陈礼贵内容1负荷中心确定.docx

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陈礼贵内容1负荷中心确定

一．建筑电气节能设计

1.建筑电气节能设计的主要内容：

建筑电气系统的节能设计主要包括如下内容：

1）通过合理配置供配电系统，合理选择用电设备的控制方式，达到节能目的。

2）通过合理选择电源进线位置、变配电所位置、线路敷设路径，达到节能目的。

3）通过选择低能耗产品、高效光源和设备，达到节能目的。

4）通过采用谐波抑制设备，提高功率因数等手段，达到节能目的。

5）为行为节能提供方便，为控制节能提供条件。

由于开关柜、控制柜、电器和测量仪表的（空载和负载）电能损耗与用电设备的电能损耗和输配电线路的电能损耗相比（<1/1000）可忽略不计，因此建筑电气系统节能主要考虑变压器节能、照明节能、线路节能和控制节能。

行为节能建筑设计、施工和设备选型是为建筑节能提供可行性，最重要的阶段应该是建筑物在使用过程中的节能。

建筑物在使用过程中（以办公建筑为例），通常存在如下浪费能源的情况：

1）照明系统：

非工作时间光源全部打开；工作时间未充分利用自然光，所有光源全部打开；下班后计算机未关闭电源等。

2）电开水炉：

休息日和夜间均连续24小时处于通电状态，不断地对贮水箱进行加热。

3）风机和水泵等电力系统：

不论是否需要，上班开启、下班停机。

4）空调系统：

主机系统凭管理者的经验决定当天开启和关闭的台数，不随室外气温、建筑物实际运行需要等条件作科学调度；室内机根据使用者的喜好开启和关闭，做不到“人离关机”的运行方式。

为减少或杜绝上述现象，就需要提高用能者地节能意识，改变用能者的用能习惯，这就是行为节能。

行为节能需要具备两个条件：

1）可实现节能的建筑设备环境；

2）必要的节能意识和相关信息提示

控制节能

通过将一部分人共性的节能行为程序化，经过设备管理系统自动实现建筑设备的节能运行模式，称之为控制节能。

要实现控制节能需要建立下述系统：

建筑物能源管理系统（BEMS）、建筑物用能评价体系、建筑物设备管理系统、建筑设备运行专家系统。

（1）供配电系统的选择

A、电压选择

根据负荷容量选用较高的电压等级。

目的是减少供配电线路的工作电流，降低供配电线路的电能损耗。

1）用电负荷较大的公共建筑采用10kV及以上电压等级供电。

建筑物用电总容量达100kW及以上时，宜设置变压器，因此需要采用10kV及以上电压等级供电。

2）单台容量大于500kW的电动机采用中压供电。

民用建筑中500kW及以上的用电设备主要是水冷式冷水机组和风冷式热泵机组，根据产品提供的技术要求，可采用中压供电，从节能的角度出发，当供电电压等级与使用电压等级相一致时，应采用中压供电。

3）大功率气体放电灯（1800W、2000W）则采用~380V线电压供电。

B、由两路电源供电的系统，采用两路电源同时运行的方式。

针对中压及以上电源系统，同时运行可降低线路电流，一方面避免大电流引起线路温升，从而增加线路阻抗产生的能量损耗增加；另一方面可延长线路的使用寿命。

C、合理选择变电所的位置和变压器的数量，选用空载损耗和负载损耗低，电能效率高，运行费用低的变压器。

在保证供配电系统安全运行情况下，根据用电负荷的大小控制变压器运行台数。

变压器容量和台数选择应按《10kV及以下变电所设计规范》GB50053及《民用建筑电气设计规范》JGJ16等规范要求选择，在满足重要负荷供电的前提下，在轻负荷时能够整台切除配电变压器，减少变压器的损耗，节约运行费用。

另外变压器的运行效率还取决于负载的大小，重载变压器的运行工况按负荷≥70%Sn，年运行时间≥3000h考虑；轻载变压器运行工况按负荷≤25%Sn，年运行时间≤6000h考虑，以优化满载损耗和空载损耗。

