建筑供配电线路的节能设计策略研究

戴超

江苏省建筑设计研究院股份有限公司 江苏 南京 210019

供电设计需要与城市设计相结合，并需要根据区域实际供电需求调整供电体系建设策略。同时，供电线路的节能设计本身也需要摆脱传统供电线路设计的被动性，并需要通过应用现代高新技术来实现节能设计策略的主动化。而在此过程中，就需要从产业构成、发展趋势入手，并尝试通过技术更新、供电策略优化来满足区域供电需求，并在此基础上达到节能目的。

1 配电线路节能设计的必要

1.1 降低该地区的供电压力

多数情况下，某地区的电力供应会受到自然条件的限制，不会出现较大幅度的迅速增长，但是由于城市本身处于发展过程中，电力供应与城市发展之间难免会出现矛盾。如果能够对建筑本身的供电线路进行节能优化设计，那么该地区的供电需求就会明显下降，这就能够有效降低该区域的发电压力，并能够保证用电高峰期的供电质量[1]。

1.2 优化该地区的经济结构

建筑行业、高新技术行业等领域在耗电方面由于基数较大，长时间处于耗电排行榜的前几名。实际上，能源消耗排名靠前的地区省份都与其工业高新技术应用有密不可分的关系。另外，地区发电能力也严重限制了地区的经济结构，从而制约了该领域的发展。不过，节能设计能够有效调节建筑行业、高新技术行业的用电需求，使其结构构成更具灵活性、并且不被总体发电量所限制；另外，供电线路的优化也给一些高耗能产业提供了新的能源供应思路，比如，高新技术行业就可以利用该技术实现对自然资源的重新利用。

2 节能设计理念在配电线路优化中的难点体现

2.1 基层人员素质普遍较低

建筑设计中，配电设计本身属性就十分特殊，具体施工方案需要通过建筑方审核，还需要达到供电方面的标准需求。但实际工作中，建筑设计方的人员素质较低，专业素养较差。在施工设计过程中存在较多问题，比如变配电房位置设置错误、供电线路集中、线路暴露等。问题另外，建筑施工完成后，部分建筑还存在着不按设计图纸施工、私改线路的现象，这不仅违反了相关部门的要求，也为该地区的供电带来了较多的安全隐患[2]。

2.2 节能设计理念难以在区域内广泛化推广

建筑行业、高新技术行业通常是用电消耗的大户，所以供电线路的调整及优化设计中需要将上述两个行业作为突破口。但在实际供电设计中，建筑行业本身规模较大，很难实现整体上的线路设计优化，而高新技术行业关联技术较多，在线路优化设计过程中会受到诸多外来因素的影响。因此，大部分地区并不能够将节能设计理念在区域内进行广泛推广，而小型民用建筑设计的节能优化所起到的作用就十分有限。科学、合理、环保的供电线路设计需要有相应的人员进行把关，并且需要一定的时间体现出其效果，而现代建筑并不具备这样的环境。

2.3 配电线路的设计规范度较低

在现代的建筑设计中，由于现代建筑设计规范的指导性较弱（存在滞后性以及设计理念不符合现代需求），对建筑中的实际指导作用十分有限。除此之外，现阶段施工单位依旧会将成本控制作为建筑的优先考虑事项，加上各种建筑设计本身规范的滞后性也使得施工单位有机可乘。比如在现代建筑的防火设计中，大多数建筑只是达到了基本的防火标准，而未对其细节进行处理。在一些性质较为特殊的建筑设计中，并没有针对建筑性质进行特殊优化处理，这都导致了部分建筑火灾问题难以控制。多数情况下，供电线路的节能设计与成本控制有明显冲突，而方案审核人员会更加倾向于成本控制来提高企业的既得收益。

2.4 线材处理难度较大

区域供电的复杂性较高，多数情况下并非是短距离的一对一供电，所以还需要考虑供电线材的选择以及输电损耗。在大多数基层人员的认知中，电缆的选择只需要满足基础的电流运行条件即可，并不需要刻意为其进行针对性优化[3]。但实际上，电缆的选择会直接影响到输电线路的配电效率，而且输电损耗也会直接影响到节电设计的具体落实情况。部分建筑中的特殊设备也会对供电电压有一定要求，比如，各类型电梯、风机等，此类设备既是供电问题出现的重点区域，也是线路节能设计的关键突破口。另外，复杂区域供电线路间的连接也是难点之一，如果解决不了供电线材的选择问题，那节能供电也将无法取得巨大突破。

