基于高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計要點探究

韓燕東

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各大城市高層建筑迅速崛起，能源的消耗急劇增加，能源危機迫在眉睫。所以，實現(xiàn)高層建筑節(jié)能的目標意義重大。文章通過筆者多年的工作經(jīng)驗，闡述了高層建筑建筑電氣設(shè)計原則，在此基礎(chǔ)上，針對高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計要點進行了探討與研究，從中通過采用合理的節(jié)能設(shè)計方法，有效地減少高層建筑的能源消耗，以實現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展目標。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計；原則；節(jié)能設(shè)計

1前言

高層建筑具有有建筑面積大、建筑層數(shù)多、功能復雜和結(jié)構(gòu)比較復雜等特點，其中包括大量的動力設(shè)備、電氣設(shè)備、復雜的照明系統(tǒng)以及完善的消防安全系統(tǒng)，對電氣功能要求比較高。由于商業(yè)場所自身的特點，其對電能的消耗量相當大，節(jié)能潛力也很大。因此，做好高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作具有重要的研究意義。

2 高層建筑電氣節(jié)能的重要性

隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑對能源的需求迅速增長，而高層建筑中消耗的能源大部分都是以電能的方式消耗的。一直以來，人們只是盲目用電，電氣設(shè)計人員只是按照前人的經(jīng)驗來選照明、動力和電源等設(shè)備，很少考慮節(jié)電。待工程竣工后，運行期間出現(xiàn)一些多余的能耗，也只能任其存在。因為無法做出有效的定量分析，也就無法找到一種讓人信服的解釋，再加上普通的單位沒有認識到我國一直處于能源匱乏的狀態(tài)，也就忽視了優(yōu)選節(jié)能設(shè)施，以致造成能源嚴重浪費的后果。近年來，多個省份出現(xiàn)拉閘限電才暴露了問題的嚴重性。如果形勢繼續(xù)惡化，將進一步加劇能源匱乏問題對人們生活和經(jīng)濟發(fā)展的影響，因此，在能源日益短缺的今天，高層建筑電氣的節(jié)能顯得尤為重要。

3 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計原則

隨著經(jīng)濟的發(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，建筑電能消耗驚人。高層建筑電氣設(shè)計人員在做好電氣設(shè)計的同時，還要將節(jié)能原則貫徹到電氣的設(shè)計中。

（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、通風量，確保建筑上下通道的暢通和電氣娛樂設(shè)施的用電。

（2）電氣設(shè)備設(shè)計要考慮經(jīng)濟因素，實現(xiàn)電力運行和電氣節(jié)能之間關(guān)系的協(xié)調(diào)，提高建筑運行的整體效益。

（3）節(jié)省無謂消耗的能量。高層建筑電氣節(jié)能主要是避免不必要電能的消耗。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能 如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，而量大面廣的照明容量，宜采用先進技術(shù)使其能耗降低。因此，高層建筑節(jié)能設(shè)計應貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的原則。

4 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計要點

4.1 變電所位置的選擇

高層建筑因為樓層多，負荷分散，為保證配電干線最大電壓降不超過允許值，減少電能損耗，降低大截面電纜用量，變配電室的位置選擇十分重要，應盡量靠近負荷中心，一般變電所的位置有以下幾種設(shè)置方式：（1）將變壓器設(shè)在地下室或輔助建筑物內(nèi)；（2）在地下室內(nèi)和最高層設(shè)置變壓器；（3）分別在地下室、最高層和中間層設(shè)置變壓器；（4）僅在中間層設(shè)置變壓器；（5）主變壓器分設(shè)在底層與上部各層。究竟采用何種方式，除了考慮經(jīng)濟、設(shè)備條件和施工方便等因素外，還要考慮經(jīng)營和管理因素。

4.2 變壓器節(jié)能

變壓器節(jié)能的實質(zhì)就是降低其損耗、提高其運行效率。變壓器運行中的鐵損、雜散損耗是固有的，而銅損是隨載率的平方而變化，變壓器節(jié)能措施主要有：1）合理選擇變壓器容量和臺數(shù)，選擇容量與電力負荷相適應的變壓器，對負荷進行合理分配，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。2）選用節(jié)能型變壓器。節(jié)能變壓器具有損耗低、重要輕、噪聲低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點，設(shè)計時應首選高效低損的節(jié)能變壓器。3）加強運行管理，實行變壓器經(jīng)濟運行。電力用戶內(nèi)部變電所之間宜設(shè)置聯(lián)絡(luò)控制，在負荷變化情況下，及時投入或切除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載運行，從而減少損耗。

4.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無功在線路上傳輸，以達到節(jié)能的目的。線路損耗的公式展開后得下列計算式：

△P=3IФ2R×10-3=（RP2/UL2+RQ2/UL2）×10-3kW。

式中：UL——線電壓，V；P——有功功率，kW；Q——無功功率，kVA。前項 RP2/UL2 為線路上傳輸有功功率而引起的功率損耗，后項 RQ2/UL2 為線路上傳輸無功功率而引起的功率損耗。有功功率是滿足建筑物功能所必須的，因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備，如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會產(chǎn)生滯后的無功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，而這部分損耗是可以改變的，可通過就地無功補償來實現(xiàn)。

4.4 電動機在運行中的節(jié)能

在高層建筑電氣中的電動機都是與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備相配套，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運行過程中，除了上述的用就地補償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應減少電機輕載和空載運行。因為，在這種情況下，電機的效率是很低的，消耗的電能并不與負載的下降成正比。

4.5 降低線路電能的損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設(shè)計人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、電壓損失和機械長度來進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)作為線路導線，包括銅芯導線和鋁線。在設(shè)計的過程中應該盡量的減小導線程度，布線應該避免走彎路和回頭路，變壓器應該和負荷中心靠近，縮短供電的距離，減少線路電能損失。此外，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，還應該盡量的增大導線截面，較長的線路要滿足熱穩(wěn)定、電壓要求以及載流量，在減少線路損耗的基礎(chǔ)上降低火災系數(shù)，提高建筑供電質(zhì)量。

4.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能

設(shè)計人員應該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場所照明可以使用小功率高壓鈉燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，氣體放電燈和熒光燈要安裝電容器。設(shè)計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，照明方案要要進行合理的設(shè)計，充分的利用自然光，在建筑中盡量使用定時開關(guān)、節(jié)電開關(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)置開關(guān)控制，實現(xiàn)節(jié)能。

5 結(jié)語

綜上所述，高層建筑電氣設(shè)計的安全性、可靠性和經(jīng)濟性直接影響著高層建筑的安全使用和建筑能耗。而高層建筑的節(jié)能潛力很大，應在設(shè)計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應具體了解其原理性能效果，從技術(shù)經(jīng)濟上進行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達到真正節(jié)能的目的。

參考文獻：

[1]張金鳳.民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計要點分析[J].科技信息，2010（01）.

[2]戴瑜興，黃鐵兵.民用建筑電氣設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]萬小洪.建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能措施[J].科技信息，2010（04）.

[4]趙印亮.試論建筑電氣照明的節(jié)能方式[J].中國住宅設(shè)施，2009（06）.