淺析超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

王 捷（重慶市設(shè)計(jì)院，重慶渝中400015）

淺析超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

王 捷（重慶市設(shè)計(jì)院，重慶渝中400015）

根據(jù)超高層建筑的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程案例，從供配電系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、電氣設(shè)備、計(jì)量與智能化4個(gè)方面闡述了超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

超高層建筑；電氣節(jié)能；供電配電；照明控制；電氣設(shè)備；計(jì)量與智能化

1 工程概況

重慶國華天平大廈項(xiàng)目位于重慶市江北嘴中央商務(wù)區(qū)B19-2/03號(hào)地塊，北通中央公園、南臨嘉陵江，景觀條件極為優(yōu)越，交通便捷。項(xiàng)目由A、B兩座塔樓及裙房、地下車庫組成，總建筑面積：140，537.38m2，A塔樓建筑高度：149.60m，B塔樓建筑高度：123.45m，地下室5層，A塔樓31層，B塔樓26層，避難層裙房設(shè)在7層，A塔樓在20層，B塔樓在11層，功能包括：人防、車庫；商業(yè)、餐飲、辦公，屬于一類超高層綜合樓。

2 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 變配電所設(shè)置

本項(xiàng)目為超高層建筑，功能復(fù)雜，用電負(fù)荷大，消防水泵房及空調(diào)機(jī)房設(shè)置在一層，設(shè)計(jì)有23臺(tái)電梯，樓梯間及前室正壓送風(fēng)機(jī)分別設(shè)置在避難層及屋面層。根據(jù)負(fù)荷分布情況及避難層的設(shè)置位置，設(shè)計(jì)在1層設(shè)置1號(hào)10/0.4kV用戶變電所，1個(gè)自備柴油發(fā)電機(jī)房；7層設(shè)置1個(gè)10kV專用高壓配電所，2號(hào)10/0.4kV用戶變電所。

2.2 高壓配電系統(tǒng)

兩路10kV市政電源從地塊北側(cè)金沙路市政道路引至7層10kV專用高壓配電所，兩路高壓同時(shí)供電，互為備用，1、2號(hào)用戶變電所變壓器10kV電源由高壓配電室放射式接入，高壓配電級(jí)數(shù)少，供電半徑短。

圖1 高壓配電系統(tǒng)圖

2.3 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行，各變電所內(nèi)配電變壓器之間設(shè)置母聯(lián)斷路器。當(dāng)變壓器檢修或故障時(shí)，可通過母聯(lián)斷路器由其它變壓器供電，保證一、二級(jí)負(fù)荷可靠供電，配電級(jí)數(shù)不超過三級(jí)。低壓配電按照明插座、空調(diào)、動(dòng)力、消防及其他用電負(fù)荷性質(zhì)自成配電系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)分級(jí)分項(xiàng)計(jì)量要求，達(dá)到節(jié)能計(jì)量管理控制要求。1號(hào)10/0.4kV用戶變電所供B5～L9層裙房商業(yè)用電；2號(hào) 10/0.4kV用戶變電所供 A，BL10～屋頂層塔樓辦公用電。變電所深入負(fù)荷中心，低壓供電半徑小于200m，降低了線路損耗，極大地提高了節(jié)能效果。

2.4 變壓器的選擇

本項(xiàng)目總計(jì)算容量 9060kVA，變壓器總安裝容量12200kVA，1號(hào)變電所變壓器容量4×1250kVA，2號(hào)變電所變壓器容量2×1600+2×2000kVA，每臺(tái)變壓器負(fù)載率控制在75%左右。設(shè)計(jì)采用低損耗、低噪聲SCBH10，D/Yn11非晶合金變壓器，合理分配負(fù)荷，使變壓器工作在高效低耗區(qū)內(nèi)，減少變壓器空載及負(fù)載損耗。

