华能庆阳办公大楼的电气节能设计

耿 毅

中煤科工集团武汉设计研究院 430064

华能庆阳办公大楼的电气节能设计

耿 毅

中煤科工集团武汉设计研究院 430064

介绍了华能庆阳办公大楼的电气节能设计，从供配电系统节能设计、建筑内部动力设备节能、建筑照明节能设计等全方面阐述了在高层办公建筑电气设计中的节能设计的设计要点及工程节能设计措施。

高层办公大楼;电气设计;节能

项目概况

华能集团庆阳办公生活基地高层主办公大楼，地下一层为车库及设备用房，地上1～12层为办公楼。主楼东西两侧各有六层的附楼与主楼相连，建筑高度49.950m，总建筑面积： 39451平方米，其中地下室6530平方米，为二类高层办公建筑。地下室停车137辆，为Ⅲ类地下停车库。电气设计考虑两回10kV高压进线，选用两台1600kVA变压器，低压侧采用单母线分段的接线方式。

在该项目电气设计过程中，坚持“节能降耗，绿色设计”，从初步设计开始就对节能进行细致分析，精心设计，同时结合现行设计规范标准，进行节能降耗的优化设计。其具体内容如下：

1 供配电系统节能设计

供配电系统的节能设计要求尽可能地减少在电能变压、传输、使用过程中的损耗及使用中的节能。供配电系统电能损耗百分率表见下表：

表1 供配电系统损耗百分率表

在本高层办公大楼的设计中，供配电系统节能设计具体措施如下：

1.1 选择合理负荷率的节能型干式环氧树脂变压器，采用电力综合监控系统，合理分配电力负荷。

变压器的有功功率损耗按下式表示：

ΔP=P0+β2Pk

式中：ΔP为变压器工作损耗；P0为变压器的空载损耗；β为变压器的负载率；Pk为变压器的有载损耗。

1.1.1 选择节能型变压器降低空载损耗和负载损耗。本工程两台变压器均选用节能型的SCB10-1600KVA环氧树脂浇铸干式变压器，有效减少空载损耗和负载损耗。

1.1.2 选择适宜的负载率。综合多方面因素并结合实际工程经验，同时考虑变压器在使用期内预留适当的裕量，变压器最经济节能运行的负载率一般在60%～80%之间。本工程1#变压器负载率为74.4%，2#变压器负载率为76.3%，均处于经济运行区间。

1.1.3 通过采用LY3000电力综合监控系统，对负荷进行合理分配，使变压器工作在高效低耗区。该工程设计采用的电力节能监控控制系统，通过测量各出线回路的电压、电流、功率因数等实时参数，合理分配电能负荷，并通过合理调整电动机启动顺序，避免大容量电机同时启动等措施，实现节能降耗。

1.2 当线路接通，输送电能之时，电能损耗就开始产生。线路上的损耗与线路阻抗参数和负载负荷大小相关。提高电网的功率因数，减少电网的无功功率及降低导线中的电阻等，均能切实可行的降低电网中的线损。具体途径如下：

1.2.1 选择最短的供电线路，尽量选电阻率（ρ）较小的导线；

1.2.2 合理确定电气功能用房的位置，变压器、大容量设备尽量接近负荷中心，减少供电半径；

1.2.3 根据电流经济密度值选择导线截面；对较长的供电线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，其导线截面规格加大一级处理；

1.2.4 提高系统的功率因数，每台变压器低压侧安装480kVar无功补偿装置，将功率因数补偿到0.95以上。

2 电气设备节能设计

华能庆阳办公大楼内部无其他种类的能源供应，大楼内部都为用电设备。空调、电梯、风机等电动机设备耗电量大约占整栋楼电耗的60%。减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数，在本工程的电气设备节能设计中，我们主要从以下几个方面着手：

