高層建筑電氣設計與節(jié)能探討

孫 宇 魁

(山西省華城建筑設計公司，山西 太原 030013)

高層建筑電氣設計與節(jié)能探討

孫 宇 魁

(山西省華城建筑設計公司，山西 太原 030013)

闡述了高層建筑電氣設計的特點及主要內(nèi)容，根據(jù)建筑電氣設計的節(jié)能原則，提出了高層建筑電氣設計的節(jié)能措施，為今后高層建筑的電氣設計提供了有效的參考依據(jù)。

高層建筑，電氣設計，節(jié)能，配電系統(tǒng)

0 引言

高層建筑的整體施工與設計都具有比較高的要求。尤其在當下綠色環(huán)保理念的倡導下，高層建筑的設計和施工應該堅持環(huán)保節(jié)能的原則，引領建筑行業(yè)的發(fā)展。高層建筑的電氣設計要求設計人員需要結合具體建筑物的特點，進行科學合理的電氣規(guī)劃設計，在整個設計過程中采取有效措施，保證電氣設計的合理性和科學性。

1 高層建筑電氣設計的特點

高層建筑的電氣設計一般包括電梯設施、制暖和制冷設施、排水設施等方面的內(nèi)容。一般情況下，高層建筑的使用功能不同，對電量的損耗存在較大的差異，其具體的電氣設計也會不同。但總體來講，高層建筑的電氣設計中，由于電量的損耗較大，在整個電氣設計的過程中，還要考慮到電梯、應急照明等設施的獨立電源控制問題，防止緊急情況的發(fā)生[1]。

2 高層建筑電氣設計的主要內(nèi)容

高層建筑的電氣設計是整個建筑工程的重要內(nèi)容，隨著現(xiàn)代化設計的不斷擴大，在高層建筑的電氣設計中要考慮更多的因素，確保設計的合理性和科學性，使得整個電氣設計具有安全性和可靠性。一般來講，高層建筑的電氣設計包括選擇合適的供電電源和電壓、設置合理的配電系統(tǒng)、選用恰當?shù)碾姎庠O備等三個方面的內(nèi)容。

2.1 選用合適的供電電源和電壓

高層建筑的面積普遍較大，樓層較多，因此，在其龐大的建筑系統(tǒng)中，要設置兩個或兩個以上的獨立電源，只有這樣才能保證整個建筑的正常用電。一般情況下，高層建筑中的大多數(shù)電源都會用時供電，而且會有備用的電源[2]。在當下的很多高層建筑中，也存在沒有發(fā)電機組，但在停電的情況下，也會自發(fā)的進行供電，例如照明、電梯設備、消防設備等方面的正常供電。相關的高層建筑設計規(guī)范和標準規(guī)定，高層建筑的標準電壓等級要達到10 kV，在具體的電氣設計過程中，要根據(jù)實際情況對具體的電力

負荷進行仔細的計算，確保電力設計的合理性。

2.2 設計科學的配電系統(tǒng)

高層建筑中的供電異常復雜，通常情況下會按照國家的標準電源進行同時供電(具體標準詳見表1)，采用母線進行高壓的分段，能實現(xiàn)整個電壓的自動切換。電力設計中配電系統(tǒng)的計費一般采用高供高計，會配置相應的計費電度表。結合具體的供電方式選擇采用兩種電價法，使供電計費逐漸合理化[3]。要將高層建筑的單臺變壓器的容量控制在1 000 kV·A以上，對于容易發(fā)生電流短路的現(xiàn)象，則可以使用聯(lián)絡開關，對電流的輸送進行有效的控制。

表1 低壓配電系統(tǒng)以及其適用的范圍

2.3 選擇恰當?shù)碾姎庠O備

眾所周知，在高層建筑中一般設置的電氣設備較多，具體包括低壓配電屏、電力變壓器、高壓開關柜、應急發(fā)電組、照明系統(tǒng)等。高壓開關柜一般會采用真空開關的手車式開關柜，將配電設備安置在地下室，使其具有一定的穩(wěn)妥性。使用抽屜式的方式來設計低壓配電屏，然而對于大容量的開關要使用手車式的方式進行設置。對于電力變壓器，要避免油浸電力變壓器的使用，預防火災的發(fā)生。在建筑應急發(fā)電機組中，燃氣輪發(fā)電機的應用較為廣泛。在電氣設計的過程中，要選擇恰當?shù)碾姎庠O備，根據(jù)實際情況調(diào)整好照明光源的設計方案，優(yōu)化整個電氣設計。

3 高層建筑電氣設計的節(jié)能原則

在人口急劇增加，工業(yè)快速發(fā)展的背景下，能源的消耗逐漸擴大，能源危機步步逼近。在建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的理論指導下，我國各行各業(yè)的發(fā)展都提出了環(huán)保節(jié)能的口號，特別是對電能的節(jié)約。建筑電氣設計中的節(jié)約原則可以指導電氣設計的整個方案實施，使整個高層建筑的電氣設計更加科學合理。高層建筑電氣設計的節(jié)能原則有以下三點。

3.1 保證高層建筑的各項功能

具體的電氣設計要滿足照明的亮度、色溫等指標，對空調(diào)的溫度也要進行適當?shù)恼{(diào)整，使其達到舒適的狀態(tài)。滿足各方面運輸通道的暢通，對具體的工藝要求，如娛樂場所的電氣設施、展廳的工藝照明和日常的電力用電都要進行合理的安排和設置，保證其功能的正常使用[4]。另外，高層建筑中的電氣設備較多，具體的功能使用在不同的情況下，會具有不同的特點，要能夠保證在任何情況下，必要的電氣設備的功能都要得到完善，確保整個電氣設計的安全性和可靠性。

