超高層建筑電氣節(jié)能設計技術研究

邱 婷

中冶南方武漢建筑設計有限公司 湖北 武漢 430070

湖北為貫徹國家有關節(jié)約能源、環(huán)境保護的法規(guī)和政策，改善居住建筑熱環(huán)境，提高采暖和空調的能源利用效率，依據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ134—2001，制定《居住建筑節(jié)能設計標準》標準。在超高層建筑建設中電氣設計是重要的部分，直接影響到日后超高層建筑使用中人們的生活質量，同時對超高層建筑的壽命以及安全性也是有著直接的影響，現(xiàn)階段來看，在電氣設計中若是可以實現(xiàn)電氣節(jié)能，那么就能讓資源得到有效節(jié)約，節(jié)能設計已經(jīng)是如今電氣設計中不可忽視的內容，對超高層建筑業(yè)的整體發(fā)展也是有著一定的挑戰(zhàn)性，成為超高層建筑領域的主要發(fā)展方向。

1 電氣節(jié)能的意義

電氣節(jié)能是國內超高層建筑業(yè)高度關注的問題，可持續(xù)發(fā)展是超高層建筑業(yè)發(fā)展的重要理念，同時也是國家提倡的戰(zhàn)略。國內人口數(shù)量龐大，雖然地域遼闊，各類資源都比較豐富，但是人均能夠擁有的資源并不多。而且一直以來國內人口都是在快速增長中，增加了對各類資源的消耗。我國入世后，綜合國力以及經(jīng)濟實力都是在顯著提升，超高層建筑業(yè)更是實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，在國內經(jīng)濟中的地位是不可忽視的，在實際施工有著嚴重的資源浪費的問題，對資源的節(jié)約以及環(huán)境保護都是造成負面影響。因此需要加強電氣節(jié)能在超高層建筑設計中的有效應用。

2 超高層建筑電氣節(jié)能設計的原則

2.1 滿足超高層建筑基本功能

現(xiàn)階段國內的各類資源面臨著非常嚴峻的局面，已經(jīng)引起了國家的關注，節(jié)能減排成為各行業(yè)發(fā)展的重要要求，為了實現(xiàn)對資源的節(jié)約，促進經(jīng)濟的快速進步，電氣節(jié)能已經(jīng)是一種必然的趨勢，積極對節(jié)能技術進行運用，在各領域普及節(jié)能技術，這是非常重要的舉措。在超高層建筑施工中實現(xiàn)電氣節(jié)能也是受到國家以及行業(yè)的重視，電氣設計中實現(xiàn)對節(jié)能技術的有效使用，可以促進超高層建筑項目在經(jīng)濟效益以及生態(tài)效益兩個方面的實現(xiàn)，順應新時期的行業(yè)要求，不僅僅是對電能的節(jié)約。對環(huán)境的保護，也是為經(jīng)濟進步以及社會建設提供新的發(fā)展動力。

我國可以說是世界人口大國，在實際發(fā)展的過程中，人均資源占有量會相對比較少。在此情況下，就會擁有社會經(jīng)濟良好發(fā)展的機會。同時，在當前的模式下，城市化進程在不斷加快，隨之人民的生活水平也在提高。這樣，就需要超高層建筑行業(yè)在實際發(fā)展的過程中對自身提出更高的要求，以此迎合社會的實際需求。但是，這其中必然會出現(xiàn)很大程度的耗能。通過詳細的調查和分析得知，超高層建筑行業(yè)的能源消耗和資源的持續(xù)發(fā)展之間出現(xiàn)了很大的問題，即出現(xiàn)了背離的現(xiàn)象。從超高層建筑行業(yè)角度重復，超高層建筑電力設備的耗能就擁有了比較大的比例。相關技術人員在實際開展工作的過程中只有充分的認識到超高層建筑電氣技能設計的重要性，并對設計實施良好的行動，才會在激烈的市場競爭中穩(wěn)定立足。

電氣節(jié)能的設計是需要推行的，但是要在滿足超高層建筑各方面基本功能的前提下，如超高層建筑需要保持足夠的照明條件，超高層建筑內的樓道需要保持暢通，基本正常的用電需要保持供應，現(xiàn)代化工藝的要求也要進行滿足，尤其是很多的娛樂場所，照明系統(tǒng)要進行獨特設計，讓亮度達到一定的程度。因此電氣節(jié)能是一種一定要圖形的設計理念，但是基本的功能還是要保持的。

2.2 充分考慮經(jīng)濟效益

綠色和節(jié)能是我國的基礎國策之一，同時也是超高層建筑電氣設計過程中應該著重關注的一個重要原則。通過對工業(yè)的耗能研究得知，在超高層建筑設計的過程中會出現(xiàn)很大的耗能，應該重點對超高層建筑電氣技能設計進行完善和整合。從整體上出發(fā)，對超高層建筑電氣設備進行詳細設計和分析。針對超高層建筑系統(tǒng)應該從節(jié)水、節(jié)材和節(jié)地等層面進行重點整合。電氣節(jié)能是結合具體的國情來進行推行的，在超高層建筑設計中對電氣節(jié)能進行推進，也要考慮到經(jīng)濟上是否能達到一定的效益，避免在超高層建筑設計中對電氣節(jié)能的盲目應用，若是單純?yōu)榱斯?jié)能造成資金上的過度消耗。讓運行的成本增加，這樣的設計成果也是失敗的。

