關(guān)于高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

賀楠

【摘 要】高層建筑具有建筑面積大、建筑層數(shù)多和功能復(fù)雜等特點(diǎn)，高層建筑對(duì)電氣有著很強(qiáng)的依賴性。高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性直接影響著高層建筑的安全使用和建筑能耗，這就要求我們建筑設(shè)計(jì)人員要在建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅要貫穿節(jié)能的原則，還要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)選擇，從而實(shí)現(xiàn)建筑的整體節(jié)能。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1）供電電源和電壓的選擇。高層建筑具有建筑面積大和層數(shù)多的特點(diǎn)，一類高層建筑都要有雙重10kV電源，確保建筑供電的可靠性和安全性。這些電源一般都是同時(shí)供電，互為備用，一類高層建筑還安裝了機(jī)油發(fā)電機(jī)組，確保在停電的15min之后恢復(fù)供電，保證建筑在照明、電器使用、電梯設(shè)備以及應(yīng)急疏散照明、消防設(shè)備方面的正常供電，一類高層建筑的供電負(fù)荷為一級(jí)。此外，電氣設(shè)備人員還要對(duì)建筑電力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，對(duì)電氣設(shè)備的選擇提供依據(jù)，電力負(fù)荷計(jì)算一般是采用需要系數(shù)法和負(fù)荷密度法。

2）配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①一類高層建筑一般都是雙重10kV標(biāo)準(zhǔn)電源，同時(shí)工作，互為備用。采用單母線分段方式運(yùn)行，分段處設(shè)置母聯(lián)開(kāi)關(guān)，通過(guò)手/自操作備用回路開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電壓的自動(dòng)切換。配電系統(tǒng)計(jì)費(fèi)方式是高供高計(jì)，在建筑低壓配電系統(tǒng)旁邊也安裝計(jì)費(fèi)電度表，采用兩部電價(jià)法。②高層建筑單臺(tái)變壓器（干式）的容量一般都在1000kvA以上，減少變壓器的數(shù)量。在變壓器中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，限制低壓側(cè)電流的短路。再次，對(duì)于容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷用采放射式配電，對(duì)于一般設(shè)備采用放射式與樹干式結(jié)合的混合方式配電。高層建筑豎井多是采用插接式的母線槽，水平干線一般采用的低煙無(wú)鹵電纜。

3）電氣設(shè)備選型。高層建筑電氣設(shè)備眾多，包括了高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、電力變壓器、應(yīng)急發(fā)電組以及照明系統(tǒng)等，高層建筑的高壓開(kāi)關(guān)柜應(yīng)該使用真空開(kāi)關(guān)手車式的開(kāi)關(guān)柜，將變配電室設(shè)在建筑主樓的地下層，低壓配電屏都要設(shè)置成抽屜式，大容量出線要做成手車式，電力變壓器要避免油浸電力變壓器的使用，達(dá)到建筑防火的目的。

4）其他方面的設(shè)計(jì)。①建筑的防雷與接地。高層建筑電氣設(shè)計(jì)中要系統(tǒng)利用基礎(chǔ)板內(nèi)鋼筋做接地網(wǎng)，強(qiáng)電設(shè)備保護(hù)接地、電氣設(shè)備機(jī)房接地以及弱電設(shè)備機(jī)房接地都是利用共用聯(lián)合接地裝置，聯(lián)合接地電阻要求都在R≤1歐姆，在均衡電位的基礎(chǔ)上提高建筑的安全性。②電梯的設(shè)計(jì)。高層建筑具有功能復(fù)雜的特點(diǎn)，建筑不僅僅是居住的需要，高層建筑電梯包括了高級(jí)和普通客梯、消防梯、觀景梯、貨梯和自動(dòng)扶梯，電氣設(shè)計(jì)人員要和建筑總設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通協(xié)商確定。③火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，高層建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)包括了集中報(bào)警器、消防廣播系統(tǒng)、消防電話系統(tǒng)、手動(dòng)控制單元、火災(zāi)漏電報(bào)警控制系統(tǒng)等。高層建筑電氣消防用電設(shè)計(jì)的問(wèn)題眾多，需要電氣設(shè)計(jì)人員進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題和電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1）高層建筑電氣設(shè)計(jì)中漏電開(kāi)關(guān)極數(shù)選擇問(wèn)題。電氣設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑的安全用電，設(shè)計(jì)人員在電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中要遵循電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和原則。單相220V電源供電的電氣設(shè)備要選擇單極二線式或者是二極二線式的漏電保護(hù)器，380V電源供電電氣設(shè)備要選用三級(jí)式的漏電保護(hù)器，三極四線式的電氣設(shè)備要選用四極四線式或者是三極四線式的漏電保護(hù)器，確保漏電開(kāi)關(guān)極數(shù)能夠滿足電氣正常使用的需要。

