談高層民用建筑電氣設(shè)計的節(jié)能

文/宋金 保定維民建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司 河北保定 071051

1、引言

對于現(xiàn)階段我國城市的發(fā)展而言，高層民用建筑的數(shù)量越來越多，這些高層民用建筑的數(shù)量在較大程度上直接關(guān)系到人們的生活質(zhì)量效果，必須要引起足夠重視，而為了較好提升電氣系統(tǒng)可靠性運行效果，必須要加強對于設(shè)計工作的關(guān)注，盡可能促使高層民用建筑電氣設(shè)計能夠滿足于各個方面的需求。具體到高層民用建筑電氣系統(tǒng)實際運行需求上來看，其不僅僅要保障相應(yīng)電氣系統(tǒng)的運行較為高效可靠，還需要從節(jié)能方面進行探索，保障高層民用建筑電氣運行中的能耗得到較好控制。

2、高層民用建筑電氣設(shè)計特點

在高層民用建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程中，為了較好提升其節(jié)能效果，必須要首先針對整個高層民用建筑電氣系統(tǒng)的具體設(shè)計特點有所了解，把握好設(shè)計工作的基本需求，明確其具體的設(shè)計難點，進而才能夠提升后續(xù)電氣系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能水平。對于高層民用建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計工作的執(zhí)行來看，其首先在電氣設(shè)備數(shù)量方面表現(xiàn)的比較突出，因為高層民用建筑中電氣設(shè)備比較繁雜，不僅僅數(shù)量較多，類型也是多種多樣，如此也就必然會加大了電氣系統(tǒng)設(shè)計的難度，需要設(shè)計人員關(guān)注于高層民用建筑中存在的所有電器設(shè)備，如此才能夠滿足其正常運行需求；其次，從高層民用建筑電氣系統(tǒng)的布置上來看，其復(fù)雜性同樣也是比較突出的，因為其涉及到的樓層比較多，各個樓層對于電力資源的需求也存在著較為明顯的差異性，為了促使各個樓層能夠表現(xiàn)出理想的可靠性效果，也就需要圍繞著相應(yīng)的需求進行有效滿足，隨之也就必然會加大了高層民用建筑電氣設(shè)計工作的難度，很容易在很多環(huán)節(jié)出現(xiàn)一些偏差問題；最后，從高層民用建筑電氣系統(tǒng)運行的能耗方面來看，其同樣也是比較突出的，這種能耗方面的問題不僅僅單純是指相應(yīng)的電氣系統(tǒng)運行所需要消耗的能源比較多，還表現(xiàn)在大量電力能源的浪費上。

3、高層建筑電氣設(shè)計

3.1 高層建筑的供電系統(tǒng)

高層建筑的供電系統(tǒng)中一般至少需要配備兩個獨立電源，配備獨立的備用電源以確保高層建筑供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。同時，現(xiàn)代的高層建筑普遍還配備機油發(fā)電設(shè)備，在高層建筑停電后可以在短時間內(nèi)能夠恢復(fù)建筑的供電，以保證為建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)、電梯設(shè)備、消防安全系統(tǒng)等進行正常的供電。

3.2 高層建筑的電氣設(shè)備

高層建筑內(nèi)部使用的電氣設(shè)備種類繁多，例如應(yīng)急發(fā)電設(shè)備、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等等。在對高層建筑的電氣設(shè)備進行設(shè)計的過程中，應(yīng)該將其作為一個整體系統(tǒng)進行統(tǒng)籌設(shè)計，關(guān)注各個電氣設(shè)備之間的協(xié)調(diào)與配合，照明系統(tǒng)內(nèi)部的光源的選擇、燈具的安裝位置等應(yīng)該與建筑內(nèi)部的裝飾相互協(xié)調(diào)，盡量選擇節(jié)能高效的照明設(shè)備，以降低建筑整體的能源消耗。

3.3 高層建筑的電梯系統(tǒng)

電梯系統(tǒng)是高層建筑電氣設(shè)計的一個重要組成部分，在不同使用功能的高層建筑中，電梯系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的構(gòu)成是不同的，相關(guān)的電氣設(shè)計工作人員應(yīng)該建筑工程的設(shè)計人員進行溝通。

