城市综合体建筑电气自动化设计分析

城市综合体建筑电气自动化设计分析

李栋

（中国建筑科学研究院北京100013）

摘要：在科学技术不断发展的过程中，我国的城市建筑有了长足的进步，对其质量进行有效地保障，需要重视其电气自动化的设计，使其作用得到充分的发挥，对相应的能源进行有效地节约，推动和社会的发展。鉴于此，本文对城市综合体建筑电气自动化的设计进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：城市综合体；建筑电气；自动化设计

一、城市综合体建筑电气自动化设计的规定

首先对城市综合体建筑电气自动化技术相应的说明，其主要指的是对计算机网络技术和电子技术的应用，在此基础上实现电子自动运行的自动控制，可以对集成系统进行充分的应用，以此实现对电力系统的运行和维护工作。在城市综合体建筑中，电气自动化技术占据着至关重要的位置，发挥着非常重要的作用和功能，与此同时，在未来的发展的过程中，电气自动化技术需要与相关的高超的科学技术进行充分的结合和联系，在更大程度上实现电气自动化技术的可持续发展。

二、工程概况

某商业综合体总建筑面积92431.32m2，总高65.5m。主体结构有三栋塔楼，裙房共2层，总高8.6m。共二层地下室，做为停车库、设备用房及人防。地上1~2层为商业各塔楼出入大堂及部分公共配套，3～6层为商业及部分公共配套，6层以上为3座塔楼，做为办公租赁，产权归开发商所有。项目规划阶段，业主拟申报二星绿色建筑，要求在设计过程中，严格按照二星绿色建筑标准进行规划设计。

三、城市综合体建筑电气自动化设计

1、供配电系统及设备节能设计

合理选择变压器，是实现配电系统节能的必要步骤。变压器节能从本质上讲是降低变压器的有功功率损耗、提高变压器的运行效率。

变压器的有功功率损耗如下式表示：

式中：Sc-变压器计算负荷，kVA；Sr-变压器额定容量，kVA；△P0-变压器空载有功损耗，kW；△Pk-变压器满载有功损耗，kW。

变压器的满载有功损耗为定值，根据以上公式可知，影响有功功率损耗的另一项重要指标是负载率，商业综合体可参考企业两班制生产模式，设计确定本工程负载率按0.75考虑。变压器要严格按照《三相变压器能效限定值及能效等级》（GB20052-2013）要求进行选择，结合目前市场较为常见的SC9、SCB10、SCB11等节能型变压器，SCB10比SC9型号的变压器空载损耗与满载损耗分别平均下降18%和13.2%，空载电流平均下降20.5%；SCB11系列变压器相比SCB10系列，其空载损耗降低12%，且噪音小，机械强度更高。本工程设计采用非晶合金SCB11节能型干式变压器，能效等级按1级考虑，1250kVA空载损耗不大于650W，145°负载损耗不大于9.85kW；1600kVA空载损耗不大于760W，145°负载损耗不大于11.95kW；阻抗电压不大于4%，在运营阶段相对于普通变压器可节约电能约20%。

根据《绿色商店建筑评价标准》第5.2.21条关于可再生能源利用的评分项要求，为得到相应分值，本工程考虑在屋顶设置太阳能光伏发电系统。

本工程太阳能光伏电池板安装面积约730m2，每块多晶硅电池板面积为1.65×0.992=1.6368m2，容量按235W考虑，则需要多晶硅电池数量为：730/1.6368=446块，总装机容量为：235×446=104.81kW。