2.5 功率因數(shù)補(bǔ)償

無功功率補(bǔ)償以低壓靜態(tài)電容器在各變配電室低壓側(cè)集中自動(dòng)補(bǔ)償為主，總補(bǔ)償容量為3800kVAR，補(bǔ)償后的變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)0.92以上。熒光燈、氣體放電燈要求就地補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.9以上。當(dāng)變壓器母線電流最大相超過三相負(fù)荷電流平均值的115%，最小相負(fù)荷電流小于三相負(fù)荷電流平均值的85%時(shí)，采用分相無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

2.6 諧波控制

考慮建筑投入使用后大量計(jì)算機(jī)、變頻空調(diào)、變頻水泵、燈光調(diào)控等非線性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致配電設(shè)備發(fā)熱，線路損耗增大，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。設(shè)計(jì)采用D，yn11接線形式的變壓器，減小3次及5次諧波；變電所低壓電容器補(bǔ)償裝置內(nèi)串接14%的電抗器抑制3次以上諧波；在變電所低壓總進(jìn)線柜后安裝智能有源濾波器，根據(jù)電力側(cè)諧波的含量及諧波電流的大小，實(shí)現(xiàn)諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

3 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 照度標(biāo)準(zhǔn)

大堂、會(huì)議室等視覺效果要求較高的場(chǎng)所，照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2013）中規(guī)定的各種照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度現(xiàn)行值，其余房間及場(chǎng)所照明設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求的目標(biāo)值。

3.2 光源及燈具選擇

根據(jù)各場(chǎng)所功能的要求，光源以高光效低能耗三基色熒光燈和金屬鹵化物燈為主。直管型熒光燈燈具的效率開敞式不低于75%；透明保護(hù)罩不低于70%；棱鏡保護(hù)罩不低于55%；格柵式不低于65%。緊湊型熒光燈筒燈燈具的效率開敞式不低于55%；透明保護(hù)罩不低于50%；格柵式不低于45%。高強(qiáng)度氣體放電燈燈具的效率開敞式不低于75%；格柵或透罩不低于60%。辦公區(qū)域設(shè)置一般照明，均勻度＞0.7，選用T5系列，36W節(jié)能型三基色熒光燈，配置電子鎮(zhèn)流器；公共走道及衛(wèi)生間選用緊湊型熒光燈，配置電子鎮(zhèn)流器；地下車庫選用LED燈，氣體放電燈要求就地補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.9以上。

3.3 照明控制方式

3.3.1 門廳照明控制

本項(xiàng)目一層及九層門廳面積較大，采用智能照明控制系統(tǒng)，根據(jù)室外光線的強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)節(jié)大廳內(nèi)的照度，最大限度利用天然光，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3.2 大空間辦公照明控制

辦公室照明充分利用天然光，根據(jù)天然光的照度變化，控制照明燈具的點(diǎn)亮范圍；靠外墻窗戶一側(cè)區(qū)域燈具獨(dú)立設(shè)置照明配電回路，采取分區(qū)、分組控制，設(shè)置光電傳感器，檢測(cè)本區(qū)域的人員，降低不必要區(qū)域的照度。

3.3.3 公共走道、樓梯間、電梯間照明控制

公共走道、電梯間實(shí)施分組及時(shí)序控制方，在夜間等非工作時(shí)間段內(nèi)可僅將此部分區(qū)域內(nèi)燈具開啟以利節(jié)能；樓梯間照明采用聲控或人體感應(yīng)探測(cè)控制，火災(zāi)時(shí)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)強(qiáng)制點(diǎn)亮。

3.3.4 車庫照明控制

車庫行車道及停車位分回路分區(qū)域供電，行車道采用配以紅外感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)間歇照明控制，當(dāng)有人員及車輛通過時(shí)，感應(yīng)器控制鎮(zhèn)流器由低照度到正常照度，停車位采用雷達(dá)探頭控制燈具。提高燈具的使用壽命，節(jié)約大量電能。

3.3.5 室外景觀照明及立面照明控制

室外照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/ T163-2008）第7章關(guān)于光污染控制的相關(guān)要求，室外環(huán)境照明實(shí)施分組及時(shí)序控制方式以利節(jié)能，并積極利用太陽能作園林及公共空間的照明用途。媒體立面照明利用LED燈帶與建筑巧妙結(jié)合，程序分時(shí)分路控制，節(jié)電、可控，高壽命、低能耗實(shí)現(xiàn)高藝術(shù)動(dòng)態(tài)效果。