3.4 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計

在高層建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)該考慮到消防問題。一套完整的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是高層建筑發(fā)生火災(zāi)時人們生命財產(chǎn)的有利保障，是實現(xiàn)火災(zāi)早期探測并發(fā)出火災(zāi)報警信號的系統(tǒng)，由消防聯(lián)動控制器、手動掌控柜、消防聯(lián)系方式、消防緊急廣播器材、智能化的緊急疏散體系以及預(yù)防火災(zāi)門框的監(jiān)視體系等器材與體系構(gòu)成?；馂?zāi)自主報警體系的方式總共能夠劃分成三個部分，第一種為區(qū)域報警體系；第二種為集中火災(zāi)報警體系；第三種為控制中心火災(zāi)報警體系。依照GB50116-2013年的新式火災(zāi)自主報警體系的創(chuàng)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠得知：地域以及集中報警體系都含有單一的消防掌控室，地域報警體系單單運用報警形式，不需要聯(lián)動掌控消防器材，整體報警體系則必需有聯(lián)動掌控消防設(shè)備?？刂浦行膱缶w系監(jiān)管總共含有2個以上的消防室，但是依然需要確認(rèn)一個基本的消防控制室，另外的分控制室不可以互相掌控，僅僅可以傳送與出示火災(zāi)狀況以及相關(guān)的訊息。

3.5 照明設(shè)計

首先，要從建筑物的主體結(jié)構(gòu)和裝飾入手，建筑裝飾和照明設(shè)備之間有著非常密切的聯(lián)系，在發(fā)揮其照明功能的同時，還要盡最大可能滿足其美觀性。通常情況下，從照明設(shè)備的造型、照明設(shè)備的布置情況，光源的選擇，照度及照明功率密度值幾個角度選擇合適的照明設(shè)備。這樣一來，在滿足日常需求的同時，很大程度上節(jié)省了電能并提高了照明美觀性。照明設(shè)計主要考慮的因素有以下幾點：1）確切的照度計量，選擇使用效率相對來說比較高的、能源相對來說比較節(jié)省的燈泡，達(dá)到現(xiàn)在使用的標(biāo)準(zhǔn)照度值，除此之外，還可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的功率密度數(shù)值。2）經(jīng)由直接對眩光進行合理地掌控，除此之外，還可以通過對反射的眩光進行掌控從而達(dá)到對眩光進行制約的目的。3）依照構(gòu)筑物在每一個室內(nèi)所有的功效，合理地運用天然光，選擇使用恰當(dāng)?shù)恼瓶匦问?，縮小電能的耗損。

4、高層建筑電氣節(jié)能的措施

4.1 供配電節(jié)能技術(shù)

如果想要確保高層建筑中供配電系統(tǒng)可以具有更好的經(jīng)濟效益，應(yīng)當(dāng)針對高層建筑的用電情況以及電氣裝置的相關(guān)參數(shù)進行全面的分析，從而更加科學(xué)與合理的對供配電系統(tǒng)加以設(shè)計，確保整個系統(tǒng)可以處于最優(yōu)的運行條件之下。在對高層建筑進行電氣節(jié)能的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)全面的分析供配電的電壓大小，若是其他條件均保持不變，則供配電的電壓值不斷的增加，會更加的有利于機電系統(tǒng)損耗的減少。在高層建筑之中，要盡量將配電室設(shè)置在整個機電系統(tǒng)的中心，而低壓配電室則應(yīng)當(dāng)盡量的設(shè)置在建筑物電氣豎井的周圍。通過進一步的優(yōu)化建筑工程自身的供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以有效的降低整個供電線路中的損耗，并且也可以有效的改善高層建筑之中供電的質(zhì)量，確保供電網(wǎng)絡(luò)在運行過程中具有更好的經(jīng)濟效益以及技術(shù)水平。

4.2 變壓裝置節(jié)能技術(shù)

