شروط وتطبيقات أنظمة توزيع الطاقة المعمارية في المباني المرتفعة: دراسة حالة لأنظمة التوزيع الموزع باستخدام الكابلات والقضبان

شروط استخدام نظام توزيع الطاقة المعماري:

1- الحد الأقصى لعدد الطوابق:

• يجب أن يكون الحد الأقصى لعدد الطوابق (i) في هذا النظام المعماري للطاقة أكبر من 20 طابقًا (i > 20).
• ملاحظة: جميع المباني التي تحتوي على أكثر من 4 طوابق تُعتبر مباني مرتفعة (High-rise buildings).

2- مساحة الطابق والمساحة الإجمالية للمبنى:

• إذا كانت مساحة الطابق الواحد أقل من أو تساوي 1,000 متر مربع (≤ 1,000 م²).
• وإذا كانت المساحة الإجمالية للمبنى أكبر من 20,000 متر مربع (> 20,000 م²).

3- كثافة الطاقة المطلوبة للأحمال في المبنى:

• يجب أن تكون الطاقة المطلوبة للمبنى أكبر من أو تساوي 2,000 كيلوواط (≥ 2,000 كيلوواط).
• يتم توزيع الطاقة المطلوبة بنسبة 80% للمناطق المستخدمة (مثل المكاتب، قاعات الاجتماعات، مراكز البيانات، المطاعم، المطابخ، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، أنظمة الحماية من الحرائق، وأنظمة النقل).
• وبنسبة 20% للمناطق الجانبية (مثل الأعمدة، النوافير، المناطق الخضراء، مناطق الإضاءة العلوية، وغيرها).

4- متطلبات إمداد الطاقة للمبنى:

• إمداد الطاقة الرئيسي: 100% من إجمالي الطاقة يتم توفيرها من الشبكة العامة (إمداد جميع التجهيزات والأجهزة المستهلكة في المبنى).
• إمداد الطاقة الاحتياطي (Safety Power Supply – SPS): 10-30% من إجمالي الطاقة يتم توفيرها من المولدات (لتشغيل المرافق الحيوية في حالات الطوارئ، مثل الإضاءة الاحتياطية، مصاعد الإطفاء، ومعدات إطفاء الحرائق).
• إمداد الطاقة غير المنقطع (Uninterruptible Power Supply – UPS): 5-20% من إجمالي الطاقة يتم توفيرها من أنظمة UPS (لتشغيل الأجهزة الحساسة التي يجب أن تعمل دون انقطاع في حالة فشل إمداد الطاقة الرئيسي، مثل إضاءة الأنفاق، إضاءة المطارات، الخوادم، أجهزة الكمبيوتر، ومعدات الاتصالات).

---

مثال تطبيقي لنظام توزيع الطاقة في “المباني المرتفعة، النوع 4 و5: التوزيع الموزع باستخدام الكابلات أو القضبان”:

بيانات المبنى:

• إجمالي الحمل الكهربائي: 3,600 كيلو فولت أمبير (KVA).
• عدد الطوابق: 25 طابقًا.
• مساحة الطابق الواحد: 1,000 متر مربع.
• المساحة الإجمالية للمبنى: 25,000 متر مربع.

الحل المختار:

تم اختيار نظام توزيع الطاقة “المباني المرتفعة، النوع 4: التوزيع الموزع باستخدام الكابلات” لهذا المبنى، وذلك على النحو التالي:

---

تصميم الحل ومميزاته وفوائده:

1- استخدام محولات موزعة وتقسيم الإمداد إلى قسمين:

• المميزات: كابلات الجهد المنخفض قصيرة، انخفاض فقد الطاقة، تقليل الحمل الحراري.
• الفوائد: توفير اقتصادي، تبسيط إجراءات الحماية من الحرائق.

2- شبكة نصف قطرية (Radial Network):

• المميزات: هيكل واضح وسهل الفهم.
• الفوائد: سهولة التشغيل وتحديد الأعطال.

3- وحدة المحولات (2 × 3 × 630 كيلو فولت أمبير):

• المميزات: استقرار الجهد، تصميم أخف وزنًا.
• الفوائد: تحسين جودة الجهد، توفير اقتصادي.

4- وحدة الإمداد الاحتياطي:

• مولد 500 كيلو فولت أمبير (30%): لتشغيل الأحمال المهمة في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
• UPS 2 × 250 كيلو فولت أمبير (15%): لتوفير إمداد غير منقطع للأحمال الحساسة.
• الفوائد: زيادة موثوقية الإمداد، توفير الطاقة الاحتياطية وفقًا لمعايير DIN VDE 0100-718.

5- استخدام لوحات توزيع الجهد المتوسط (MS) المعزولة بغاز SF6:

• المميزات: تصميم مضغوط، غير معتمد على الظروف المناخية.
• الفوائد: تقليل متطلبات المساحة، عدم الحاجة إلى صيانة.

6- استخدام محولات من نوع “cast-resin” ذات الفقد المنخفض:

• المميزات: حمل حراري منخفض، تركيب داخلي.
• الفوائد: توفير اقتصادي.

7- استخدام لوحات توزيع الجهد المنخفض (LVMD) مع نقطة تأريض مركزية:

• المميزات: نظام طاقة صديق للبيئة الكهرومغناطيسية (EMC).
• الفوائد: حماية معدات الاتصالات من التداخل الكهرومغناطيسي.

8- استخدام الكابلات كمسار رئيسي:

• المميزات: قياس مركزي للتيار، الجهد، والطاقة.
• الفوائد: شفافية التكاليف، توفير في التكاليف.

---

نظام توزيع الطاقة المعماري للمبنى:

• النوع: “المباني المرتفعة، النوع 4: التوزيع الموزع باستخدام الكابلات”.
• المكونات الرئيسية:
• NPS: الإمداد الكهربائي العادي.
• FD: لوحات توزيع الطوابق.
• PCO: شركة الطاقة أو مشغل النظام.
• FF: معدات الإطفاء.
• HVAC: أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
• MS: لوحة توزيع الجهد المتوسط.
• LVMD: لوحة توزيع الجهد المنخفض الرئيسية.
• SPS: إمداد الطاقة الاحتياطي.
• UPS: إمداد الطاقة غير المنقطع.
• z: نظام مراقبة الطاقة.

---

النوع البديل: التوزيع الموزع باستخدام القضبان (Busbars):

• يمكن استخدام نفس النظام المعماري ولكن باستخدام القضبان بدلًا من الكابلات، وفي هذه الحالة يُطلق عليه “المباني المرتفعة، النوع 5: التوزيع الموزع باستخدام القضبان”.
• المميزات الإضافية:
• القضبان الرئيسية: توزيع مرن للطاقة، تقليل الحمل الحراري.
• الفوائد: توفير في الوقت أثناء إعادة الهيكلة، تقليل متطلبات المساحة.

---

الخلاصة:

• يعتمد اختيار النظام المعماري المناسب على متطلبات المبنى والظروف التشغيلية.
• سيتم في الموضوع القادم تقديم مقارنة تفصيلية بين هذه الأنظمة المعمارية لتوزيع الطاقة في المباني التجارية.

الذهاب للموضوع التالي من هنا

العودة للصفحة الرئيسية للكورس من هنا