2.1 采用高效低耗电气设备。本工程设计选用的电气设备，均为高效低耗节能产品，杜绝选用落后淘汰的电气设备。

2.2 根据工作环境、负载特点选用合适的电动机，避免“大马拉小车”的现象出现，提高电动机的功率因数和效率。

2.3 轻载电动机通过星三角、软启动、变频等电动机启动方案的不同选择，达到“轻载降压运行节能”的目的。

2.4 设计中在非消防使用的水泵、风机、电梯等设备上优先选用调速电机，采用变频启动方式，优选设备控制方式，提高运行效率。。

2.5 通过设计建筑物设备监控系统（BAS），统一管理调度空调、电梯、风机等设备的合理运行，在保证安全、舒适和满足必要的建筑使用要求的前提下，减少电力浪费消耗。

2.6 通过门禁、智能控制系统对门窗的节能控制，实现门的开关与室内照明、空调的节能联动控制，减少空调制冷或制热损失；在自然光充足时关闭部分或全部灯光照明，夏天放下或改变遮阳板窗帘角度遮挡阳光，减少日光对室内的热辐射，降低空调冷制负荷。

3 电气照明节能设计

办公建筑照明节能设计，在保证视觉要求和照明质量的前提下，减少光的损失和浪费，并最大限度利用自然光，节约使用电气照明光，具体有以下几种节能设计途径：

3.1 选择合理的照明功率密度值，效地控制单位面积灯具安装功率（LPD）。本工程执行《建筑照明设计标准》，对各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度值等

表2 办公建筑的LPD值

3.2 选用高效光源和节能灯具。在该项目的设计中，在满足照明质量的前提下，一般办公场所优先采用高发光效率的三基色稀土细管荧光灯及紧凑型荧光灯。荧光灯选用节能高效电子镇流器，比普通电感镇流器节电10%以上，其本身功耗也比电感镇流器降低50%～75%，综合输入电功率降低18%～23%，节电效果非常显著。

3.3 选择合理的照明方式。充分利用自然采光照明，也是照明节能的重要途径之一，在该项目的设计中，电气设计人员与建筑设计人员密切配合，通过设计采光中庭，灯具平行外窗布置并分组控制，选择合理的照度标准值，把握好照明标准的照度值和LPD值等手段，考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统， 尽量少开灯，少用电气照明，从而达到节能的目的。

3.4 采用ASF智能照明系统，选择合理的智能照明控制方式。本工程设计了ASF智能照明系统，每个办公室和公共空间均配有手动控制面板，调节房间的工作状态和合适的灯光效果。通过照度传感器、红外传感器以及通过分区、分时、分组、场景控制，改变“一开全开”的开灯习惯，实现“人来开灯，人走灯延时自熄灭”。在设定的时间内，不同场所控制不同编组、不同类型灯具的点亮，有效地节约电能；对有天然采光的楼梯间、走道灯（应急照明除外)采用节能自熄开关；对公共场所、室外照明，采用集中控制遥控管理的方式。

3.5 积极推广使用新型节能光源。地下车库照明、应急照明等大量采用LED光源。目前市场供应的LED光源，较同等亮度的白炽灯耗电量可减少约80%，但由于色温低，显色性不高等原因，目前只适合在车库、走道等对显色性要求不高的地方推广采用。

4 结语

目前的高层办公建筑电气设计中，因为供配电系统设计不合理、设备选型控制不节能和电气照明设计、使用过程中不节能而造成的电能浪费现象非常普遍，电气节能设计可挖掘的潜力很大，广大电气设计人员应在设计阶段就精心考虑各种可行的电气节能技术措施并付诸实施。同时也需要具体了解新的节能设备产品的运行原理、使用性能、节能效果，从技术、经济上进行多方比较，再合理选定节能设备和节能控制方案，以真正达到有效节能的目的。

[1]建筑节能标准汇编.北京：中国建筑工业出版社,2008

[2]工业与民用配电设计手册,第三版.北京：中国电力出版社,2005

[3]中国建筑标准设计研究院编.全国民用建筑工程设计措施-电气.中国计划出版社.2009版

耿毅（1981-）.男，工程师，工作单位：中煤科工集团武汉设计研究院。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.021