摘要：目前，城市高层建筑承载着多样化的建筑需求，其供配电系统的节能建筑的设计工作就显得十分必要。高层建筑的供配电系统比较复杂，节能设计的要求较高。在高层建筑实际的供配电系统节能设计工作中，既要满足建筑的用电要求，又要发挥节能功能，就需要了解其主要的内容和技术要点。
关键词：高层建筑；供配电系统；节能设计
随着土地资源紧缺，人口对建筑物的需求越来越大，高层建筑成为当前建筑行业的主要发展方向。大型写字楼、娱乐场所、商场、购物中心等，都属于高层建筑。高层建筑的体积较大、建设规模大，其内部的功能结构十分复杂，电力系统设计复杂程度较高。在高层建筑内部，用电设备种类较多，高层建筑的用的用电设备主要有以下类别：空调电气等机械动力设备，开关、配电所等电气设备，灯具、应急照明等照明系统，火灾报警系统、雨雾喷淋系统等消防报警安防系统。这些系统的正常运行，都必须要供配电系统为其提供充足的电能。由于高层建筑的电能消耗较大，造成的资源浪费也比较严重。在节约理念不断应用的过程中，必须要加强建筑电气节能设计，促进高层建筑朝着绿色、节能的方向发展。
1 高层建筑电气节能的不合理现状
1.1变压器节能问题
建筑的电能由市政供配电电网提供，在供以建筑使用之前，需要进行电能的转换，此时就需要借助电能转换的中间媒介——配电变压器。然而，配电变压器长时间运行，自然而然会存在电能损耗，大约占整个建筑电能损耗的10%左右。尤其是各种智能化电器设备的投入使用，普通的配电变压器，已经很难达到高层建筑的电气智能化建设基本要求，譬如20世纪末的“64”和“73”配电变压器，长期不合理运行导致变压器老化速度加快，大大增加建筑电气的综合能耗量。与此同时，在设计建筑的供配电系统时，某些设计师根据负荷负载或者接近满负载的方法确定配电变压器的容量和有功负荷能力，事实上这种设计选型方法与变压器的节能经济没有太大干系，需要变压器能量转换效率和负载率成正比关系后，才能够实现其经济高效运行，这一点同样需要在设计供配电系统时，业主给予适当的指导建议。
1.2供配电线路节能问题
供配电线路型号众多，其中不乏各种能耗量较大的类型，给线路合理选择带来较大干扰。关于供配电线路节能问题，突出表现为选型时，没有重视截面的选型，并在布线时混乱迂回，增加了线路维护的难度，很多线路在缺乏维护后，有严重的老化迹象，从而形成严重的电能浪费源头。再者，供配电线路经济截面，在与电气系统运行时的实际需求经济截面匹配时，才能够保证电路长时间运行后，还能够保持低效工况状态，但这恰恰是很多建筑电气系统所尚未企及的，削弱了建筑电气系统的综合服务水平，甚至给用户造成不必要的用电负担。
2 高层建筑供配电系统节能设计的技术要点
2.1照明系统节能设计
照明系统的节能设计要点需要注意两个方面，一个是灯具型号的选用，一个是照明功能与高层建筑的协调。对于高层建筑来说，荧光灯、放电灯灯具型号选择应该满足《建筑照明设计标准》的要求，但是需要严格把控灯具系统的节能技术标准。高层建筑由于使用的人较多，对灯具使用比较频繁，因此应该考虑安装设计智能照明系统，如自动声控装置、智能亮度调控装置能满足节能的要求，也提高照明的质量。另一方面，照明系统的节能设计工作还要与高层建筑的实际需求相结合。例如，在具有较高的光能的高层建筑位置就可以安装亮度不高、或者是只能调控技术较好的灯具，在高层建筑的周围人员不密集的位置应该设计照明调控方案，满足高层建筑的需要。
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2.2电机拖动系统节能
