供配电和照明系统的节能设计研究

供配电和照明系统的节能设计研究

王立凤沈学明

无锡商业职业技术学院，江苏 无锡 214000

摘要：随着城市建筑密集度越来越大，建筑企业及地方政府加速了建筑的电力开发。电气供配电及照明系统作为保障人们生活的基础元素之一，对于城市的发展和居民的生活至关重要。因此，科学规划、合理布局供配电设施是美化城市、保障群众生活的基础。在城市建筑密集度不断增加的背景下，建筑电气供配电及照明系统的设计研究具有较强的应用价值。建筑电气供配电及照明系统设计需要考虑诸多因素，如建筑的用途、建筑结构、电力负载等，以保证电力系统的可靠性和稳定性。

关键词：供配电；照明系统；节能设计

注：课题项目：KJXJ21801（项目标号）/基于Lora通讯技术的智能电表（项目名称） 校级纵向课题

1工程概况

本项目是一座高层建筑综合体，包括了办公区、商区及公寓区。整座建筑共有15层，总高度达到了48米，总面积约为1.9万平方米，其中地上面积约为1.5万平方米，地下面积约为0.4万平方米。为了确保建筑的安全性，消防控制室被设置在一层，并且单独设置了对外出口。在设计中，也特别考虑到了工程量的问题。商业区在营运高峰期人流密集，而办公区则需要保证供电的稳定性，因此在设计中需要充分考虑这些问题。电气供配电系统及照明系统的设计也是本项目中相对复杂的部分。在进行设计时，需要考虑到建筑的规模、用电量、能源消耗等因素，以确保整个电气系统的稳定性和可靠性。同时，照明系统的设计也需要充分考虑到节能性，以最大程度地降低能源消耗。

2相关原则

节能减排成为当前社会关注的热点问题，而在这个背景下，企业对于能源的利用也越来越关注经济性、实事求是和优化原则。这些原则都是以节能为核心，旨在降低能源的使用成本，提高能源的使用效率，促进企业绿色可持续发展。首先，经济性原则是企业节能的基本原则之一。在实现节能的同时，企业需要综合考虑到经济效益，降低人力资源的损耗，提高系统的灵活性和功率因数。这意味着企业需要通过科学的能源管理来实现节能降耗，减少不必要的浪费，降低能源使用成本，提高能源使用效率，从而实现经济效益的最大化。其次，实事求是原则是企业节能的重要原则之一。企业需要根据自身的实际情况，落实节能节电工作，借助先进技术手段缓解经济支出和国家供电压力，推动社会经济发展。这需要企业采取科学管理、标准化操作等手段，全面加强能源管理，从而实现节能减排的目标。最后，优化原则是企业节能的关键原则之一。企业需要从宏观层面出发，优化整个系统的节能效果，积极优化各升级节能减耗设备，遵循绿色可持续发展的理念，选择先进的节能技术和高精施工技术。这需要企业采用科学的管理方式，建立健全的能源管理体系，加强能源管理的监控和评估，不断提高能源使用效率，促进企业的可持续发展。综上所述，企业在节能减排方面需要遵循经济性原则、实事求是原则和优化原则，通过科学的能源管理和先进的节能减排技术，实现节能减排的目标，促进企业的可持续发展。

3电气供配电系统的设计

3.1低压配电系统设计要求

在进行低压配电系统设计时，需要考虑多个因素，其中包括长远需求、办公建筑、低压配电设计、民用建筑电气设计等条例。这些因素需要综合考虑，以确保设计的低压配电系统能够满足现有需求，并具备可扩展性和可维护性。工程低压配电系统的设计需要满足供电可靠性、供电安全性和供电可维护性。为了实现这些目标，需要采取一系列措施，如增强配电系统的绝缘性能、使用优质的电器元件、设置过载保护和短路保护等。电力负荷和照明需配置独立的配电系统，消防用电设施应单独成立系统。这样可以避免电力负荷和照明设施对消防用电设施造成影响，同时也能保证不同的用电需求之间互不干扰，从而提高供电的可靠性和安全性。