3.2 綜合考慮實際的經(jīng)濟效益

高層建筑的電氣設計節(jié)能要按照國家的相關標準，考慮具體的經(jīng)濟效益。不能因為節(jié)能的需求，而忽略一些必要的設計標準，造成不安全事故的發(fā)生，消耗大量的投資，一定程度上增加了運行的費用。另外，應該加大對部分節(jié)能之外的投資，在較短的時間內(nèi)將節(jié)能消耗的費用進行回收。

3.3 節(jié)省無意義的能量消耗

高層建筑中需要消耗大量的能源，才能保證日常的各項運轉(zhuǎn)。在這過程中，很多能源的消耗是沒有實際意義的。因此，為了避免這種無意義的能源消耗，要對高層建筑中的能耗情況進行調(diào)查，并做出詳細的記錄，對細節(jié)性的能耗進行科學的管理，盡量消除不必要的能源消耗。另外，可以采用先進的科學技術進行電氣設計，減少能源的消耗。但降低能源消耗的前提是不影響高層建筑物中的任何一項功能。

4 高層建筑中電氣設計的節(jié)能措施

了解高層建筑中電氣設計的特點，明確整個電氣設計的主要內(nèi)容，為高層建筑的電氣設計提供有效的參考。在節(jié)能環(huán)保理念的倡導下，高層建筑的電氣設計也力求通過堅持一些節(jié)能原則，尋找電氣設計的節(jié)能措施，創(chuàng)建資源節(jié)約型的高層建筑電氣設計理念。根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗，提出以下高層建筑中電氣設計的節(jié)能措施。

4.1 對配電體系與無功補償裝備進行節(jié)能設計

根據(jù)高層建筑中的電氣設施特征以及配電體系的總體設計要求，對配電體系進行合理的設計，要將荷載中心與變配電所的距離拉近，在節(jié)約電纜材料的同時，也能有效降低電能的耗費，通常情況下，設計人員可以對變壓器的數(shù)量或容量進行合理的選擇。由于變壓器會隨著氣候的變化而出現(xiàn)一些相應的變化，因此，可以依據(jù)這樣的特點，來減少電能的耗費，使整個電氣設計具有節(jié)能的作用。

4.2 提升供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的措施

首先，要想不斷提升供配電體系功率因數(shù)，就應該提升自然功率的因數(shù)。并將通過調(diào)整工藝流程，來完善和改進設備的運行情況，運用同步電動機從而實現(xiàn)電力變壓器輕載運行。

其次，在設計的過程中，設計人員根據(jù)實際需求，進行調(diào)整和側重設計。可以通過在設備中使用并聯(lián)電容器和人工補償?shù)妊a償設施來減少無功功率的耗費[5]。也可以在設計中應用集中補償和高低壓柜封三補償?shù)脑O計方式來減少無功功率對配電系統(tǒng)的耗費。

最后，可以在設計中應用提升電動機工作成效與功率因數(shù)的原理，來實現(xiàn)電動機的節(jié)能設計，從而有效的提高電動機的總體工作成效，并降低電能損耗。

4.3 有效降低電氣設計中的線路電能損耗

在高層建筑的電氣設計中，線路的電能損耗是極為重要的方面，需要根據(jù)機器的長度、發(fā)熱情況、電壓等等情況，優(yōu)化線路電能的耗費問題，選擇低壓的線路截面，從而有效地減少線路的電能損耗。在具體的布線過程中，不要走彎路，或者是回頭路，應該將荷載的中心和變壓器相互靠近，拉近供電距離，從而減少線路的能量消耗。

除此之外，設計人員在設計的過程中，要盡量增加導線的橫截面，使用較長的電路來確保穩(wěn)定的載流量和電壓?？梢栽诮档途€路能耗費用的過程中，使火災發(fā)生的系數(shù)降低，提升高層建筑電氣設計的整體供電質(zhì)量，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

5 結語

在現(xiàn)代化的高層建筑電氣設計中，要掌握具體的設計內(nèi)容，對節(jié)能設計方面的措施進行不斷的優(yōu)化，促進高層建筑電氣設計的不斷發(fā)展。

[1] 劉秉清.高層建筑電氣設計及節(jié)能措施.通訊世界,2015(5):116-117.

[2] 王湘紅,覃德金.高層建筑電氣設計與節(jié)能.中國房地產(chǎn)業(yè),2015(9):159.

[3] 常樂民.高層建筑電氣設計的主要內(nèi)容及節(jié)能原則.科技致富向?qū)?2012(36):229,257.

[4] 陳奇兵,岳 輝.高層建筑電氣設計的內(nèi)容與節(jié)能探討.門窗,2012(10):61-64.

[5] 李文會,李啟林,楊殿玉.淺談高層建筑的電氣設計與節(jié)能.農(nóng)村電氣化,2013(S1):100-101.

Discussion on high-rise building electrical design and energy saving

Sun Yukui

(ShanxiHuachengArchitecturalDesignCompany,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics and main contents of high-rise building electrical design, cleared the energy saving principles of building electrical design, combining with the practical experience, put forward the energy saving measures of high-rise building electrical design, provided effective reference basis for future high-rise building electrical design.

high-rise building, electrical design, energy saving, distribution system

2015-09-18

孫宇魁(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0191-02

TU855

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