按照安徽省现行地方标准《太阳能光伏与建筑一体化技术导则》（DB34/5006-2014）第4.9节公式估算年发电量如下：

式中：L———年发电量（kWh）；

W———装机容量（kWp）；

I———水平面年总辐射量（kWh/m2）；

a———倾角修正系数（取1.05）；

I0———标准太阳辐射强度（取1kWh/m2）；

η1———光伏阵列效率（取95%）；

η2———温度及衰减修正系数（取94%）；

η3———污秽影响修正系数（取92%）；

η4———逆变器效率（取99%）；

η5———并网损耗系数（取95%）。

代入系数简化后得到公式：

年实际发电量=装机总量×峰值日照小时数×365×0.78

峰值日照小时数为3.694，代入可得年实际发电量为：

104.81×3.694×365×0.78=110226.77kWh

占建筑总耗电量的2.7%，对应表5.2.21可得6分。

2、商管运营特殊需求设计

2.1充电桩预留

对于商业建筑而言，考虑顾客做临时应急充电使用，因此建议选用大功率的直流型快速充电桩，单台设备最小功率都在30KW以上，可以在0.5小时内充满80%的电量。充电桩布置位置建议相对集中，便于物业统一管理，提供充电桩的使用效率。

直流供电系统包含几个子系统，包括充电管理系统、过压、过流保护系统、计量计费系统等。充电管理系统主要是根据总控制器的指令启动充电和结束充电，帮助汽车主人选择适合的充电模式，对充电过程进行动态的管理，过压、过流保护系统是指电压电流不稳时有效采取控制措施，保证充电桩和电动汽车的安全，计量计费系统是做好汽车充电计时和计费。

交流充电桩运行十分可靠，交流充电桩的模块化结构有助于不同系统之间的控制，有利于更换零件和排除故障，而且充电桩可以同时发出多个控制信号，处理一些基础问题。目前民用建筑充电桩要做好登录权限控制，进而保证单独车位单独使用，避免出现充电桩损坏等问题。要完善充电桩操作界面，便于用户简单操作，提高充电效率。

2.3远程预付费抄表系统

本项目商业为高端精品商业，经过方案论证，本项目原先考虑的插卡式预付费电表提升为远程预付费电表。此系统具有实时用电监控、余额不足短信、邮件提醒、网络或APP自助充值等先进功能，通过预付费计量方式，从根本上解决抄表难、收费难问题；售电网络化，减少物业值班人员的配置，减少用户排队等候时间；用电监管实时化，及时发现异常用电回路和故障仪表，减少安全隐患和财产损失；详细的数据分析功能可以协助物业人员分析用户经营水平和用电规律，辅助租户维护和管理；自动抄表、打印报表，减少人力浪费。

3、照明与节能控制设计

（1）对照向居住区的投光灯角度和亮度进行控制；（2）投向夜空的射灯、投光灯要防止天空发亮，避免妨碍天文观测数据的采集。设计人员通过利用DIALUX照明设计软件模拟计算幕墙反光度，实地考察建筑周边城市道路后，合理设置广告灯箱以及合理选择射灯、投光灯角度的方式，有效解决了光污染预防问题。（1）在室内照明设计时，要对每个房间照度进行精确计算，通过照度反推灯具数量、光源种类、发光效率和功率，并将参数要求做为施工招标采购硬性指标要求。（2）室内外照明光源不得采用高压汞灯、自镇流高压汞灯和普通照明白炽灯，走廊、楼梯间、卫生间、大堂、地下车库等公共场所通过采用半导体光源，得到相应分值。灯具镇流器的选用，荧光灯要保证其功率因数在0.9以上，金卤灯保证在0.85以上，并同时符合电磁兼容的要求，光源和镇流器的能效等级应达到国家现行标准1级要求。

结束语

本工程充分考虑周边资源和气候特点，应用了多种节能、生态技术以及设备系统的集成应用。通过各种技术手段和优化设计，最终能耗仅相当于《公共建筑节能设计标准》规定能耗的72%，相当于达到了节能64%的水平；50%以上的生活热水通过太阳能热水系统提供；非传统水源的利用率达到36%。在《绿色建筑评价标准》的指导下，本工程采用的人性化技术获得了业主的认可。

参考文献：

[1]李晓飞.城市综合体建筑的供配电系统和电气防火设计[J].现代建筑电气，2014，07：55-59.

[2]尹楠.基于性能化防火设计方法的商业综合体典型空间防火优化设计研究[D].天津大学，2014.