建筑智能化系统设备的配电方案研究

建筑智能化系统设备的配电方案研究

何文彬

广州潮流水上乐园设备有限公司 广东 广州 510000

摘 要：建筑行业的蓬勃发展，使得智能化系统设备也被广泛应用到建筑行业当中，尤其是智能化配电系统的应用，对建筑行业的施工而言具有十分重要的作用，针对建筑智能化系统设备在配电方案中存在的问题提出相关解决措施，能够有效提高建筑物变配电工程的设计效率和设计质量，对促使变配电设计技术向着智能化和标准化的方向发展提供了必要的借鉴经验。

关键词：建筑施工；智能化系统；配电方案

建筑智能化系统的设计会根据建筑工程的不断发展而变得越来越复杂，因此在建筑智能化系统的设计中，就需要更加专业化以及精细化的要求，做好供配电设备监控系统和必要的电击防护措施，才能有效满足建筑施工的最终需求。

1.建筑智能化系统设备的负荷分级

1.1公共安全系统用电负荷分级

在建筑行业使用安防系统，具有非常重要的作用，这是因为在相关建筑行业标准中，对这些建筑安防系统用电等级进行了划分。这也使得安防设备用电负荷等级在建筑智能化系统中的地位和所在的部位都有着不同程度的风险分级^[1]。而在设计的过程中，安防系统的主电源负荷等级不能低于建筑物消防用电的负荷分级，这是因为安防系统在整个建筑智能化系统中处于核心的地位，只有满足最高用电负荷等级，才能使设备用电负荷等级可以根据实际需要对其所在部位的风险进行有效判定。

1.2计算机网络系统用电负荷分级

在智能化建筑设计中，除过火灾系统的自动报警系统外，对于其他智能化系统的信息传输，也需要逐渐向网络传输方向转变。针对网络安全、保密以及管理等不同方向进行考虑后，还能对计算机网络系统实现单一的网络系统分化为内外网等不同系统。这使得计算机网络系统在建筑智能化系统中成为了核心系统，并且也关系到系统是否能够正常运行。而在建筑行业的计算机网络系统中，将系统分为通信接入的方式，针对最高的数据中心以及建筑物最高等级用电负荷等设备，必须考虑到该设备用电占比情况。对于可能直接影响到该区域的典型用电负荷按照一定的负荷进行区域划分，有利于更好地推动智能化设备的使用。

2.建筑智能化系统设备负荷的计算方式

2.1音频设备负荷计算

在对建筑工程中的会议室、多功能厅等智能化设备的用电需求中，需要根据会议室和多功能厅的音响功率决定其设备的负荷情况。在配电时，必须注意虽然功放总功率有可能会从达到几十千瓦，但是对于单个功放功率，不能超过4KW，且提供的交流电压保证为220V。对于那些较小的用电设备，可以按照设备使用面积进行估算，以LED灯为例，LED灯照射的光照量一般为500-1000W/m²，所以在对LED灯进行大屏幕的配电设计时，必须区分厂家提供的用电量作为全亮容量的正常使用情况。但如果采用轮换的调试方式，那么必须按照正常的使用容量进行供电即可，其供电电源必须保证为220V的直流电压。

2.2视频安防设备负荷计算

由于视频安防系统目前以数字设备为主，因此对应的系统传输、计算以及存储设备用电量都可以参考计算机网络等系统设备的用电量。对于视频安装末端设备的使用中，针对不带云台的数字摄像机功能用电量一般只有几瓦，但是带有云台摄像机的设备，其功耗能够达到几十瓦，而使用的供电电源中，直流电压为12V或者36V，交流电压为24V。

2.3电信设备负荷计算

建筑施工中的用电经常和智能化竖井一起使用，因此内部含有对各类智能化系统和末端设备的公用特性，而用电量比较大的主要是交换机^[2]。因此在没有得到POE供电接入或者汇聚的情况下，建筑设备交换机每台的用电量都不会超过500W，而采用POE供电交换机的方式，能够使交换机的电量达到1000W以上。

2.4数据负荷计算

在建筑智能化系统设备的负荷中，由数据中心用电设备负荷主要包括机柜内IT设备和其他负荷设备，因此使得机柜内的IT设备通常以交换机、存储以及服务器用电为主。和其他负荷设备相比，如空调、照明、辅助以及支持用电功能对比后，可以根据数据中心IT设备的用电需求进行判断，如表1所示。在IT机柜的用电量以及IT设备布置密度中，高、中、低这三种不同的机柜用电量都不同，其用电量分别是10KW、6KW以及2KW的用电量。但在实际建筑用电中，常用的IT机柜主要采用中低密度的机柜，所以用电量一般都是在6KW左右。