在高層建筑的電氣系統(tǒng)之中設(shè)置變壓裝置，可以有效的減少整個電氣系統(tǒng)的能量損耗，改善高層建筑之中機電設(shè)備運行的效率。但是，變壓裝置運行時同樣會產(chǎn)生一定的損耗，而其所出現(xiàn)的損耗將會根據(jù)電氣系統(tǒng)中負(fù)載的波動情況呈現(xiàn)指數(shù)變化趨勢，因此，我們在進行電氣節(jié)能設(shè)計的過程中，要尤為重視對于變壓裝置的節(jié)能設(shè)計工作。重視對于變壓器數(shù)量以及相關(guān)參數(shù)的選用情況。要根據(jù)高層建筑工程中機電裝置電能的消耗實際情況，同時參考投資的資金多少以及機電裝置在運營過程中的成本，應(yīng)科學(xué)的配置變壓裝置。我們所選用的變壓裝置只有和高層建筑工程之中的機電裝置較為適合，這樣才可以確保所進行的節(jié)能設(shè)計工作可以真正的發(fā)揮出應(yīng)有的效用。對于變壓裝置進行科學(xué)的管理也可以在很大程度上提升變壓裝置的節(jié)能效果，確保電氣系統(tǒng)在運行過程中更加的經(jīng)濟。還應(yīng)當(dāng)在電力用戶和變壓裝置中間另外加設(shè)合適的變壓裝置聯(lián)絡(luò)控制系統(tǒng)，若是高層建筑之中的機電系統(tǒng)耗能發(fā)生波動時，聯(lián)絡(luò)控制系統(tǒng)便可以實時的對不同變壓裝置加以合理的調(diào)度，確保變壓裝置的損耗可以降至最小。

4.3 照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

若是將相關(guān)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在高層建筑的照明系統(tǒng)之中，那么將會擁有非常巨大的節(jié)能潛力。但是，在對照明系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的過程中，應(yīng)當(dāng)確保照明系統(tǒng)可以達(dá)到照度、色溫以及顯色指數(shù)等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計的要求。在對照明系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)充分的利用自然光源，因此，也要求在進行電氣節(jié)能的設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)和工程建設(shè)施工技術(shù)人員密切的配合，這樣才可以確保自然光與整個照明系統(tǒng)更加科學(xué)與合理的結(jié)合，才可以更好的達(dá)到高層建筑照明系統(tǒng)節(jié)能的目標(biāo)。同時，對高層建筑之中的照明系統(tǒng)進行高效的管理以及控制，同樣可以達(dá)到相應(yīng)的節(jié)能目標(biāo)?？梢砸勒詹煌瑫r段自然光線的變化情況，進一步的對高層建筑的照明系統(tǒng)實時細(xì)化控制，應(yīng)當(dāng)依照各個場所的實際需求，而采用更為適宜的照明系統(tǒng)控制方法。

4.4 建筑內(nèi)部線路設(shè)計的節(jié)能措施

在對高層建筑進行電氣設(shè)計的過程中，相關(guān)的設(shè)計人員往往忽略線路的選用問題，而在實際運轉(zhuǎn)過程中，建筑內(nèi)部的線路的電能損耗往往是高層建筑電能損耗的一項重要組成部分，因此，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該重視建筑內(nèi)部的線路可能產(chǎn)生的各種電能損耗問題。首先，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)高層建筑電氣系統(tǒng)中各項電氣設(shè)備的電壓、設(shè)備與設(shè)備之間的距離等方面選用與該電氣系統(tǒng)相配比的線路；其次，在線路鋪設(shè)過程中，應(yīng)該盡量減少線路之間彎路的產(chǎn)生，同時盡量避免線路出現(xiàn)回頭路的情況。通過選擇和使用合理截面的線路，以及科學(xué)合理的線路布局，盡量減少電能在線路中進行傳輸過程中產(chǎn)生的能源消耗和浪費。

