建筑供配电线路的节能设计

蒋欢欢

【摘要】节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针， 那么节约电能就成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。文章论述了建筑电气节能设计的重要性，分析了建筑电气配电线路设计的原则，提出了建筑供配电线路的节能设计措施。

【关键词】建筑节能；供配电线路；节能设计

引言

根据建设部和国家建材局的统计，目前，我国建筑行业的能耗约占全社会总能耗的大约27%。因此建筑电气的节能设计，关乎到整个社会的经济和社会利益。电气节能的途径很多，主要从供配电系统、用电设备及智能控制等方面节能。供配电系统的节能主要包括变压器的节能和供配电线路的节能；用电设备的节能主要包括照明系统的节能和动力设备系统的节能。

一、建筑电气节能设计的重要性

我国作为一个资源比较匮乏，城市化速度较快的发展中国家，经济发展与有限能源之间的矛盾突出。建筑行业作为整个社会经济中能源消耗最为严重的行业，其节能设计有着深远的意义与价值。目前我国在建筑维护结构、外墙结构的节能技术与节能材料研发上面取得了比较突出的成绩，但对于建筑供配电系统的节能认识还不够充分，建筑供配电系节能设计刻不容缓。

二、建筑电气配电线路设计的原则

1、满足建筑物的功能要求

满足建筑物不同场所的色温、显色指数以及照度的要求；满足舒适性空调对温度及新风量的要求；满足医疗建筑、酒店、体育场馆以及餐饮娱乐场所等电气设施用电的要求以及多功能厅、展厅等照明用电的要求。

2、在满足功能要求、技术先进以及经济合理的原则下进行

进行建筑电气设计时，首先应明确哪些能量的消耗是没有必要的无谓消耗，再结合实际情况选择合适的节能措施。如消耗在电能传输线路上能量、变压器的功率耗能等都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，应通过先进的控制技术和调光技术降低其能量的损耗。

3、选用合理的节能材料和设备

节能要充分结合实际情况，对经济效益进行评估，经过比较分析，尽量保证在较短的时间内能够收回在节能方面增加的投资。

三、建筑供配电线路的节能设计措施

1、建筑供配电线路的负荷计算分析

电力负荷作为供电设计的最根本依据，对整个建筑供配电线路的能耗有着不可小觑的作用。可以说，建筑供配电线路负荷计算的正确性将直接关系到整个供配电系统设备的选取，也将关系到整个供配电系统运行过程中质量性、经济性与安全性的实现。我们需要明确一点：建筑供配电线路负荷的计算正确性能够为整个建筑供配电系统节约大量的有色金属能源消耗；而建筑供配电线路负荷计算的不正确势必会给建筑供配电线路施工方乃至用户带来不必要的能源浪费。在当前技术条件支持下，建筑供配电线路的负荷计算可以采取需要系数法、二项式法、负荷密度法或是住宅用电指标量法。一般来说，我们可以在建筑供配电线路的初始设计阶段采用住宅用电指标量法对整个供配电线路的负荷进行预估；在工程项目施工图纸的设计阶段，我们则需要采取需要系数法对以电气设备性质为分类原则的建筑供配电线路负荷进行计算。与此同时，根据建筑项目最终用途的不同，我们还可以将建筑供配电线路划分为工业建筑与民用建筑这两大类型，前者适合采用住宅用电指标量法对线路负荷加以计算，而后者适合采用二项式发对建筑供配电线路的负荷加以运算。

2、合理选择电缆、导线、材质

在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中，可采用铝芯导线。在满足允许载流量、运行电压损失、机械强度、动热稳定等各种技术指标前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。

3、实施分路供电

供电母线一般采用埋地电缆进入，楼负载较小时，可直接采用380V/220V低压母线供电；负载较大，则采用3000V-10000V高压母线供电，再通过变压器变压后配电。建筑内负载种类多，且各种负载对电源及接地要求各不相同，设计时应考虑分路供电。如实验设备用电线路、照明线路与火灾报警及消防联动系统、防盗报警系统用电线路因功能不同，应该分路供电，以便在放假期间，关闭其他系统电源但仍保证防火与防盗系统的供电。建筑应设置专门的配电室，实现对上述电路的集中控制，配电室位置应靠近用电量大的区域，以减少线路的电能损耗。

4、布线合理，避免相互干扰

建筑内有多种布线系统，包括有供电线路布线系统、通信自动化系统、火灾报警及消防联动系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等。在其中，有些是强电系统，有些是弱电系统，而弱电线路易受强电线路的电磁干扰，造成信号模糊、噪声大，甚至不能正确使用。因此，在布线过程中应注意将信号线与电源线分开布设，弱电线路采用屏蔽措施，并与强电线路隔开一定距离布置。

5、合理选择线路路径以减小导线长度

变配电室及配电箱应尽可能地靠近負荷中心，以减短供电线路的长度，降低线路的损失。一般情况下，低压线路的供电半径应保持在200m以内，当建筑物每层的面积大于10000m2时，变配电所要设个以上，以缩短干线的长度。高层建筑中，应在靠近强电竖井的地方设置低压配电室，而且不应有支线沿着干线倒送电能的现象发生。在低压配电室提供给每个竖井的干线上，尽量保证线路是直线，少走弯路，缩短导线的长度。

6、三相负荷的均衡性分析

一般来说，在当前技术条件支持下，建筑供配电线路中所选取的配电线路形式均为三相四线制。在这种配电线路形式下，各相之间的均匀性负荷能够使整个中性线的电流呈现出零值特征。这一变化趋势意味着中性线上的零值即表示中性线在该种三相均衡状态下不存在电压值上升的问题，进而也就没有能耗问题。这一原理告诉我们：建筑供配电线路中的中性线线路电流值越小，整个供配电线路的能耗也就越低。就住宅或是商用建筑物而言，在当前建筑供配电线路系统当中，照明负荷往往集中在一相之上，而插座负荷也往往集中在一相之上，电热负荷同样单独集中在一相之上，这显然是不合理的。相关工作人员应该从确保整个三相配电系统当中的同类负荷均衡分布在各相之上这一方面入手，以均衡的电能分布实现整个建筑供配电线路的节能目的。

7、季节性负荷的合理调节分析

在建筑供配电系统的实际运行过程中，我们可以考虑将用电终端用电设备当中季节性使用比较明显的设备以一种集中的方式进行供电。例如，相关工作人员可以讲空调风机、电开水器等计费方式相同的线路负荷集中在一起，以同一干线对其进行供电。这样做最大的好处在于它能够确保当空调设备在季节性停用的过程中，整个建筑供配电系统能够以一种大干线截面的方式来传递系小型的负荷电流，进而达到合理降低整个建筑供配电线路损耗的最关键目的。

结束语

在全球经济一体化进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的推动作用下，我国社会主义市场经济体制的建设发展在为国民经济注入新鲜活力的同时也使得整个社会发展的能源消耗问题日益突出。本文针对建筑供配电线路的节能设计方式做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

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