淺析高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能

趙強(qiáng)

摘要：伴隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的不斷提高，節(jié)能型的高層建筑電氣設(shè)計(jì)將會(huì)受到越來越多人的青睞。高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性直接影響著高層建筑的能源消耗，必將給我國的建筑行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。建筑電氣人員在考慮滿足系統(tǒng)用電負(fù)荷安全、可靠的基礎(chǔ)上，提出電氣節(jié)能新理念，極大地促進(jìn)了建筑電氣工程的發(fā)展。下面本文將從現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容；高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則；高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施等三個(gè)方面加以闡述，希望能為其他有關(guān)高層電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能；設(shè)計(jì)原則；節(jié)能措施

前言

隨著當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)改革的不斷深化，城市的發(fā)展進(jìn)程速度大大加快，大量農(nóng)村人口不斷向城市涌進(jìn)。在這種情況下，必然導(dǎo)致城市的人口激增，那么城市現(xiàn)有的住房面積不能有效滿足人們的住房需求這一矛盾亟待尋求解決。如此以來，在現(xiàn)有土地面積固定的情況下，縱向延伸住房面積，修建高層建筑，成為緩解城市人口壓力的一種有效途徑。但高層建筑以其自身的高度特點(diǎn)，考驗(yàn)了建筑從業(yè)人員，對建筑工程的設(shè)計(jì)和施工都提出了更高的目標(biāo)要求。建筑施工以工程設(shè)計(jì)為前提，所以，合理的建筑設(shè)計(jì)是接下來順利開展施工的基本條件。在設(shè)計(jì)時(shí)，工程師要依據(jù)相關(guān)文件的規(guī)定，結(jié)合建筑用電設(shè)備的特點(diǎn)、負(fù)載容量以及供電分布等方面，自始至終本著節(jié)能的原則，進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，同時(shí)降低運(yùn)營成本。

一、高層建筑電氣設(shè)計(jì)

1.選擇供電電源和電壓

隨著高層建筑規(guī)模的加大，建筑層數(shù)和建筑面積也在不斷擴(kuò)大。由于高層建筑對電氣設(shè)備的較強(qiáng)依賴性，所以在高層建筑中，通常配備兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源，來保障高層建筑供電的安全與可靠性。這些電源都是同時(shí)供電，充當(dāng)彼此的備用電源，在一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，其它電源不受影響，繼續(xù)正常工作，以確保正常供電。為了確保樓層的穩(wěn)定供電，許多高層建筑安裝了發(fā)電機(jī)組，在停電時(shí)，采用發(fā)電機(jī)組發(fā)電，確保停電情況下，建筑內(nèi)仍可以正常供電。

2.配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通常來說，國內(nèi)的高層建筑為了方便自動(dòng)切換電壓，一般都采用單母線將10 kV的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行高壓分段供電。配電系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)方式采用的是兩部電價(jià)法，對高壓采用高供高計(jì)，對于低壓，采取在配電系統(tǒng)旁安裝計(jì)費(fèi)表的方法進(jìn)行計(jì)費(fèi)，通過這兩種方法，分別對高壓和低壓進(jìn)行不同計(jì)費(fèi)。

3.電氣設(shè)備選型

高層建筑的特點(diǎn)決定著電氣設(shè)備的選型，照明系統(tǒng)、低壓配、高壓開關(guān)柜等電氣設(shè)備是高層建筑常見的設(shè)備。高層建筑的電氣設(shè)備的選型有哪些呢？例如，高層建筑的高壓開關(guān)柜要選擇真空開關(guān)手車式開關(guān)柜，對于高層建筑里面的低壓配電屏，應(yīng)當(dāng)都設(shè)計(jì)成抽屜式，而對于大容量出線，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成手車式等。高層建筑的發(fā)電機(jī)組要使用燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)，按照調(diào)光控制、燈具布置、光源等的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，融合照明和建筑裝飾，并采用高效率的電光源，從而有效降低建筑的能耗。

4.其他方面的一些設(shè)計(jì)

（1）高層建筑的防雷、接地設(shè)計(jì)。眾所周知，高層建筑情況復(fù)雜，人員密集，因此高層建筑的安全尤其是建筑的防雷和接地安全顯得尤為重要。在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合防雷接地、工作接地和保護(hù)接地三方面的設(shè)計(jì)，選擇4歐姆以下的電阻，提高高層建筑的安全性。