2）建筑電氣線路接地故障保護(hù)。高層建筑公共活動(dòng)區(qū)間和走廊要設(shè)置室外照明燈，室外照明燈比室內(nèi)照明燈要承受更多的影響，燈具的損壞很容易引發(fā)安全事故，嚴(yán)重的還會(huì)造成人員的電擊死亡。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，室外照明應(yīng)該盡量選用TN-S接地系統(tǒng)，室外照明設(shè)備可以與防雷裝置連接進(jìn)行保護(hù)，避免更多的故障。電氣設(shè)計(jì)者在電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)設(shè)備說(shuō)明書進(jìn)行仔細(xì)閱讀，找出最合理的設(shè)備系數(shù)，為所有的配電線路設(shè)置接地故障保護(hù)，將電氣危害系數(shù)降到最低。

3）電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增多，高層建筑的建設(shè)還加大了能源的浪費(fèi)，建筑電能消耗驚人。高層建筑電氣設(shè)計(jì)人員在做好電氣設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要將節(jié)能原則貫徹到電氣的設(shè)計(jì)中。①電氣節(jié)能要滿足建筑使用功能的要求，滿足建筑的日常照明、室內(nèi)溫度、通風(fēng)量，確保建筑上下通道的暢通和電氣娛樂(lè)設(shè)施的用電。②電氣設(shè)備設(shè)計(jì)要考慮經(jīng)濟(jì)因素，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行和電氣節(jié)能之間關(guān)系的協(xié)調(diào)，提高建筑運(yùn)行的整體效益。

3 高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能措施

1）建筑配電系統(tǒng)和無(wú)功補(bǔ)償裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)。①配電系統(tǒng)要根據(jù)供電距離、負(fù)荷容量以及用電設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，變配電所應(yīng)該和負(fù)荷中心靠近，在節(jié)省線材的基礎(chǔ)上降低電能的損耗。設(shè)計(jì)人員要合理的選用變壓器臺(tái)數(shù)和容量，變壓器要能夠適應(yīng)季節(jié)的變化，實(shí)現(xiàn)變壓器的靈活投切，將電能的損耗降到最低。②無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)該實(shí)行就地補(bǔ)償，減少無(wú)功傳輸，避免電容器在沒(méi)有放完電的情況下又進(jìn)行充電，造成電能的浪費(fèi)。建筑自動(dòng)扶梯、步行道和電梯都不應(yīng)該增加補(bǔ)償電容器，避免電機(jī)的過(guò)電壓損害，而民用建筑可以采用就地補(bǔ)償裝置，采取集中補(bǔ)償?shù)霓k法來(lái)降低能耗。

2）供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高。建筑供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高可以提高設(shè)備利用率，減少無(wú)功功率損耗，實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能。①自然功率因數(shù)的提高，這可以通過(guò)選擇異步電機(jī)、調(diào)整工藝流程和改善機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況、使用同步電動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)電力變壓器輕載運(yùn)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。②無(wú)功功率的人工補(bǔ)償，并聯(lián)電容器是用戶經(jīng)常使用的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以采用高低壓柜集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償?shù)霓k法，結(jié)合建筑電氣設(shè)備的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。③電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和工作效率的辦法來(lái)減少電機(jī)的電能損耗，將電動(dòng)機(jī)節(jié)能貫徹到電氣運(yùn)行的過(guò)程中，提高電機(jī)運(yùn)行效率，減少能源的浪費(fèi)。

3）線路電能損耗的減少。線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設(shè)計(jì)人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、電壓損失和機(jī)械長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質(zhì)作為線路導(dǎo)線，包括銅芯導(dǎo)線和鋁線。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該盡量的減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，布線應(yīng)該避免走彎路和回頭路，變壓器應(yīng)該和電力負(fù)荷中心靠近，縮短供電的距離，減少配電線路上的電能損失。

4）照明節(jié)能設(shè)計(jì)。①設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場(chǎng)所照明可以使用LED節(jié)能燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和太陽(yáng)能燈，氣體放電燈和熒光燈要安裝電容器。②設(shè)計(jì)人員可以采用光通比例高、反射系數(shù)高和配光特性穩(wěn)定的燈具，照明方案要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，充分的利用自然光，在建筑中盡量使用定時(shí)開(kāi)關(guān)、節(jié)電開(kāi)關(guān)和調(diào)光器，建筑室外照明可以采用光電控制器，插座面板上盡量設(shè)置開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

4 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑對(duì)電氣有著很強(qiáng)的依賴性高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性可靠性和經(jīng)濟(jì)性直接影響著高層建筑的安全使用和建筑能耗，建筑設(shè)計(jì)人員要在建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中貫穿節(jié)能原則，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)選擇，實(shí)現(xiàn)建筑的整體節(jié)能。本文對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容原則和不足進(jìn)行了認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上探討高層建筑電氣設(shè)計(jì)和節(jié)能措施。

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