某五星级酒店电气节能设计

2012-07-30宁波市建筑设计研究院有限公司浙江宁波315000

智能建筑电气技术 2012年3期

曹云/李楠（宁波市建筑设计研究院有限公司，浙江宁波 315000）

1 引言

本项目位于宁波市东钱湖旅游度假区，是一个集五星级酒店、会议中心、教育博物馆为一体的建筑群。总建筑面积79,193.13m2。其中五星级酒店由三幢五层的建筑组成，面积为26,570m2；会议中心面积为11,869.59m2；地下室主要为汽车库、酒店后勤用房、机电设备房，其面积为39,292.75m2；其余面积为二期教育博物馆。

作为酒店建筑有其电气节能的特点，由此引发了对该类建筑电气节能设计的一些思考。

就本工程而言，在电气节能方面贯彻了以下三个原则：

(1)满足酒店类建筑的功能需求。即满足工程内各功能场所的照明设计要求;空调舒适性要求;各使用场所的工艺要求及各使用场所的电力要求。

(2)考虑经济效益。不盲目选择节能产品，不能因节能而过高地耗费投资和增加运行费用；应找到合理的配合点。

(3)节省能量的消耗。节约无谓的能量消耗、首先找出哪些地方可挖掘能量余量，如降低变压器的功率损耗、降低线路损耗;又如对酒店内大量的照明宜采取先进的控制方式、高光效灯具及绿色节能光源，使其达到降低能耗的目的。

因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。下面结合工程实例介绍某五星级酒店的电气节能措施。

2 供配电系统的节能

2.1 变压器的选择

负荷计算采用需要系数法计算，计算负荷总容量为6752.2kW；根据变压器的相关公式可知变压器的负载率在50%时效率最高，但选择变压器时应综合考虑投资和年运行费用，综合利用率一般控制在75%～85%为宜。本工程变压器装机容量7200kVA，共设置4台干式变压器，其中2台2000kVA变压器供空调主机房内设备用电，变压器负荷率为74%；2台1600kVA变压器供其他区域用电，变压器负荷率为83%；变压器负荷率控制在85%以下，满足JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》（以下简称民规）等相关规范的要求。空调主机房内设备专设变压器，在过渡季节空调用电量不大的情况下，可只运行其中的一台变压器，切断另一台变压器以达到节能的目的。

2.2 减少线路上的能量损耗

1）减少线路上的损耗看起来很简单，其实它贯穿着整个设计的每个环节。《民规》要求变电所应靠近负荷中心，顾名思义负荷中心就是整个大楼的主要负荷集中的地方。此处设备集中，用电量大、电流大。变电所靠近负荷中心可以很好地缩短供电电缆或者母线的长度，线路越短线路上的损耗就越小。鉴于此，本工程的变电所位置选择在空调主机房和水泵房附近，以此达到减少线路投资及线路上的能量损耗的目的。

2）由于本工程为山地建筑，由多栋建筑组成，占地面积比较大，最远建筑离变电所的位置约250m。对于此段供电线路除了满足必要的载流量、热稳定和各级保护配合外，还考虑了此段供电主干线部分的电压损失。主干线部分的电压损失一般控制在3.5%左右，之所以选择3.5%，基于以下考虑：

● 根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》有关要求可以看出，供电变压器的低压侧电压在标称电压（380V）条件下，电压降损失的允许值在5%以内。这5%的压降主要分成两大部分，低压干线部分和分支支路部分。考虑到支路部分的压降一般控制在1.5%范围内，在干线部分的允许压降就只有3.5%了。

● 在满足以上要求的前提下选大一级截面的导线，所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费为m，则M/m为回收年限。若回收年限为2年，则选大一级截面的导线是较合理且较容易实现的。本工程距离较远的建筑根据测算满足此条件，因此在选择导线截面时放大一级。

3 提高功率因数、治理谐波

3.1 功率因数

功率因数越高变压器的输出功率越高，因此提高功率因数对节能有着重要意义。

《民规》明确规定：“应合理选择变压器容量、线缆及敷设方式等措施，减少线路感抗以提高用户的自然功率因数。当采用提高自然功率因数仍达不到要求时，应进行无功补偿；10（6）kV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因数不宜低于0.9。”本工程在低压侧集中设置无功补偿装置，补偿后低压侧功率因数达到0.93以上。