3 建筑配电节能设计的基本原则

3.1 以实际需要为准

如果建筑配电节能设计不能够以实际需要为准，那么节能设计本身就等同于节衣缩食，这不仅会影响到区域的经济发展，还会妨碍实现环境保护以及能源节约的目标。因此，相关人员应该对该地区的实际用电需求进行调查，掌握该地区3～5年内的供电需求变化情况，以为后期供电系统的设计提供数据补充。另外，不同建筑类型对用电的要求也有差异，调查中要按照实际需求进行分类，不可以一概之，影响到该区域的实际电力供应情况[4]。

3.2 满足发展的需求

从本质上来看，建筑本身与其配电线路有较强的绑定性，这也意味着输电线路与建筑本身共同表现出较强的时代特征，所以，满足发展的需求也将成为配电线路设计以及节能优化的关键点。

3.2.1 满足技术的发展需求

供电线路设计由大部分构成，其中不乏有更新速度较快的结构。因此在相关部分的设计中，要更加注重该部分的可替换性，以保证能够快速接受并使用先进技术。尤其是在节能设计层面，大量的新技术涌进，使得更多功能性装置进入到供电线路设计中，所以相关人员需要提前做好相应准备，以适应技术发展的需求。

3.2.2 经济结构发展的需求

从本质上看来，供电技术的发展需求更加偏向于微观结构，其主要通过改变部分供电线路来实现供电效率的增加；而经济结构发展的需求与供电技术需求有明显差异，经济结构发展在性质上更加接近于宏观结构上的调整。因此，建筑设计需要更加符合地区的发展方向，并要有一定程度的宏观调整能力。虽然该等级的资源调整会得到政府的支持，但地区供电线路设计仍旧需要有一定的灵活性。

3.2.3 满足人们行为的发展趋势

科技的进步不仅是在于功能性的提升，还体现在与人们交互活动中。从表现上，该种发展需求与科技发展的需求类似。但实际上，科技的发展更加接近于解放人们的劳动关系，而人们行为的发展趋势则更加倾向于调整人与科技的互动关系。由于每个时代的人们行为发展趋势有较大差异，所以论文会尝试将该时代所表现出的智能性特征作为互动交流特点。在该背景下，建筑配电线路的设计需要能够与建筑结构本身或者是建筑内的生活主体共同构成同一体系，并能够接受该体系下的统一资源调配[5]。这不仅要求线路设计本身有一定的科技性，还要求在发展方向上更加注重与人们的互动效率。

3.3 贯彻节能线路设计的宗旨

新技术的加入通常会带动供电效率的提升，并能够优化供电线路，减少能源损耗。对于节电设计来讲，由于各个城市之间并不具备对比参照性，所以很难直观地判断出节能线路设计所带来的正面收益。因此，需要相关人员把节能设计理念直接贯彻到工程建设中，以便通过可预估的量变来推测供电系统所发生的质变[6]。在具体实施上，就需要相关人员加强自身的专业素质修养，并积极提高应用新材料、新技术。

4 建筑供配电线路的节能设计策略

4.1 技术上的方向调整

4.1.1 变压器类型优化

变压器作为供电系统的核心组件，在供电系统中起到了重要作用，因此，在建筑施工设计安装中，应按照实际需求选择相应规格的变压器，以保证能够达到节能目标。变压器作为节能优化设计中的重点，同时需要加强对电压器的监测，以监测变压器附近出现的电路损耗。有研究人员指出，通过调整变压器的负载参数不仅可以控制线路的输电损耗，同时还能调整整个供电系统的安全性。另外，有试点表明，并联式变压器的输电损耗较小，有条件情况下可以选购此装置来提高线路供电能力。需要注意的是，变压器技术换代更新较快，需要各地区根据自身实际需求来选择适合类型的变压器，不可过度跟风优化。

4.1.2 对输电线路进行优化调整

传统线路设计认为，线路对供输电的影响较小，负面影响均不如其他类型部件，但在长距离输电中，输电线路对输电效率的影响会逐渐增加。因此，相关人员需要加强对输电线路的重视，并对输电线路进行优化调整，根据各地区的实际需求进行线路优化，先确定好变电站的具体位置，然后再围绕变电站进行相应的电路配置。在配置过程中，要尽可能地保持直线运输，以避免对输电效率的影响。同时，输电线路的安装选择需要经过严格审核，对于建筑本身的特殊性供电系统，也需要及时向有关部门进行申请审核，并尽量避免私自处理的情况的出现。