D、变配电所应深入负荷中心。

变电所的位置决定了低压配电系统干线电缆的长度和截面积。

变电所最佳位置可减少配电损耗，线路压降最小化，即电能效率最高。

E、低压配电室应靠近配电竖井，配电竖井宜设置在负荷中心。

这样做可尽可能的减少~220/380V支干线供电电缆的长度，减少末端支线回路的长度，减小导线阻抗,以保证供电电源质量和降低线路的电能损耗。

F、变压器选用10型及以上节能环保型、低损耗、低噪音，接线组别为Dyn11的变压器。

变压器应自带强迫通风装置。

G、当空调系统采用电制冷方式时，且空调系统前端设备的容量较大，则可设置空调专用变压器，在过渡季节，可停止空调变压器的运行，以达到节能的目的。

体育场、体育馆等间隙性用电的用户，其临时性大容量负荷（如：

开闭幕式的用电、大型文艺演出的用电等）可采用临时的供电措施；另外在没有比赛时，场馆内绝大部分专业用房和管理用房均不使用，此时可通过低压联络线由某一个或两个变电所提供场馆内的所有用电，整台停用某一个或两个变电所的变压器。

H、合理选择供配电路径，减少供配电线路的长度，避免迂回供电。

合理选择供配电线路导体截面，减少线路中的发热，同时减少线路上的电压降。

公共建筑中的电动机选用节能型和高效率电动机，降低设备的工作电流，从而减少流过线路中的电流，并根据负载的不同种类、性能采用相应的启动、调速等节电措施。

减少和抑制设备引起的谐波，避免导体发热及其他危害。

提高用电设备的功率因数可以降低设备的运行电流，从而减少线路中的电能损耗。

针对配电系统的干线，380/220V供电半径不宜大于200米；当受条件限制且安装容量小于150kW时，可不大于250米。

一般情况下，设定线路干线损耗不超过设备（负载）损耗的2%。

以150kW时，线路长度250米为例，此时线路的额定运行电流设定为300A，所选电缆截面为150mm2，则电缆的电阻是0.136欧姆/km，电缆的感抗是0.070欧姆/km，250m电缆的总阻抗是0.038欧姆，其损耗功率为3.48kW，已大于150kW的2%。

针对配电系统的支线，一般情况下，设定室内线路支线损耗不超过设备（负载）损耗的3%。

以照明线路为例，照明设备功率1.5kW，线路长度80米，此时线路的额定运行电流设定为8A，所选铜芯导线截面为2.5mm2，则导线的电阻是8.36欧姆/km，导线的感抗是0.127欧姆/km，80m导线的总阻抗是0.67欧姆，其损耗功率为42.9W，已接近1.5kW的3%。

（由于将分布负荷折算成集中负荷，因此计算中未考虑N线的阻抗。

）

增加配电线路的电缆截面（即要大于推荐的最小电缆截面建议），结合供配电线路的长度和截面，建议供配电线路的总电能损耗控制在负载功耗的4%以内。

（2）负荷中心的计算

根据建筑物的平面功能和用电设备的负荷的分布，以及需求功率等因素可以计算出建筑物用电设备的负荷中心，从而优化变电所的位置及数量。

用两维平面坐标（Xi，Yi）或三维立体坐标（Xi，Yi，Zi）表示负载的位置，用EACi（kWh）表示负载预计的年用电量，通过如下公式求出负荷中心的位置坐标：

（7.3.2.4.1）

（Xb，Yb，Zb）表示建筑物中相对于所列负载的负荷中心坐标

（Xi，Yi，Zi）表示建筑物中任一负载的坐标

EACi表示对应于任一负载坐标的负载的预计年用电量（kWh）

例1）

年用电量分别为80kWh的3个负载，计算它们的负荷中心，见图2（上）：

负荷1:

（1，1）80kWh,

负荷2:

（9，9）80kWh

负荷3:

（20，5）80kWh

负荷中心坐标是在负载三角形的中心：

（xb,，yb）=（（1，1）x80+（9，9）x80+（20，5）x80）/（80+80+80）=（10，5）

例2）

年用电量不同的3个负载，试计算它们的负荷中心，见图2（下）：

负荷1:

（1,1）80kWh,

负荷2:

（9,9）80kWh

负荷3:

（20,5）320kWh

该负荷中心坐标是：

（xb，yb）=（（1，1）x80+（9，9）x80+（20，5）x320）/（80+80+320）=（15,，5）

配电系统负荷中心由对应于它的全部负荷决定的。

变电所开关柜的安装位置，应在（或尽量接近）负荷中心的坐标位置。

例3）工业建筑

建筑物的平面布置见图3，按交通，方便及其他因素考虑，.变电所很可能定在位置1。

.采用负荷中心方法计算后，变电所应该在位置2，即负荷中心的傍边，高压电网的入口处。

同样分支配电柜位置应在分支配电的负荷中心。

当建筑面积大于20000m²、需求容量大于2500kVA时，应结合负荷分布状态，可考虑设置多个变电所供电。

如果计算的负荷中心坐标落在建筑物一侧时，该坐标就是变电所位置的；如负荷中心坐标处在建筑物中部的话，则很难把变电所布置在那里，此时，可用多个变电所替代，其位置分别在各用电区域的负荷中心。

