高層建筑電氣設(shè)計(jì)及節(jié)能措施

張卓

摘要：最近幾年，我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，城市住房用地愈發(fā)緊張，不止大城市一座座高樓拔地而起，在中小型城市中，高層建筑數(shù)量逐年攀升。高層建筑相對(duì)于普通建筑而言，其結(jié)構(gòu)和功能更加豐富、復(fù)雜，與此同時(shí)，人們開(kāi)始集中使用電梯、中央空調(diào)等大型電氣設(shè)備，社會(huì)各界越來(lái)越重視和關(guān)注高層建筑電氣設(shè)備的可靠性和安全性。本文重點(diǎn)分析了高層建筑電氣設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和不足，并提出了切實(shí)可行的節(jié)能措施，旨在為業(yè)界人士提供一定的借鑒參考。

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

因?yàn)楦邔咏ㄖ哂幸欢ǖ奶攸c(diǎn)，因此，高層建筑的電氣設(shè)計(jì)極其復(fù)雜。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須全面考量其特點(diǎn)，遵守相應(yīng)原則，關(guān)注它的節(jié)能效果，從而有效降低電氣運(yùn)行期間的電能消耗，進(jìn)而大大節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

其中日常生活中經(jīng)常用的電梯設(shè)備、制冷設(shè)備以及給排水設(shè)備等都與高層建筑電氣存在一定聯(lián)系。另外，高層建筑的使用功能存在差異，導(dǎo)致電量發(fā)生變化，但是總體來(lái)說(shuō)，電能消耗非常巨大，高層建筑的應(yīng)急照明、電梯等用電器都需要擁有獨(dú)立的電源，用于應(yīng)急儲(chǔ)備。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

2.1 考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

相關(guān)人員需要從實(shí)際經(jīng)濟(jì)收益角度出發(fā)，科學(xué)合理進(jìn)行高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要考慮國(guó)情，不能因過(guò)度重視節(jié)能而投入大量資金，增加項(xiàng)目運(yùn)行成本，加大節(jié)能設(shè)計(jì)的投入，使之在未來(lái)幾年內(nèi)得以回收。

2.2 有效降低不必要的消耗

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)需要有效降低不必要的電能消耗，在充分掌握建筑物功能的同時(shí)，系統(tǒng)分析比較那些電能消耗是贅余的，同時(shí)進(jìn)一步探究如何快速達(dá)到節(jié)能效果，比如引入先進(jìn)的照明設(shè)施來(lái)有效降低變壓器和照明設(shè)施等用電器的功率損耗。

3 高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 電源電壓的合理選擇

如今，高層建筑物越來(lái)越多，而且建筑面積越來(lái)越大，設(shè)計(jì)期間，一定要確保供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，因此，建設(shè)方一般采用雙電源供電。當(dāng)遇到突發(fā)情況或者電源故障時(shí)，可以切實(shí)保障整個(gè)供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，從而不會(huì)影響到整個(gè)高層建筑的正常供電。假設(shè)高層電源突然斷電，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)很多不便，因此，建筑設(shè)計(jì)期間，為了保證高層建筑始終用電正常，必須采用雙電源供電，從而確保高層建筑用電穩(wěn)定。

3.2 合理選擇電氣設(shè)備

由于高層建筑面積大，層數(shù)多，高層建筑集中使用的電氣設(shè)備越來(lái)越多，比如照明系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)柜等。必須要結(jié)合高層建筑物實(shí)際特點(diǎn)，來(lái)合理適合的電氣設(shè)備，比如高效率光源等。確保使用的電氣設(shè)備可以在該高層建筑中發(fā)揮最大的作用。此外，設(shè)計(jì)人員還需要注意三個(gè)要點(diǎn)：①在選擇高層建筑的高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，要注意盡量選擇真空開(kāi)關(guān)手車(chē)式的開(kāi)關(guān)柜;②低壓配電屏要 盡量選擇抽屜式的;③在供電電源滿(mǎn)足不了雙電源要求或者有特別重要的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)配備發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。

3.3 科學(xué)設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國(guó)高層建筑通常使用單母線進(jìn)行高壓分段處理，電源電壓為10KV，能夠自動(dòng)切換分段母線。此外，配電系統(tǒng)可以分開(kāi)計(jì)算低壓和高壓的費(fèi)用，即低壓計(jì)費(fèi)一般利用配電系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)表，高壓則利用高供高計(jì)。高層建筑的配電系統(tǒng)必須符合科學(xué)性和合理性，實(shí)現(xiàn)分開(kāi)供電，同時(shí)結(jié)合能源消耗大小來(lái)不斷完善配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)而最大限度地節(jié)約能源消耗。

4 高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

4.1 漏電開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)選擇問(wèn)題

在保障高層建筑安全中，電氣設(shè)計(jì)占據(jù)著至關(guān)重要的作用，所以，設(shè)計(jì)期間，必須遵從一定的原則。當(dāng)務(wù)之急是漏電電流的選擇和動(dòng)作時(shí)間的配合，設(shè)計(jì)期間，必須要考慮高層建筑電源特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。假如供電電源電壓為380V，建議此時(shí)需要選擇三相四極電漏電保護(hù)器;而假如供電電源電壓是單相電源，且為220V，建議相關(guān)工作人員選擇單相二極漏電保護(hù)。