4.1.3 电源点布置

在建筑供电设计中，如若遇到长距离的供电需求，需要合理利用电源点来减少输电系统中的能源损耗。针对该情况，应需要控制负荷中心与电源点的距离，并及时处理好迂回问题，从而尽可能地减少输电线路中的能源损耗。当然，监管人员也可以通过更改电缆线材来减少线缆电阻，从而降低输电中的不可控发热。铜芯材料的导电性和抗氧化能力要远远高于其他材料，如果有条件，可以增加该类材料的使用量。

4.2 降低其他干扰因素所带来的输电效率降低

多数情况下，虽然配电设计会采用专门的技术来减少外界因素的影响，以达到保证输电效率的目的。但实际上，大多数外界因素干扰的应对效果十分明显，部分基层配电管理人员也并不重视该因素所带来的影响。针对该问题，论文以季节性复合因素为例，详细说明了季节性复合的应对策略。在季节性干扰因素中，起重要的影响因素是温度。降低温度对线路设计的影响，和以线缆为主要干预点来进行干预并不现实，因此，针对设计方案中的温度问题倾向于对输电线路中室内部件进行恒温处理。比如，在夏季温度升高时，可以适当保证关键零部件的空气流通，通过降低表面温度的方式来隔绝温度对其的影响。同时，在隔绝温度影响的前提下，还可以将多余热能进行再次利用，以贯彻线路的节能策略。通过动态的参数调整来实现对供配电线路的优化。需要相关人员监测输电线路中的温度数据变化，并通过调整机电的方式对线路的功率因数进行补偿。

动态调整的方式存在两大难点：第一，线路调整精确度较低。现阶段供电关系的复杂性导致试点人员不得不缩短控制距离来提高温度数据的准确度，而这也变相增加了动态调整的负担。第二，频繁的动态补偿会影响到输电线路的寿命。在进行输电线路因数补偿的过程中，频繁地上下调整会加速电缆的老化。据实验数据显示，该调整方式会缩短线路的使用寿命，平均寿命减少可达到2.82±1.23年。因此，在动态因素补偿的调整中，应尽量保证变频方式的规范性，从而将调整所带来的线路损耗控制在最低水平。如果条件允许，也可以通过增加静态无功补偿装置来辅助进行变频方式的切换。

4.3 其他方面的节能设计要点

4.3.1 提高建筑供电设计中其他能源的利用效率

受技术影响，大多数建筑供电设计为了保证供电稳定性，会刻意降低新材料、新能源的使用率。未来的电能供给与用电需求会出现更大矛盾，所以需要现代建筑供电设计能够兼容更多的新能源供应。因此，线路设计的关键点是应注意与其他新型能源的兼容设计，比如在太阳能的利用，既可以将其通过装置转化为电能输送至输电线路中，也可以通过其热能来保证线缆在负载情况下的温度恒定[7]。

4.3.2 高层建筑中供电节能设计的关键点

与地面建筑不同，高层建筑高度较高，其输电线路设计中会存在较多的不可控因素，所以其节能设计方面需要更加保守，或者需要探索全新的节能思路来实现该类型建筑的节能设计。比如，在材料使用中，就可以使用稳定性更强的新型材料来保证其在高层建筑中的供电效率。同时，在输电线路的空间设计上，需要针对其高度进行调整，甚至需要做好结构上的妥协。

4.3.3 提高供电线路设计人员的基本素质

建筑本身具有较强的特异性，而中端人才无法顾及到设计中的细枝末节，所以就需要通过提高末端人才的基本素质来保证线路设计的科学性和节能性。在该方面，主要从两个方面来解决这个问题，分别为降低线路设计规范的滞后性和加强对底层人员的技术支持。而在节能方面，则需要额外派遣专业人才来对设计方案进行审查。审查要覆盖线路设计整个流程，以保证施工材料、技术的落实情况。

5 结语

总而言之，未来城市发展与资源供给会面临巨大矛盾。建筑供配电线路优化可以有效降低矛盾所带来的负面影响，缩短矛盾所导致的发展停滞期。