电机拖动系统覆盖的内容比较复杂，占据高层建筑的能耗的80%以上，具有较高的节能需求。在节能设计的过程中，需要注意的是根据电机的功率选择电机的种类，如200kw以下的电机使用就可以选用低压电机。同时还要注意投资可行性和节能性等多个要求。更重要的是，需要根据高层建筑的需要选择电机拖动系统，如办公用的高层建筑应该选用具有软启动等控制设计进行节能。
2.3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中的重要组成部分，在对变压器进行配置的时候要考虑使用过程中的耗电量、综合投资效率等因素。从多年的实践中可知，对高层建筑供配电系统的变压器进行配置的时候，科学合理的配置方式是根据变压器的投资回收年限来确定配电变压器的型号，投资回收年限可以根据变压器的投资费用价差和年耗电量的电费价差来获得。按照近年来颁布的建筑节能要求，通常高层建筑供配电系统中的变压器的投资回收年限不超过五年，最大的投资回收服务年限不能超过7年。确定变电器的投资回收年限之后，对配电变压器节能优化选型设计过程中还要考虑高层建筑的实际情况，比如建筑是公司办公用地，假设每层楼都有企业入驻。所有企业同时工作时的实际用电负荷很大，变电器配置过程中，要根据高层建筑的实际用电负荷需求，计算出变压器的最佳负荷率，然后再按照这个负荷率的标准进行选择。通常设置配电变压器负荷率在70%左右较为节能经济合理。在对变压器具体型号进行确定的时候，应该要选择空载损耗较小、负载损耗较小的节能型变压器。例如对于容量均为315kVA的10kV配电变压器而言，可以选择S13节能型配电变压器。与常规变压器相比较而言，这种变压器的电能损耗要低一些，常规S7的变压器的损耗一般为4812W，而S13型变压器的电能损耗为3638W。此外，还应该要优先选择三角形立体卷铁芯变压器，相对于传统的插片式高能耗配电变压器而言，这类变压器能够实现高效节能经济目标，而且可以提高高层建筑供配电系统的电能转换效率、降低配电变压器的运行能耗，延长变压器的使用寿命。
2.4设计空调系统
空调系统的用电消耗情况在建筑总耗损中占有相当大的比例，因此对空调系统进行科学合理的节能设计可有效减少高层建筑电量耗损。设计人员可在保证人居环境舒适度的前提下，通过调整室内温度、湿度的取值范围来达到减少能源耗损的目的。①空调中制冷装置的能耗在空调系统总能耗中占有相当大的比重，是整个空调系统中电能消耗最高的设备。因此设计人员在设计空调时应注意选择高能效、容量小的机组设备。②空调冷冻水泵与冷却水泵也是消耗电能高的部件,设计人员可以通过提高水泵的工作效率来减少能源消耗。
2.5电线电缆节能设计
对于电线电缆的节能优化设计，首先是供电实用性和安全性的考虑，也就是对电线电缆的材质、电阻、截面、输送效果等方面进行分析，确定电线电缆的实用性和安全性是否达到相关技术标准。在此基础上，对电线电缆最大负荷下，电流输送时间、电量进行检测，进而以经济电流密度为标准进行电线电缆选择应用。
结束语
综上所述，高层建筑是未来建筑的主要形式，高层建筑的结构复杂，用电负荷较大。当前很多高层建筑供配电系统的能耗较高、电能损耗率大，对此必须要加强高层建筑供配电系统的节能优化设计，要加强对高层建筑的实际用电负荷、高层建筑的供电网络结构等实际情况的分析，从多方面着手，在满足高层建筑基本用电需求的基础上，实现节能目的。
参考文献
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[3]杨东彪.高层建筑供配电系统节能设计技术要点探讨[J].经济视野,2015,(4).
论文作者:黄显洲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：高层建筑论文; 变压器论文; 节能论文; 系统论文; 电能论文; 供配电论文; 建筑论文; 《电力设备》2017年第30期论文;