高层建筑供配电系统节能设计分析

【摘要】高层建筑是未来建筑的主要形式。高层建筑结构复杂，用电负荷较大。当前高层建筑普遍能耗较高、电能损耗率大。因此，有必要加强高层建筑供配系统的节能优化设计，加强对高层建筑实际用电负荷和供电网络结构的分析，从多方面入手，在满足基本用电需求的基础上，实现节能优化目的。本文对高层建筑供配电系统节能设计进行分析和探讨。

【关键词】高层建筑；供配电系统；节能设计

高层建筑的供配电节能设计是专业化的系统工程，主要的内容涵盖供电系统、照明系统、配电系统和新能源利用系统四个方面。因此，在节能设计的技术要点就应该符合这些内容的要求，其中变压器合理选择、照明系统和电机拖动系统的节能设计是对其节能功能具有关键性影响的技术要点，应该从这三个方面去重点展开节能设计工作。

1、高层建筑供配电系统节能设计的主要内容

高层建筑供配电系统就是电的供给和分配给用户使用的过程，其主要内容包括电源和电压、高低压配电、电气系统等，因此其系统的节能设计就是与这些内容有关的符合节能环保要求的技术内容：

1.1供电系统的节能优化

主要包括高层建筑的最大用电量、设备的配电设计等内容的节能优化。供电系统的节能优化是整个节能系统的基础，也是避免电气火灾的主要手段：

1.2电气设备用电节能优化

随着生活水平的提高，空调、电梯等电气设备在高层建筑的使用量也在逐日剧增，能量耗费比重增大。电气设备的用电节能优化就是在电机拖动、空调变频等设计安装中进行节能的设计安排，降低建筑的耗能。

1.3新能源利用的节能设计

新能源技术设计内容将会成为未来建筑节能的重点，主要包括风力发电、太阳能系统等可再生能源技术在高层建筑中的设计和使用。

2、供配电系统节能设计

2.1配电变压器的节能优化选型设计。

变压器是高层建筑供配电系统的关键设备，长期以来，变压器的耗能也是十分严重的。变压器的节能选择和设计一般是根据配电变压器的投资回收年限来确定的，也就是说，变压器的确定不仅要有经济效益，还应该考虑使用的年限。超过5年这个范畴，变压器就无法满足经济回收和节能的效能，也不利于高层建筑的用电安全。

除了这个年限规定以外，高层建筑的配电变压器还与实际的建筑用电有关。一般来说，配电变压器的负荷率应该达到70%左右才能满足真正的节能要求。在选择变压器的型号时也应该选择损耗小、空载损耗小的新型节能变压器。如容量是315kV的配电变压器选择S7型号的能够降低空载损耗46.1%左右，运行损耗降低27.5%左右。

2.2照明系统的优化节能设计。

照明是高层建筑供配电系统中不可或缺的部分，各类照明设施的耗电量巨大，在照明系统设计过程中，应该要加强节能意识的培养，从照明系统设计到照明灯具选择，都要贯彻节能理念，实现对照明系统能耗的有效控制。荧光灯、高强度气体放电灯等是高层建筑供配电系统中的主要灯具，对于这类灯具，应严格按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013中的相关规定进行选择。为了提高对电能的利用效率，可以加强智能化建筑照明控制系统的应用，将智能化调控技术与高层建筑照明系统结合起来，可以实现照明系统的自动控制。例如根据外界亮度来调控照明设备，当外界亮度达到一定强度的时候，通过智能控制模块，将照明设备关闭，当外界亮度降低，达到一个临界值的时候，系统可以打开照明灯具，防止人为操作灯具带来的各种电能浪费。在智能照明控制系统设计过程中，要加强对各种参数的设计，提高系统的灵敏性，除了借助亮度进行判断之外，还可以借助温度、湿度等环境参数，对照明系统进行控制，达到人性化系统控制。

2.3电机拖动系统的优化节能设计

电机拖动系统能耗约占整个建筑电气能耗的91%，同时大多数电机拖动系统中其电能转换利用效率普遍较低，存在非常大的节能降耗优化设计潜力。因此，在电机拖动系统优化节能设计过程中，对于200kW以下从投资经济性角度出发应优选低压电机；对于355KW及以上功率的电机只有高压电机序列，只能选择高压电机；而对于200～355kW范围内的电机而言，应从技术可行性、投资经济性、运行节能经济性等多个角度进行综合分析，以优选出节能经济的电机型号。应结合建筑电机拖动系统的实际情况，合理选用变频调速、软启动等先进控制方案对电机拖动系统控制模式进行设计，以达到电机拖动系统运行高效、节能经济的目的。

2.4动力设备的节能设计

变频调速的节能原理，当对动力设备进行节能设计时，主要是考虑电动机的调速方式。以水泵为例，调速问题归根到底是减速问题。对于风机和水泵而言，流体和转速是成正比例关系。当转速减小时，电动机的功率将以其3次方的速率下降，因此变频调速的节能效果明显。当流量从100%降低到70%时，其转速将从70%降低到49%，而电机的功率将降低到34.3%，也就是说，电能能够节约65.7%，节能的效果相当明显。

2.5通风空调系统

高层公共建筑工程由于使用功能的要求需要设置空调系统，这样才能满足建筑的稳定调节和通风的要求。当进行通风空调系统的设计时，不仅应考虑节能的要求、采用节能的产品，同时还应满足室内舒适度的要求，在满足这些条件的基础上应适当改变室内的温度和湿度条件，从而进行通风工作。当在冬季和夏季时，通风系统应考虑采用最小的新风量，而在春季和秋季应采用全新风。在室内应设置检测温度成分的仪器，通过检测数据对通风量的大小进行确定。对通风空调系统的安装，应合理考虑其安装位置，尽量减少系统的阻力。通风空调系统可以采用智能控制系统，从而可以通过合理的控制通风达到经济和节能的目的。

结语：

由于高层建筑布局多样化、功能复杂，配电设备繁多，这就对供配电系统的设计提出了更高的要求，对高层建筑供配电系统进行节能优化设计，不仅可以保证建筑供配电系统高效稳定运行，同时还可以为建筑长期处于低能耗、高效率工况运行奠定良好的基础。而且，对高层建筑供配电系统进行节能优化设计，还可以促进能源高效利用、合理分配、节能降耗等。因此，一定要将节能方案和技术措施合理的运用到实际工程当中，这将对工程实践应用具有非常重要的研究意义。

参考文献：

[1]曹平.浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].科技与企业，2013（13）.

[2]黄南飞.高层建筑供配电系统节能设计技术要点探讨[J].科技与企业，2012（12）.

[3]赵勋.高层建筑供配電系统节能设计技术要点探讨[J].工程技术研究，2017（07）.

作者简介：

张晓刚，河北大地建设科技有限公司，河北石家庄。