3.建筑智能化系统设备的配电形式

3.1智能化系统和计算机网络系统设备的配电

将计算机网络系统和建筑智能化系统进行配置，需要使用到的是交流电和直流电兼用的方式。通过这种方式，能够很好地确保供电的持续性和可靠性，同时还能使用建筑供电具有良好的供电与传输效率，相比于国内建筑机电设备采用的交流电源而言，智能化系统都是采用交流和直流兼用的方式。这是因为目前智能化系统在计算机网络系统设备的备电中，通过设置短时的UPS电源，能够有效满足计算机系统设备以及对断电时间的有效要求，当建筑物的用电负荷分为一级以上的负荷时，那么常规的供电电源可以采用“UPS电源加两路市”的方式，或者使用“UPS电源加市电以及柴油发电机”的方式为主。

3.2智能化系统和数据中心IT设备的配电

通常在工程设计中，对于智能化系统的数据中心通常都会采用智能化专项设计的方式进行配电。但是当电气设计没有参与其中，往往会导致IT设备末端的配电很容易出现各种问题，当配电箱数据中心存在异常时，就会出现以下四个问题，如图1所示。首先出现的问题是空调负荷以及IT设备负荷在没有分开的情况下，会导致这种两种不同的负荷混合后会对IT设备负荷供电质量产生不利的影响。其次是IT机柜如果采用的是不带分路保护的PDU配电情况下，还有可能存在安全隐患以及安全可靠性的问题^[3]。当配电保护断路器过载保护电流达到32A的情况下，会使用PDU插头插座在不带保护时，对应的插座额定负载处于10-16A之间，会出现过载无保护的安全隐患。同时总负载过载或者任何插座回路故障也都会导致配电断路器分闸而影响到事故面。然后是IT机柜采用的是分路保护和远程监视的PDU配电方式，往往会存在可靠性以及经济性的问题。当分路的保护和远程监控PDU较高时，配电系统中的PDU分路保护配电系统要比上一级配电箱保护更加增加了系统的可靠性保护，这使得相对于配电箱在内进行分路保护的配电系统会出现经济性和可靠性较差的情况发生。最后是很难满足用户的特殊配电需求，这是由于当智能化配电系统的核心换机用电量超过6KW时，会出现单相的32A电流，从而很难满足用电量的需求。当数据中心存在有两台以上的核心交换机时，会使交换机设备的电源回路接口以及核心交换机的配电分为四个不同的40A回路。由此可见，针对建筑智能化系统IT设备的配电中，需要更加深入的深化电气设计或者智能化专项设计等要求，只有这样，才能使UPS电源可以得到IT设备的末端配电系统达到最佳的安全可靠性要求。

图1：某数据中心配电箱系统图

3.3智能化系统和数据中心空调设备的配电

在建筑智能化系统中，为了更好地减少空调设备在启动和停止时可能造成的故障，就需要对IT设备配电系统可能造成的各种影响做到有效调控需求。由于空调设备在短时间内的停运不会影响IT设备的运行，所以当空调设备在不需要配置UPS电源的情况下，不会对建筑智能化系统造成太大的影响。

3.4智能化系统和通信进线设备之间的配电

由于建筑智能化系统和通信进线主要是由运营商进行深化，所以相关设计中预留的房间和总电源需要从有利的竞争中提高自身的服务质量。通常情况下，预留数个进线间，可以更好地方便业主在相同时期引入更多的运营商，对于新建的相关项目，还可以使用5G或者是6G的相关应用。但对于建筑的房间需要使用的电量需求，最好的方式是按照房间的综合面积决定，一般情况下，按照每间25m²的面积以及用电设备功率为35KW的情况进行预留。

3.5智能化系统和公共安全用电设备的配电

在建筑智能化的安防系统中，以数字设备为主的智能化配电，需要做到系统传输、计算以及存储设备负荷配电系统的相关参数数据^[4]。同时针对视频安装末端设备的相关配电情况，对其进行配电可靠性要求的同时，还需要更好地注意视频安防末端设备的供电电压以及供电方式，如果在建筑智能化系统设备配电中使用摄像机POE的供电方式，还需要在交换机选型时明确交换机的供电容量等特殊要求。

4.结束语

在建筑行业的快速发展过程中，建筑智能化系统设备的应用需要配备对应的电力供应需求，而建筑电气的设计必须考虑到整个建筑智能化的实际情况，只有在建筑施工中不断调整并完善电气设计的相关要求，才能更好地实现建筑智能化系统设备配电的整体要求，从而使建筑智能化具有更加安全、可靠的性能。

参考文献：

[1]魏方兴. "无线电能监控模块及智能化配电系统在医院现有建筑改造中的应用." 智能建筑电气技术 13.5(2019):3.

[2]卢洪祥. "现代有轨电车车辆基地建筑智能化系统设计与研究." 智能建筑与智慧城市 6(2021):3.

[3]邱勇, and 泮正凯. "高层建筑电气工程供配电系统设计研究与分析." 装备维修技术 29(2021):1.

[4]吴飞龙. "住宅小区建筑电气与智能化控制系统的设计探讨." 住宅与房地产 No.564.05(2020):76+88.