3.2负荷等级和供电方案

在建筑领域中，电气供配电是非常关键的一环。为了保证电气供配电的可靠性，建筑用电负荷被分为三级。这三级负荷分别是一级、二级和三级。一级负荷是建筑中最核心的负荷，这些负荷不允许停电。为了保证这些负荷的可靠性，需要双电源电压供电。一级负荷包括消防设备、消防电梯、排烟设备和电力设备等。二级负荷是次重要的负荷。虽然这些负荷不像一级负荷那样重要，但也需要保证常规供电。二级负荷包括空调设备、自动扶梯设备等。最后是三级负荷。这些负荷是为了保证经济及科学的前提下的正常供电。相对于一级和二级负荷，三级负荷的对供电的要求相对较低，采用单回路供电即可。建筑用电负荷分级的目的是为了保证电气供配电的可靠性。通过合理安排电源，保证一级负荷的双电源电压供电，以及常规供电的二级负荷，可以减少因电力故障而造成的损失。同时，也能够为建筑的日常管理提供更好的电力支持。

3.3低压配电模式

在高层建筑工程中，低压配电系统是一个非常重要的组成部分。这个系统采用380/220V电源，为整个建筑提供电力。为了确保供电的可靠性，柴油发电设备也被用作备用电源，在应急母线和市电连锁互投的情况下使用。为了满足消防用电供电的需求，采用了供电回路的方式。这种方式可以确保在紧急情况下为消防设备提供稳定的电力。双回路的保护系统也被采用，以确保电箱在出现故障时可以自动切换。低压配电系统包含放射式配电和树干式配电两种类型。变配电所低压配电侧采用密集型母线槽、电缆桥架及线槽等设备，以确保电力供应的稳定性。此外，低压配电系统的供电质量也是非常重要的。均匀分配单相负荷、分开供电照明用电和电力用电，采用降压方案为电动机供电回路，这些都是评价低压配电系统供电质量的重要指标。

3.4供电模式

在建设大型商业综合体时，电力供应是一个非常重要的环节。为了确保商业综合体的稳定运行，采用多电源供电就显得尤为重要。商业综合体采用两路电源供电，其中一路作为消防负荷，一路作为三级负荷用电。消防负荷是商业综合体中最为重要的负荷之一，因此采用独立电源供电。同时，三级负荷也需要独立电源支持，以确保商业综合体的正常运行。在负荷供电中部，还需安装配电联络柜以及自动切换装置的配电箱。这样可以在电源故障时，自动切换到备用电源，确保负荷的持续供电。两路独立电源作为备用电源，可以确保商业综合体的重要负荷可持续供电。在地下一层预留发电机房的存放空间，设置两台柴油发电机作为业主自备电源，为办公区和酒店供电。这样可以在紧急情况下，保障商业综合体的运行。为确保供电可靠性，消防负荷配置两台柴油发电机，同时在地下一层再为酒店和办公区预留两处发电机位置。这样可以避免因电力故障而导致商业综合体运行中断。一级负荷中十分重要的负荷采取UPS持续供电装置，作为应急电源，确保一级和二级负荷供电稳定。这样可以在电力故障时，确保商业综合体正常运行。

3.5断路器选择

供电线路是现代生活的重要组成部分，但线路故障也时常发生。为保证线路安全，需要精准判断故障位置，并使用开关设备进行及时灵敏的处理。故障处理过程中，专业的断路器是必不可少的工具。只有使用断路器，才能确保故障处理后其余电路可稳定工作。高层建筑供电线路需要采用低压断路器。为让低压断路器稳定工作，需要在计算短路电流前确保额定电压和电流。计算短路电流是判断断路器是否符合设计要求的重要方法。在处理故障时，开关设备的灵敏性和及时性也是非常重要的。只有使用合适的设备，才能确保线路的安全性和可靠性。总之，了解故障处理的关键点，是保障供电线路安全的重要前提。只有在故障处理中严格按照规定操作，才能确保线路的稳定运行。