（3）照明节能设计

1）照度标准的确定

应依据《建筑设计照明标准》（GB50034-2004）及其他相关国家标准，合理选定各场所的照度标准。

照度标准值应从节能角度考虑，按照实际需求来选择照度标准值的高低，不宜追求或攀比高招度水平。

同时照度标准值允许根据场所的特征提高或降低一级。

2）照明方式的确定

应根据实际情况，选择合适的照明方式：

①对同一大房间中有局部小范围高照度要求的，应优先采用局部照明来满足。

②当工作位置密集程度不同，照度要求也不同时，应采用分区一般照明。

但高度区域与低照度区域的照度比不宜大于3:

1

3）照明节能指标的确定

1、房间或场所应采用一般照明的照明功率密度值（LPD）作为照明节能的评价指标。

2、不同种类的建筑及场所有不同的照明功率密度对应值，计算房间或场所一般照明的照明功率密度值时，应计算其灯具光源及附属装置的全部用电量。

3、根据江苏省地方标准《公共建筑节能设计标准》（DGJ32/J96-2010）的规定，本地区室内照明设计时LPD值应按GB50034-2004中规定的目标值进行控制。

4、设有装饰性灯具的场所，可将实际采用的装饰性灯具总功率的50%计入照度功率密度值的计算。

设有重点照明的商店营业厅，该楼层营业厅的照明功率密度值每平方米可增加5W。

建筑内的机电等设备用房及GB50034-2004中表6.1.7中规定的一些其他场所的室形指数小于或等于1时，表中所列的照明功率密度值允许增加20%。

房间的实际照明功率密度值及折算到标准照度的功率密度值均不得超过标准值。

2.能耗监测系统的设计

（1）深度问题（见图）

4.1.1能耗监测系统的设置，一方面要满足国家建立建筑能耗数据监测网的要求，另一方面要能为建筑物在运行过程中实现行为节能和控制节能提供基础数据。

4.1.4能耗计量装置的设置不应破坏原用能系统的合理性，不应影响原用能系统的可靠性。

（2）数据分类与上传

4.1.3能耗监测系统应能实现分类能耗数据和分项能耗数据的实时上传。

其中电能计量的一级分项能耗数据、二级分项能耗数据也必须上传，详见附录C。

4.1.6能耗监测系统的计量数据仅作为节能考核之用，不作为行业主管部门的收费核算依据。

电能数据的分项，如下表：

分项名称

一级子项

二级子项

照明插座

室内照明与插座

走廊和应急照明

室外景观照明

暖通空调

冷热站

冷机

冷冻泵

冷却塔

冷却泵

热水循环泵

电锅炉

空调末端

空调箱、新风机组

风机盘管

一般动力

电梯

水泵

通风机

特殊区域

信息中心

洗衣房

厨房餐厅

游泳池

健身房

其它

（3）表计的安装与选型

4.1.5能耗计量装置应选用具有远传功能的产品，便于设置远程管理系统，实现后台监测与维护功能。

4.2.1电能计量装置

为计量电能所必须的计量器具和辅助设备的总体（包括电能表、电流互感器及其二次回路等）。

1电子式多功能电表

1）计量功能：

应具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量功能。

2）通信接口：

应具有数据远传功能，具有符合行业标准的物理接口。

3）通信协议：

应采用标准开放协议或符合《多功能电能表通信规约》DL/T645中的有关规定。

4）计量精度：

有功应不低于1.0级，无功不低于2.0级。

2电子式普通电能表

1）计量功能：

应具有监测三相（单相）电流及有功功率和计量三相（单相）有功电能的功能。

2）通信接口：

应具有数据远传功能，具有符合行业标准的物理接口。

3）通信协议：

应采用标准开放协议或符合《多功能电能表通信规约》DL/T645中的有关规定。

4）计量精度：

应不低于1.0级。

3互感器

1）精度等级：

应不低于0.5级。

2）其他性能参数：

应符合《电流互感器》（GB1208）规定的技术要求。

3.可再生能源的利用（太阳能光伏与光诱导）

（1）深度问题（可行、可证实、可追溯）

说明、系统（框图）、平面

（2）容量的确定

可判断、可布置

（3）可选择的方案

电站型、并网型或其他

4.部分问题的探讨

（1）DGJ32/TJ111-2010第4.3.2条规定:

“……当建筑内有出租单元且采用集中空调时，出租单元内空调末端宜单独设置—表计”。

问：

当建筑物内有出租单元，空调采用分体空调。

那么出租单元空调单元也要单独设置—表计吗？

如果需要设置，那每间出租单元就要有两块表计，一块计量照明系统；另一块计量空调系统？

（2）太阳能光伏发电系统设计深度问题：

设计到位还是可由厂家深化，系统图仅画示意图即可？

（3）照明节能：

目前LED技术正在日趋成熟，特别是应用在户外景观照明中有着较大的优势，一旦克服了产品自身的弱点，必将对传统照明器具是一种颠覆性的革命。

（4）供配电系统节能：

目前各类建筑的需用系数除小区住宅较为明确外，其他类建筑既不全面，也不细致，所能查询的资料也较为陈旧，远远不能满足目前设计的需求，造成了整体计算上误差较大，使得所选取的变压器、断路器、电缆均偏大，加之国家标准数据图集对电缆敷设的标准要求，电缆载流量远远大于实际值，而变压器的负载率很低，空载损耗大，造价高。

（导体绝缘耐温、灼伤防护）

（5）对于分类分项计量及能耗监测系统，这仅仅是种手段，并不直接节能，而如果通过这种手段来达到节能的目的，还要做更多的工作，因此在目前后继技术还不完善的情况下，不宜做太多的资金投入。

（6）车库照明系统不采用灯光控制系统，是否违反强标，是否设置能耗监测系统，按面积确定，还是按公共建筑类别确定？

（7）并网型光伏系统的接地制式问题

二.建筑防雷设计

1.接闪器的设计

2.引下线设计

3.防接触电压和防跨步电压

4.SPD问题

A、

在电缆与架空线连接处，尚应装设户外型电涌保护器。

电涌保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。

所装设的电涌保护器应选用Ⅰ级试验产品，其电压保护水平应小于或等于2.5kV，其每一保护模式应选冲击电流等于或大于10kA；若无户外型电涌保护器，应选用户内型电涌保护器，其使用温度应满足安装处的环境温度，并应安装在防护等级IP54的箱内。

当电涌保护器的接线形式为本规范表J.1.2中的接线形式2时，接在中性线和PE线间电涌保护器的冲击电流,当为三相系统时不应小于40kA，当为单相系统时不应小于20kA。

6.4.5 电涌保护器安装位置和放电电流的选择，应符合下列规定：

1户外线路进入建筑物处，即LPZ0A或LPZ0B进入LPZ1区，所安装的电涌保护器应按本规范第4章的规定确定。

2靠近需要保护的设备处，即LPZ2和更高区的界面处，当需要安装电涌保护器时，对电气系统宜选用Ⅱ或Ⅲ级试验的电涌保护器，对电子系统宜按具体情况确定，并应符合本规范附录J的规定，技术参数应按制造商提供的、在能量上与本条第1款所确定的配合好的电涌保护器选用，并应包含多组电涌保护器之间的最小距离要求。

3电涌保护器应与同一线路上游的电涌保护器在能量上配合，电涌保护器在能量上配合的资料应由制造商提供。

若无此资料，Ⅱ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于5kA；Ⅲ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于3kA。

5.部分防雷问题的探讨

（1）《防雷规范》2010版中第4.5.6条“在建筑物……防接触电压和跨步电压在设计时如何执行和表达？

”

（2）《防雷规范》2010版，防雷引下线（利用柱筋）的间距、数量如何规定？

（3）GB50057-2010中规定“火灾危险场所”如何界定？

（4）《防雷规范》2010版第4.3.8条第6款，如果变配电能设在另一栋楼地下室电源引至本楼总配电箱（不经室外，线路全部在地下室桥架内敷设）是否也要装设I级实验的SPD？

（5）现在审图要求不设防雷引下线，利用所有结构柱内钢筋做引下线，是否所有柱内钢筋均需与屋顶避雷带焊接相连？

原来规范利用所选混凝土柱内钢筋上下焊接作引下线，不是连接最好，电阻最小吗？

符合快速将雷电流导入大地的需求。

（6）防雷规范4.3.5说可以不设屋顶避雷带，只要允许屋面防水、保温层损坏，但在条文说明里又说防水层反正过一段时间要翻修，好像鼓励利用屋面钢筋作接闪器，会否甲方因为屋面漏水问责设计院？

如何把握？