（2）電梯在我們的日常生活中超市、商場極為普遍，那么對于高層建筑來說，電梯設(shè)計(jì)更是無法獲缺的。由于高層建筑要綜合考慮設(shè)計(jì)觀景梯、消防梯以及自動(dòng)扶梯等多種電梯以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，所以高層建筑的電梯設(shè)計(jì)顯得更為繁雜，對設(shè)計(jì)人員提出了新要求。因此，電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)高層建筑的電氣系統(tǒng)時(shí)，要充分與建筑設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，了解建筑的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出最佳的電氣節(jié)能系統(tǒng)。

二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則

為了保證高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的效能，在節(jié)能設(shè)計(jì)中要遵循以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：

1.以功能需求為根本

任何設(shè)計(jì)包括高層建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)都要以保證基本的功用為前提條件，首先在滿足顯色、色溫、照度等條件后，建筑物內(nèi)可以符合舒適衛(wèi)生的要求，上下、左右運(yùn)輸通道的暢通，同時(shí)也要保證娛樂場所等特殊工藝用電的需求。

2.滿足經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能顧名思義就是要節(jié)約能源，但節(jié)能不能沒有節(jié)制，一旦超出經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件允許的范圍，就可能得不償失。所以在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，要滿足經(jīng)濟(jì)需求，要進(jìn)行造價(jià)的計(jì)算，將節(jié)能設(shè)計(jì)所增加的費(fèi)用從未來幾年中收回來。

3.降低不必要的電能損耗

建筑電氣節(jié)能的首要目的就是降低甚至避免無謂的能源損耗，在確保電氣基本功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，找到多余能源損耗，采取有效措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。例如電能傳輸過程中產(chǎn)生的有功損耗、變壓器功率損耗等都是可以避免或者降低的，對一些需要較多、使用面廣的照明設(shè)施可以通過使用先進(jìn)的設(shè)施達(dá)到能耗的降低目的。

總之，高層建筑電氣設(shè)計(jì)要遵循在經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的可控范圍內(nèi)，盡可能的減少消耗的原則。

三、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

1.建筑配電系統(tǒng)和無功補(bǔ)償裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）在高層建筑中，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前配電系統(tǒng)的容量、配點(diǎn)距離以及電氣設(shè)備的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)，盡量選取變配電所與負(fù)荷中心最優(yōu)化距離路線，這樣不但節(jié)省了電纜材料，更重要的是減少了在輸電過程中的電能損耗，達(dá)到節(jié)能目的。除此以外，電氣設(shè)計(jì)人員還要考慮，合理選擇變壓器的容量和數(shù)量，通過變壓器的設(shè)計(jì)節(jié)省電能。

（2）盡量避免電容器沒有放完電就進(jìn)行下次充電，因?yàn)槿绻娙萜鳑]有放完電就進(jìn)行充電，實(shí)際會(huì)造成會(huì)電能的無形浪費(fèi)。

2.提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)的方法有很多，如選擇異步電機(jī)、使用同步電動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)電力變壓器輕載運(yùn)行等方法都可以提高來自然功率因數(shù)。無功功率的人工補(bǔ)償，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過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)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.減少線路電能損耗

高層建筑線路冗長、復(fù)雜，因此想要減少高層建筑電能損耗，減少線路電能損耗是其重要的一方面。設(shè)計(jì)人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、機(jī)械長度來進(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。

4. 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

光源是高層建筑節(jié)能的一個(gè)不容忽視的切入點(diǎn)，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量的選用與場所相適應(yīng)的高效光源，如室內(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注意安裝電容器。

四、結(jié)束語

總而言之，在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，由于所涉及的電氣設(shè)備種類、數(shù)量較多，線路冗長、復(fù)雜，電能耗損較多，因此在設(shè)計(jì)過程中首先要選取變電所的最優(yōu)位置，其次選擇合適的變壓器設(shè)備，確定好導(dǎo)線的截面大小，另外，不要忽略照明設(shè)備的設(shè)計(jì)及選擇，最終實(shí)現(xiàn)降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能的目的，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

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