4照明系统的设计

4.1照明光源的确定

照明光源是人们日常生活和工作中所必需的重要设备之一，它们能够为人类提供光亮，方便人们的活动。根据其工作原理和特点，照明光源可以分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源包括白炽灯、卤钨灯等，其工作原理是利用电流通过灯丝产生高温，使灯丝发出热辐射光。这种光源具有色温较低、显色性较好、调光性能好等特点，但是能效较低，寿命短，不太适合长时间使用。气体放电光源包括节能灯、高压汞灯、高压钠灯等，其工作原理是利用气体放电产生光。这种光源具有能效高、寿命长、光效好等特点，但是启动时间较长、调光性能不佳、显色性有待提高等缺点。荧光灯是一种比较常见的气体放电光源，其工作原理是利用气体放电激发荧光粉发出可见光。荧光灯中的镇流器可以限制电流大小、产生高压，分为电子镇流器和数字镇流器两类。这种光源具有能效高、寿命长、显色性好等特点，但是存在起亮时间较长、抗打击能力差等缺点。荧光灯管型分为直管型、彩色直管型和单端紧凑节能型，功率在4W到125W之间，具有不同的抗打击能力和特点。其中直管型适用于一些大型照明工程，彩色直管型适用于舞台、娱乐场所等场合，单端紧凑节能型适用于家庭、办公室等小型场合。

4.2照明灯具的选择

照明系统的设计是建筑物内部设计的重要组成部分，而灯具的选择和搭配是影响照明系统效果的重要因素。因此，在照明系统设计过程中，我们需要考虑灯具的功能、效率、经济及能耗等多个方面。首先，我们需要保证灯具的功能性，确保其能够满足使用要求。在灯具的选择过程中，我们不能只追求节能，而忽略了其功能性。因为如果灯具的功能无法满足使用要求，即使再节能也是徒劳。其次，我们需要科学合理地搭配灯具，以保持最大效率，提高使用率。在灯具的搭配过程中，我们需要考虑灯具的亮度、颜色、角度等因素，并根据实际需要进行合理的搭配，以达到最佳效果。第三，我们在灯具的选择过程中，需要具备一定的节能效果，但同时也需要权衡节能和经济性的关系。因为节能虽然可以减少能耗和运营成本，但过分追求节能会导致灯具成本过高，反而增加了投资成本。最后，我们选择节能型灯具，可以利用好室内自然光线，最大限度减少电能损耗。在室内设计中，我们可以考虑采用大窗户或透光材料等方式，以利用自然光线，降低人工照明的使用时间和频率，从而减少电能消耗。

4.3照明系统的设计

为了确保室内光线的合理分布，设计合理的照明系统至关重要。因此，我们需要进行室内光照强度的计算，以确定所需照明设备的数量和功率。这项计算包括平均光照强度和照明功率密度等指标。以某间办公室为例，该办公室长18米，宽10米，面积为180平方米。为了满足办公室的照明需求，我们选择了20根T8型荧光灯，每根灯的功率为36瓦，光通量为3350流明。在计算中，我们还考虑了利用系数和维护系数，将这些因素综合考虑后得出了照明功率密度。经过实际测试，我们发现该型号灯具的工作面平均照度为316.24勒克斯，而规定的办公室照度要求为300勒克斯。虽然存在一定的误差，但是这个误差在10%以内，符合要求。这说明我们的照明系统设计是成功的。此外，该型号灯具的照明功率密度也满足了设定要求，这为我们提供了更大的灵活性和选择性。因此，在设计照明系统时，我们需要考虑多个因素，包括室内面积大小、所需照明强度和灯具功率密度等指标，以确保能够满足室内的照明需求。

5结论

建筑电气供配电及照明系统的设计不仅关系到居民的日常生活，也关系到城市的经济发展。因此，建筑企业和地方政府应该加强对电力设施的规划和管理，促进城市电力系统的高效运行，为城市发展和居民生活提供更好的支持。同时，建筑电气供配电及照明系统的设计研究也应不断创新，以适应城市发展的需要，提高电力系统的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1]关鹏.低压直流配电设备在地铁照明系统中的设计及应用[J].电工技术,2022,21:143-145.

[2]申莉.地铁动力照明系统及其创新优化设计——以北京地铁7号线环球影城站为例[J].光源与照明,2021,3:5-7+46.

[3]孙营,徐天成.成乐高速公路扩建工程供配电照明系统设计研究[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(11):28-30.

[4]肖桦.城市道路照明系统中供配电设计的重难点[J].中国住宅设施,2020,9:18-19.