后的功率因数应≮0.95。荧光灯采用的镇流器应符合该产品的国家能效标准。所有灯具均需增加一根PE线。4.2应急照明。在各疏散出口、疏散通道设置疏散指示标志及安全出口标志灯。本工程消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型系统，系统由应急照明控制器，应急照明集中电源，通讯应急分配电装置器，集中控制型照明灯具，集中控制型疏散标志灯具组成；该系统包含疏散照明灯及疏散指示(标志)等。不包括消防备用照明灯。控制器主机设在消防安防值班室中；而且在消控室中建立电池站，为整体的系统提供电源。智能应急照明集中电源应急供电时间＞90min。火灾信号输入，集中控制型照明灯具进入强迫点亮状态，集中控制型疏散标志灯具进入动闪状态，引导人员安全快捷逃离危险区域。所有末端灯具光源均采用高亮度LED专用灯具,末端灯具本体内均不带蓄电池，采用集中供电方式。消防设备机房、变配电室、电话网络机房、消防控制室、安防控制室等重要用房及火灾时仍需要继续工作的场所设置备用照明，其备用照明应保持正常照明照度。

5节能分析

5.1供配电系统的节能。科学选取变压器的容量以及数量，这也是在确保电气系统节约能源的主要原因。在选取变压器的容量以及数量的过程中，需要按照具体用电负荷状况与负荷级别，从整体上思考投资、每年的运行资金与负荷率等元素，针对负荷完成科学配置，选择容量和电力负荷相符合的变压器，让其运行在有效地区中。变压器效率、负荷率与消耗有很大关系，并且还和负荷功率因数有相关，平时负荷率在维持在70%左右，效率较高。本工程选用的变压器为11型及以上的非晶合金、节能、环保、低损耗的产品。设备总容量3217kW，需用系数Kx为0.7，计算负荷为2252kW，选择两台1600kVA高效低耗的干式变压器，变压器负荷率为70%，效率较高。配电变压器选用［D，yn11］结线组别的干式变压器。本工程设置需要按照建筑计划把变配电房努力放在负荷核心位置，让低压侧线路长度变短，减少线路的消耗。本工程至末端配电箱最长供电距离约170m。三相中的单相负荷需要尽量平均的分配到三相中，让三相负荷始终确保平衡，最高相负荷不能超过三种负荷的平均值115％，最低负荷不能小于三种负荷平均数的85％。针对三种不平衡或者运用单相配电的供电体系，运用分相无功自动补偿设备。5.2让照明系统节约能源。（1）全面运用自然光源。（2）运用有效节约能源的光和低能量消耗的节能灯具。将独特场所排除在外，都不能运用白炽灯；需要按照建筑运用场所，科学运用T8、T5、LED等节能灯；紧凑类型的灯需要选择电子镇流器，气体放电灯需要运用电子触发器。（3）按照建筑物体本身的特征、性能、准则、运用要求等时机状况，将照明系统设计的经济适用、喝血对照明系统进行经济实用、科学高效。5.3建筑物照明的控制。（1）商业、大厅、公共走道等公共区域采用智能照明控制系统，使其进行分区、分组或单灯控制；（2）卫生间、办公室、设备机房、库房及后勤房间等功能性房间采用就地开关控制；（3）楼梯间采用红外感应自熄开关控制；（4）地下车库采用智能照明控制系统，分区、定时控制；（5）除设置单个灯具的房间外，每个房间照明控制开关不宜少于2个；5.4电动机设施的电气节约能源方式。（1）37kV和以上的交流区别电动机运用降低电压的方式去开动，改变靠东的性质；本工程设有2台75kW的喷淋泵，2台45kW的消防泵，采用星三角形降压启动，改善启动特性。（2）在确保工艺需要、运行准确的基础上，电动机运用变频器调节速度，采用节约能源方法。（3）异步电动机运用的是就地补偿无功功率，需要提升功率因数，将线磨损的效率降到最低。（4）采用节能型电梯设备，并采用智能群控节能措施。

6结语

越是比较高的建筑物中多种电气设备、线路消耗的能量就越大，在设计的时候需要科学的选取变电所的位置、选用有效的变压器设施、科学选用导线的一面、更好的设计高层建筑物体的照明设备，进而达到节约电能的目的。

参考文献

［1］中国航空工业规划设计研究院.工业与民用建筑设计手册［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［3］建设部工程质量安全监督与行业发展司.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇电气［M］.北京：中国计划出版社，2007.

作者:吴飞洪 单位:厦门悦坤工程管理有限公司