4.5 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

（1）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。在此高層建筑之中，電氣系統(tǒng)通過設(shè)置冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)來減少在用電峰值期間對于電力能源的需求數(shù)量。當(dāng)處于夜間，此時用電量也處于谷值，低區(qū)能源系統(tǒng)之中的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)會把所形成的冰儲存在相應(yīng)的冰槽里面。而在白天達(dá)到用電的峰值時間段內(nèi)，冰塊將融化，從而承擔(dān)一定的冷負(fù)荷，所承擔(dān)的冷負(fù)荷大約占整個高層建筑所需冷負(fù)荷總量的30%。采用這樣的節(jié)能技術(shù)，會明顯的降低在用電峰值期間的電力消耗數(shù)量，同時還可以有效的提升機械制冷的效率。在此高層建筑之中，一共設(shè)置了兩個能源供應(yīng)站，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)屬于低區(qū)服務(wù)系統(tǒng)，其是通過水冷式的離心制冷設(shè)備，利用夜間用電的低谷期間進行制冰，采用乙二醇作為冷劑。而在白天用電的高峰期間，融冰以及吸收式的制冷設(shè)備則同時為高層建筑提供冷源需求。（2）冷熱電三聯(lián)供熱系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。想要確保電能得到更加全面的利用，改善電能的利用效率，更好的促進我國能源節(jié)約型社會的建設(shè)，可以在高層建筑之中一共加設(shè)兩組燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備，每一組燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的功率為1.2MW，所發(fā)的電能供給高層建筑內(nèi)部使用。發(fā)電機組所形成的一些高溫氣體，可以讓高層建筑中所設(shè)置的制冷設(shè)備以及鍋爐設(shè)備再次的利用，這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)整個電氣系統(tǒng)的冷、熱、電三者聯(lián)合使用的作用。

4.6 恰當(dāng)選擇電壓等級

對于高層民用建筑工程項目的電氣系統(tǒng)有序運行而言，其相應(yīng)的電壓等級選擇是比較基礎(chǔ)的一個方面，為了較好提升這種電壓等級的可靠性，必須要綜合考慮相應(yīng)電力能源輸送標(biāo)準(zhǔn)以及高層民用建筑自身的電力資源應(yīng)用需求。一般在具體的設(shè)計處理過程中，其相應(yīng)的高壓配電電壓應(yīng)該選擇10kv，而低壓配電則可以選擇220v或者380v，并且在具體的設(shè)計處理中，還需要綜合考慮供電距離、電力回路數(shù)量以及用電設(shè)備方面的特點等，如此才能夠最終確定最為合理的電壓等級，保障高層民用建筑電氣系統(tǒng)能夠在該電壓等級的支持下，得到較為理想的運用。

4.7 動力設(shè)備的節(jié)能設(shè)計

在含有較高層次的建筑電氣設(shè)計工程之中有很多整體的動力設(shè)備，比如電梯，防排煙風(fēng)機，水泵等，因此節(jié)省能源的方式僅僅可以實施于運作的進程之中。在施工圖紙的設(shè)計進程之中選擇使用負(fù)載率位于75個百分點～80個百分點的高效節(jié)能電動機。降低電動機對應(yīng)的輕載率是電機節(jié)省能源的一個十分必要的層面，當(dāng)下的工程中常常運用變頻調(diào)速形式掌控電動機，令其在負(fù)載率改變的時候自主調(diào)整轉(zhuǎn)速使其與負(fù)載改變相一致，這對于提升電動機輕載時的成效可以更佳地達(dá)至節(jié)省能源的成效。

結(jié)語：

目前，建筑節(jié)能已經(jīng)成為了人們?nèi)找骊P(guān)注的問題，而且高層建筑也正朝著更為節(jié)能、更為綠色、更為環(huán)保的方向發(fā)展，這也必將成為今后建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢。而我國建筑現(xiàn)階段在節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以及節(jié)能方案的設(shè)計工作中，依舊存在相對多的問題與不足，要求我們應(yīng)當(dāng)腳踏實地，切不可盲目跟風(fēng)，要依據(jù)我國的實際經(jīng)濟情況以及不同高層建筑的具體情況，采用更為適宜的節(jié)能技術(shù)與節(jié)能方案。在高層建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)首要考慮到建筑能耗最大的部分，即機電系統(tǒng)的節(jié)能工作，然后再全面的開展整個建筑的節(jié)能設(shè)計工作。

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