高校宿舍公寓楼空调安装与电力改造的设计

2016-03-31廖春成姚继良姚念会北京师范大学后勤管理处北京100875

智能建筑电气技术 2016年1期

廖春成/姚继良/姚念会（北京师范大学后勤管理处，北京100875）

高校宿舍公寓楼空调安装与电力改造的设计

廖春成/姚继良/姚念会（北京师范大学后勤管理处，北京100875）

摘要在历史悠久、建筑构筑物密集的老校区中，地下管线错综复杂，变压器、公寓分散，楼内配电简单，线路截面小，要大量加装独立式分体空调，工程设计、施工难度大。研究旧楼加装空调与电力改造对节约改造成本，节能降耗有一定价值。通过北京师范大学学生公寓加装空调与电力改造实例，分析论证容量规划、变配电选址，新型设备节能监管措施，配电接线方式与线路优化在电力改造中的意义。

关键词老校区加装空调电力改造容量规划变配电节能

Design of Air-Conditioning Installation and Power Transformation of Student Dormitories

Liao Chuncheng/Yao Jiliang/Yao Nianhui

Abstract It is difficult to design and install bigger quantity independent air conditionings in a cluster of old campus with long history，because of the complexity of underground pipeline transformers，scattered apartments，building distribution，simple and small lines cross section.Installing air conditioning and power reconstruction in research buildings have a great value in cost and energy saving.By the example of Beijing normal university student apartment equipped with air conditioning and electricity transformation，capacity planning and distribution location is analyzed，new regulations of equipment and energy saving，the significance of the power distribution wiring reform and circuit optimization are introduced.

Keywords old campus，air-conditioning installation，electricity transformation，capacity planning，transformation and distribution，energy saving

0　引言

教育部在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中提出“使若干高校和一批学科达到或接近世界一流水平”。大方针政策下，为师生创造安心舒适的学习、工作环境，改善师生住宿条件，建设和谐校园、世界名校。加装空调及其相应电力改造，成为落实方针政策的一项行动。

为经济合理地解决切实关系到学生学习、生活的环境问题，不少教育工作者做出很多实际性的工作。参考文献[1]就北京高校学生公寓空调安装情况进行调研，并总结出使用较多的两种安装模式：学校出资安装，学生缴纳电费免费试用；商业租赁模式。分别阐述了各自利弊。文章提出了学生公寓安装空调在基础电力设施配置、电力增容、资金节能等方面面临的普遍困难。参考文献[2-4]对高校用电负荷进行了概括，根据用电特点将其分为三个区域：教职工家属用电区、教学科研用电区、学生生活用电区。其次对学生公寓进行负荷预测，分析配电经济运行。节能方面，参考文献[5-7]对高校能耗特点、建筑设备管理平台、能源管理系统、计费、评定等进行了详细论述。综上所述，对于高校的电气运行与改造需要因地制宜，要根据高校建筑、管网、负荷的实际分布，合理规划容量、变配电所，优化配电方式、线路、能耗控制与监管等。

北京师范大学自2014年5月供电增容方案获批后具体推进学校学生宿舍空调安装工程。工程设计学生宿舍公寓19栋，房间数目4 035间，安装空调总计4 081台，其中包括1.5匹空调4 045台，2匹空调36台。安装二控多功能计量电表4 035块，改造更新变配电站6处，楼内配电室13处。新装高低压柜100面，变压器5台。敷设高低压电缆长度超过11km，新建管井25座。对三栋公寓楼总计505间房间进行楼内空调插座线路改造。2015年11月13日，学生宿舍空调安装工程竣工并正式投入使用。

1　容量规划

由于学校建校悠久，学校生活用电区域供电容量不足，加之宿舍建筑年代跨度大、20世纪90年代前建筑数量大，多数不具备空调配电线路，全区域施工、难度大，工程设计、招标、施工、竣工验收等工程周期短，时间紧迫。

学生生活用电区，包括公寓楼18栋，如图1所示。将学生生活用电分成五个区域，第一区域：学1-4楼、邮局、周边门市等；第二区域：学5-7楼、东西贴建、小西门周边门市等；第三区域：兰蕙公寓及餐厅、新乐群食堂、中水处理站等；第四区域：学五食堂、开水房、学子超市、浴室及周边门市、学8-12楼等；第五区域：学13-16楼、邱季端体育馆等。

18栋公寓房间数、加装空调数、原有负荷、增加负荷根据用电设备组需用系数法计算[8]，见式（1）。

其中，Pc为设备组有功功率；Kx为需用系数，取0.4；Pe为设备组总设备功率。

计算统计如表1所示。结合原来供电情况，学1-4、16公寓楼新建楼在设计时已经将空调负荷计算在内，且室内具备空调线路，因此需新增加负荷794kW，计划增加两台800kVA变压器。

图1　学生生活用电区域用电分布图

2　变配电选址

10kV变配电所选址应按照经济、技术比较后进行确定[9-10]。应当靠近负荷中心，压降损耗尽可能小，要与学校发展规划相协调，投资小且进出线方便等。原有变配电所选址比较合理，根据第一节内容分析需增加两台800kVA变压器进行分配，在冷库区域增加1台800kVA变压器，贴建楼增加1台800kVA变压器。

3　新型设备节能监管措施

供配电系统作为建筑节能的重要组成部分，为构建绿色建筑提供条件。重点是建立健全节能管理机制，优化供配电系统，选择低耗工艺的用电设备。本工程采取的具体降低供配电系统能耗的措施有：

1）高能耗变压器的更换。本工程将SC9-630、SCB9-1000更换成SC10-630、SC10-1000各1台，其更换前与更换后能耗效果[11]比较如表2所示。

根据表2数据可知，每年可以节省电耗6 482kW•h，电费按照0.6元/（kW•h）计算，每年可以节约电费3 889元，10年可以节约电费38 890元。

表1　增加负荷统计表

表2　变压器能耗效果对比

2）加装电容电抗无功补偿装置，提高功率因数，减少无功损耗。

3）正确选择和配置变压器容量和台数，合理调整负荷，实现变压器的经济运行。

4）建设配电系统智能化监测平台，为能耗控制提供科学数据。

5）加装有源电力滤波器，减少谐波污染，提高电能质量。

4　配电方式与线路优化

学1-4楼建筑高度都为12层，房间总数为1 289间，在宿舍内未安装空调前，为减少变压器低负载率所带来的损耗，将原互为备用变压器的运行方式改为单台运行方式，其配电方式如图2所示。改后的配电方式可使得变压器互为备用，提高供电可靠性。

学生生活用电区变配电站分布在六个不同的地方，全部由学校中心配电站引高压电源，加装高低压柜，高压线路电缆多、经济成本大。为解决成本，在冷库变电站处新建一座学生生活区域配电站，该区域配电站10kV电压，由学校中心配电站通过原有隧道引入。201、202两路高压再从区域配电站向各10kV变电站辐射，这种线路优化节省了土方量（见表3）。