高层建筑供配电系统节能设计探讨

吕伟华　居晓文

【摘 要】高层建筑的结构比较复杂，高层建筑功能要求是要有完整的供应和分配系统，这些都需要在电气设计的内容中体现。本文从节能的角度，对变压器、照明系统、动力设备系统等功能单元进行了分析，并提出节能设计的方向，建议应该满足基本的使用条件下，重点使用新设计、新材料在高层建筑的供配电系统设计中进行应用。

【关键词】高层建筑；供配电系统；节能；设计；探讨

0.引言

高层建筑有很多电力设备、电气设备、复杂的照明系统和消防系统，对电气功能要求比较高。笔者结合自身经验，认为建筑节能这一紧急任务，应该在设计阶段就引起重点关注，在高层建筑的电气节能设计应遵循以下三个原则：

（1）应满足建筑物的电气功能。比如通风和空气调节系统，能够提供一个舒适的温度和适当的新鲜空气；电梯系统要做到运输的流畅运行；还要在有特殊需要的时候，如娱乐、展馆的照明和动力用电时保证电力电气设施的正常使用。

（2）应考虑实际经济效益。综合建筑运行长远的考虑，在操作过程中降低维护成本，提高投资收益率等，争取尽快回笼资金，还要使用节能措施，节约运行成本。

（3）综合建筑电气设计复杂，要求很高，从长期考虑开始实施节能，做到经济、合理的原则，采用国家最先进的技术和材料，仔细斟酌、仔细考虑具体的设计细节。

总之，要做好电气节能设计，就要通过详细的计算，利用设计分析，选择合理的电气设备，尽可能的让新材料、新技术得到了推广。在本文中，笔者以自己的实际工作经验，通过对高等建筑的电气设计研究，对供配电系统节能设计进行探讨。

1.选择适合的变压器进行节能设计

对变压器的选择，要进行高层建筑的电气设计， 通过参考电力负荷曲线详细地计算后确定设计的方法。

1.1变压器的类型选择

变压器的类型建议选取采用最新的非晶态磁性节能材料的非晶合金铁心变压器，可以有效降低空载电流，提高了功率因数， 降低了电网线损， 改善了电网的供电质量， 使空载损耗降低。

1.2变压器的容量选择

为了使变压器负载率接近最佳值，通过对多种变压器容量的比较，变压器的负荷率在50%左右时效率最高，在实际应用中，通常变压器负荷率在65%-80% 比较合适。因此， 在设计时就需要采取系数取值更趋合理， 符合节能的目的变压器。

1.3供电方式的最优选择

高层建筑对供电的可靠性有更高的要求， 采用除市电电源外的柴油发电机组供电是必备的设计要求。但是在设计供电方式时， 还要针对具体的情况来确定，以达到最好的节能效果。从长远节能和满足使用功能的角度分析，一般采用发电机组不设专用的母线， 和变压器共用一条母线方式是最优选择。

2.对照明系统进行节能设计

按照国家有关建筑物的照明量要求，照明系统的节能措施是评估建筑照明设计是否合理的一个重要指标。通常照明系统节能设计从充分利用自然光源和合理确定照明方式两方面进行。

2.1充分利用自然光源

照明控制系统除了在灯具上采取节能照明外，应最大限度地利用自然光，提高自然光的利用率，还要利用太阳能设备进行能源转换，节约能源。在没有自然光的情况下，就要考虑使用高效节能的灯具，即使初期购买灯具价格相对高一点，但是从节能的长远考虑，还是很有必要的。

2.2合理确定照明方式

室内照明可采取技术措施，以完成预定的低功率照明的功能，减少照明的损失。通常采取以下措施：使用适当的高反射系数完成，增加亮度；限制照明范围，由于照明范围的大小，可以极大地影响面照度，所以使用不同方向，不同用途的房间分区，合理安排照明。例如一般办公室可以使用高强度节能照明灯；走廊楼梯间灯，可以使用智能感应灯等。

3.对动力设备进行节能设计

在综合性建筑中，水泵和风机占能耗占近三分之一的总能耗， 因此对风机和水泵采取节能措施是十分必要的。

3.1变频调速的节能原理

电机速度被认为是影响电力设备能源效率的关键。例如，水泵的速度主要是由于减速的问题，按照风机的运行定律，流体流动的速度与转速是成正比例的，当转速降低时，电动机的功率会大幅度下降，可以看出速率对其功率频率控制节能效果很明显。如果流速降低一定量，相对应的转速也会降低相同的量，这时候，压力就会下降很多，电源的电极功率也大幅度下降，实现了非常显著的节省能源的效果。目前，变频技术应用于风机、水泵的设备驱动程序已经取得了显着的节能效果，是一种理想的方式，即节约了能源，也提高设备使用效率，大大降低了设备的维护和维修成本。

3.2通风空调系统

空调系统在现代建筑中的工作的性质是必要的设备，要求以满足建筑物内的温度控制和通风功能为目标。在考虑节约能源的前提下，通风和空调系统的设计要满足室内舒适度。在改变室内的温度和湿度条件下，根据需要采取最小通风换气系统，在冬季和夏季，利用仪器来检测室温成分进行过渡季节使用。在确定通风量的大小后，合理布置通风和空气调节设备的安装位置，以减少系统的阻力，使用智能控制系统，使通风和空调系统运行实现经济节约最大化，实现最大的节能效果。

4.结语

由于高层建筑结构复杂，线路和电气设备的数量很多，所以对电气节能进行设计是必要的。综上所述，笔者认为可以从以下几个方面进行设计：

4.1从设计方法上进行设计

从设计的角度，通过精确的计算，适当的估计，使整个电气系统在满足要求的前提下，不超过使用设计要求。

4.2从新技术方面进行设计

评估各部分的电气系统的初始投资和运营、维护成本的损失，尽可能引进新的和成熟的技术，并最终实现了节能降耗的目的。

4.3使用新材料进行节能

例如使用太阳能蓄电池进行照明电气使用等。

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