4 電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 風(fēng)機(jī)及水泵控制方式

風(fēng)機(jī)及水泵采用高效節(jié)能產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)，不宜低于額定電壓的90%；電動(dòng)機(jī)不頻繁啟動(dòng)時(shí)，不宜低于額定電壓的85%。消防專用設(shè)備電動(dòng)機(jī)，30kW以下的電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)方式啟動(dòng)，30kW及以上電動(dòng)機(jī)采用降壓?jiǎn)?dòng)方式，空調(diào)水泵及生活水泵采用變頻控制。

4.2 扶梯及電梯控制方式

自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道具有節(jié)能拖動(dòng)及節(jié)能控制裝置，并設(shè)置自動(dòng)控制自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道啟停的感應(yīng)傳感器。單臺(tái)電梯具有集選控制，多臺(tái)電梯具有程序集中調(diào)控和群控的功能，電梯采用節(jié)能型，能量需求不大于2.5kWh/（t.km）。

5 計(jì)量與智能化

5.1 變配電監(jiān)視系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)選型：變配電監(jiān)視系統(tǒng)由電力監(jiān)視管理工作站、通信管理機(jī)、監(jiān)控設(shè)備單元組成，采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與Modbus總線組網(wǎng)。

（2）系統(tǒng)功能：全面實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)的“四遙”及無人值守（或少人值班），節(jié)約人力資源，并可實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)一體化綜合監(jiān)控、統(tǒng)一管理；具有供電質(zhì)量實(shí)時(shí)分析功能，通過歷史記錄的電力參數(shù)，及時(shí)掌握每天或季節(jié)負(fù)載特性；在供配電系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化能耗的分配，均衡負(fù)載；減少潛在的停電事件；對(duì)潛在的事故進(jìn)行預(yù)報(bào)警，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種電量的越限報(bào)警，便于及時(shí)處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災(zāi)等），減少損失。

（3）變配電監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電、特殊用電分類分區(qū)域?qū)崟r(shí)計(jì)量、現(xiàn)場(chǎng)顯示、遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)分析和統(tǒng)計(jì)管理功能，監(jiān)控主機(jī)設(shè)于一層消防控制中心。

5.2 智能化

（1）項(xiàng)目的BAS自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)建筑的機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和遠(yuǎn)程控制，以達(dá)到最佳節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的控制目標(biāo)，定制合理保養(yǎng)計(jì)劃，延長機(jī)電設(shè)備使用壽命，提高辦公運(yùn)營環(huán)境舒適程度和設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)測(cè)能力。

圖2 能源管理系統(tǒng)圖

（2）BAS系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備包括以下設(shè)備與系統(tǒng)：空調(diào)換熱站、變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)換氣機(jī)、新風(fēng)機(jī)組、單風(fēng)道型VAV、并聯(lián)型FPB、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、排風(fēng)（煙）機(jī)、空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)（精密空調(diào)用）、公共照明、電梯與消防電梯（網(wǎng)關(guān)方式）、自動(dòng)扶梯（網(wǎng)關(guān)方式）、智能管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備、生活水可調(diào)式減壓閥組、排水（污）等設(shè)備。

（3）BAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三層結(jié)構(gòu)形式，管理層，監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)層，系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，支持遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

6 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，超高層建筑越來越多，在建筑電氣設(shè)計(jì)中正確設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，選用高效節(jié)能電氣設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高層建筑最大限度的節(jié)能。

[1]《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2013）.

[2]楊小琴.淺析超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)[J].低壓電氣，2009，22：56～60.

[3]任 紅.建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)措施[J].建筑電氣，2008，02：8～10.

TU976+.1

A

2095-2066（2016）05-0160-02

2016-1-15

王 捷（1963-），女，副高級(jí)工程師，本科，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。