3.2 谐波的危害

酒店建筑内用电设备复杂，其他相关专业出于节能要求多采用变频器控制，变频器等非线性器件又产生大量的谐波。酒店宴会厅、会议中心等部分灯光采用调光控制，调光设备也是谐波源之一。另外电子节能灯也是谐波源之一。谐波对电能质量影响比较大，具体来说谐波有如下危害：

（1）基波电流就是正常电流，谐波电流是额外的电流，属于异常电流。谐波电流容易造成导体过载、过热，导致导体绝缘破坏而烧毁。

（2）谐波电流将会增加变压器铜损和漏磁损耗；谐波电压将会增加变压器铁损。同时电力谐波亦提高变压器工作机械噪声和增加变压器额外的温升，谐波频率越高，噪声与温升特性越明显。对旋转电机也是如此。

（3）谐波电流和谐波电压会产生感应电磁场，影响邻近通信线路的通信质量。

另外，谐波对继电保护、计量仪表和测量仪器、用电设备等都有不同的影响，在此不再分别赘述。

3.3 谐波治理的措施

既然谐波有如此大的危害，设计过程中就应该尽可能地降低其危害，谐波治理措施如下：

（1）选用用电设备的谐波电流限值满足规范要求。

（2）变压器采用D，yn11的接线；变压器D接线的中压绕组内短接形成环流，为3n次谐波提供了通路。与此同时，谐波电流在绕组中流通产生了变压器的附加损耗，使变压器的发热量增加，造成变压器过热，使绝缘介质加速老化。所以，在选用变压器容量时应考虑适当放大。

（3）谐波功率较大的设备由变电所专线供电。

（4）变电所低压侧集中无功补偿时电容串接电抗器。

（5）在变电所预留有源功率滤波器的位置以备日后增加。有源滤波装置具有高度可控性和快速响应性，可自动跟踪补偿变化的谐波，是一种主动型的补偿装置。它不仅能同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，而且还具有抑制电压闪变、补偿无功的特点。但有源滤波装置的价格较高，因此本工程施工图设计阶段仅考虑预留有源滤波装置的土建位置。待酒店运行后实际测量谐波大小，如果谐波含量超出允许的范围，则后期安装有源滤波装置。

4 电气照明的节能

4.1 正常照明、景观照明

五星级酒店、会议中心等区域的正常照明均需二次装修时配合，本阶段的电气设计仅预留电源至配电箱，因此照明设计时按照GB50034-2004《建筑照明设计标准》（以下简称照明标准）对各场所照明设计提出了设计要求及节能要求：要求照明功率密度值LPD符合规范要求，选用高光效的光源、选用高效率的灯具、选择节能型的灯具附件、采用合理的照明控制方式；景观照明预留配电箱，由景观照明公司深化设计，建议室外景观照明采用LED灯和智能控制、分时间控制等控制方式。

4.2 应急照明、疏散指示系统设计

应急照明的传统做法是灯具自带蓄电池形式，此种方式的应急照明一般选择平时照明中10%左右的灯具作为应急灯具。本工程采用集中电源集中控制型系统的e-bus灯，此种形式的灯采用LED灯，其蓄电池容量为前种形式蓄电池容量的1/40，40倍的蓄电池容量之差意味着：蓄电池正常标准寿命按4年计算，20年内蓄电池容量的投入可减少200倍；将是一个庞大的碳单位数字。集中电源集中控制型系统E-bus灯节能效果由此可见。

应急照明系统采用集中供电点式监控智能（消防）应急疏散照明系统，系统由组合式智能（点式）控制器主机、智能（直流）中央电池主站、安全电压型智能（点式）控制器分机、安全电压类集中电源点式监控型标志灯及高疏散类集中电源点式监控型照明灯等设备组成。控制器主机设在消防安防值班室内，设1台中央电池主站，向整个系统提供电池（应急）电源。本系统能保证系统所有设备灯具受到监控，以使火灾发生时能够确保提供快速可靠的照明，所有末端灯具光源均采用高亮度LED专用灯具，节能效果明显。