4.2 建筑物電氣線路的接地保護(hù)

在設(shè)計(jì)高層建筑電氣系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)考慮到接地問(wèn)題，系統(tǒng)接地可以有效預(yù)防很多人身傷害。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，室外照明系統(tǒng)通常都會(huì)做接地處理，主要目的是預(yù)防燈具保護(hù)罩破損后，可能發(fā)生的觸電問(wèn)題。金屬外殼是燈具接地的主要方式。

5 高層建筑電氣節(jié)能技術(shù)措施

5.1 不斷優(yōu)化高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位有必要要求設(shè)計(jì)人員提供電氣工程符合性計(jì)算書(shū)和技術(shù)措施。此外，在優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要堅(jiān)持人本理念，注重施工團(tuán)隊(duì)和業(yè)主之間的有效溝通，認(rèn)真調(diào)查施工現(xiàn)場(chǎng)情況，充分考慮工程實(shí)際情況，切實(shí)保障設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到電氣系統(tǒng)負(fù)荷要求，同時(shí)滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)、功能要求。此外，目前，高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的節(jié)能新技術(shù)包括冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)、太陽(yáng)能以及風(fēng)能等。高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位必須要全面掌握和了解各種建筑電氣節(jié)能技術(shù)，通過(guò)引入先進(jìn)的電氣技術(shù)，來(lái)取得良好的社會(huì)收益和經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 合理選擇變壓器的型號(hào)和規(guī)格

在高層建筑電氣工程中，變壓器的阻抗作用會(huì)消耗大量電能，造成一定的資源浪費(fèi)，為了有效避免多余能耗，工作人員可以充分利用變壓器負(fù)載率來(lái)降低能耗。然而，此方法的不足之處在于增加了資金投入。變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)是通過(guò)降低變壓器的功率損耗來(lái)有效提升變壓器的運(yùn)行效率。值得注意的是，設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮各季節(jié)、時(shí)段負(fù)荷變化，提前做好調(diào)整和布置，配電變壓器的中高壓側(cè)應(yīng)盡量形成環(huán)網(wǎng)，這樣可以有效保證供電不受影響。因季節(jié)性變化，建議工作人員通過(guò)并聯(lián)運(yùn)行來(lái)有效降低功率損耗。值得注意的是，并聯(lián)運(yùn)行不適用于晝夜負(fù)荷變化的響應(yīng)，因?yàn)榇朔椒ㄔ跁円关?fù)荷變化中的應(yīng)用，會(huì)增加變壓器的投切次數(shù)和檢修次數(shù)。此外，為了使變壓器節(jié)能效果達(dá)到最佳，必須科學(xué)選擇變壓器容量。當(dāng)多臺(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際負(fù)荷合理確定變壓器數(shù)量，從而最大限度地控制變壓器損耗。由于變壓器容量大，需要合理分配負(fù)荷，選擇大容量變壓器，以減少變壓器數(shù)量。同時(shí)，變壓器應(yīng)盡可能靠近負(fù)荷中心，通過(guò)縮短供電距離來(lái)降低功率損耗。

5.3 科學(xué)選擇電纜與電線

高層建筑電氣工程中，輸入電能的4%損耗在照明線路上。線路中的電阻，工作期間，會(huì)通過(guò)電流產(chǎn)生電阻損耗及電壓降，此外，導(dǎo)線的橫截面積、長(zhǎng)度等都會(huì)影響線路損耗。建議相關(guān)工作人員從以下幾方面著手降低線路損耗：一是，縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度。在高層建筑的線路分布中，盡可能地選用直線線路，減少回頭線的使用;二是增加導(dǎo)線的橫截面積。在選擇線芯材料時(shí)，需要遵從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。在滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地降低費(fèi)用，這樣，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，而且還注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在設(shè)計(jì)高層建筑電氣時(shí)，相關(guān)工作人員一定要遵從安全、環(huán)保、節(jié)能和高效的設(shè)計(jì)原則，根據(jù)高層建筑自身實(shí)際設(shè)計(jì)特點(diǎn)，從眾多變壓器設(shè)備中，則擇選出最佳的電氣系統(tǒng)，不斷完善高層建筑線路設(shè)計(jì)，深入挖掘和研究有效降低高層建筑能耗的方法，從而更好促進(jìn)城市長(zhǎng)足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]粟宇.超高層建筑的電氣設(shè)計(jì)探析[J].工程技術(shù)研究 ，2017，（8）：185+190.

[2]閻桂郁.建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)北海出版社， 1996.

[3]馬利輝.淺談建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].黑龍江科技信息， 2011（8）.

[4]葛維雅，張朋博.高層建筑電氣設(shè)計(jì)及節(jié)能措施解析[J].工程技術(shù)：引文版 ，2016（19）.

[5]趙青娟.建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施[J] .山西建筑， 2011（36）.