通常情況下，在實際進行超高層建筑電氣技能設計的過程中，應該重點關注以下幾點原則：第一，要迎合超高層建筑物的實際運用需求。首先，要求電氣技能技術以滿足燈照、顯色和舒適度等為前提。同時，這些內容也是超高層建筑電氣的作用展現(xiàn)。第二，要對經(jīng)濟作用進行充分的分析。從超高層建筑電氣設計角度出發(fā)，在實際設計過程中出現(xiàn)的成本不能被我們所忽視。在進行設計時就要掌控在一定的經(jīng)濟范圍之內。這樣，通過技術對成本進行更好的補充。第三，應該合理運用先進的技術。節(jié)能設計的根本點就是運用新型的技術去補充那些沒有必要的能耗。在現(xiàn)階段，很多超高層建筑電氣的設計和功能需求之間并沒有展現(xiàn)出很大的聯(lián)系。因此，運用先進技術便可。

2.3 減少不必要的能源耗費

對超高層建筑的建設來說，樓層的高度是最需要考慮的問題，同時其中的人員更多，因此，往往需要消耗大量資源來維持高層的運行。但是在實際運行中很多能源消耗其實是不必要的。為了將這一問題針對性解決，需要對超高層建筑中的資源使用實際情況進行調查，對各個環(huán)節(jié)的資源利用進行全面地掌握，然后運用先進的技術減少各類不必要的消耗，在不影響其功能發(fā)揮的基礎上。要減少各類設備，實現(xiàn)對能源消耗的有效降低。

在超高層建筑電力設備運行的過程中，電氣技能設計是比較關鍵和基礎的。在此情況下，應該遵循相關的基礎設計規(guī)范，以此實現(xiàn)超高層建筑設備的穩(wěn)定運行。同時，以國家的相關標準為基礎。在實際進行設計的過程中，應該從高效和節(jié)能設備的運行方式出發(fā)。在現(xiàn)階段，我國的超高層建筑電氣設計中出現(xiàn)了很多的問題，比如電路材質、長度和設備選擇等。在面對這些問題的時候，就應該對節(jié)能措施進行重點規(guī)劃，同時運用新技術，對新產(chǎn)品進行完善開發(fā)。

3 超高層建筑電氣節(jié)能設計技術的應用策略

3.1 配電系統(tǒng)中節(jié)能技術設計

配電系統(tǒng)是超高層建筑中非常關鍵的部分，在整個電氣系統(tǒng)中也是至關重要的。對配電系統(tǒng)進行科學的設計，對系統(tǒng)的容量精確計算，對供電半徑及供電線路路由進行合理的規(guī)劃，以盡量縮短變配電所到用電末端的供電距離。這樣就能節(jié)約輸電材料，減少資源消耗，同時減少輸電中不必要的電能消耗，讓電氣節(jié)能的效果發(fā)揮出來，設計人員還要適當運用電源變壓器，對其數(shù)量以及容量進行合理選擇，對變壓器結構進行合理設計，也是可以讓電氣節(jié)能的效果更加顯著。

從超高層建筑電氣供電配電系統(tǒng)角度出發(fā)，想要更好的開展節(jié)能措施就應該對其運行和轉化過程的耗能進行降低。另外，還需對故障的發(fā)生幾率進行降低，最終提升其可靠性，展現(xiàn)出比較高的配電效率。在開展配電節(jié)能設計的過程中應該把供電的部分情況進行詳細掌握，要關注供電的具體分布狀況和實際的運行距離。同時，還應該把設備的負荷和自身特點考慮進去。另外，在超高層建筑節(jié)能設備正常運行的背景下，還應該對線路的相關系統(tǒng)進行重點簡化和分析。一般情況下，供電的地方和負荷中心之間應該擁有比較大的距離。主要是因為其會影響到線路路徑的耗材。在此，值得我們關注的是，在進行變壓器選擇的過程中，應該運用那些高效節(jié)能型的。于此同時，風機和電梯等都是節(jié)能設計過程中不能忽視的重要內容。在保證節(jié)能設計完善的情況下，可以對相關的供應廠家進行嚴格要求，最終落實節(jié)能設計[1]。

3.2 照明系統(tǒng)節(jié)能設計

在超高層建筑中照明系統(tǒng)也是非常關鍵的。白熾燈比較簡單和安全，維護也是非常便捷，但是發(fā)光率并不高，與電氣節(jié)能是不符合的。因此，在實際設計中，光源還是要以高效率為原則。在室內主要是運用小功率熒光燈以及LED節(jié)能燈。另外就是在室外以及道路上，則是可以用高壓鈉燈以及金屬鹵化物燈。若是說過氣體放電燈以及熒光燈，就要裝置電容器，另外就是超高層建筑內還是要盡可能實現(xiàn)對自然光的有效利用，靠近室外的位置對自然光可以進行合理使用[2]。

第一，運用比較合理的節(jié)能光源。通常，在超高層建筑電氣節(jié)能設計的過程中，處于重要地位的就是設計環(huán)節(jié)?？偟膩碚f，照明的用量是比較大的，設計的領域也比較寬。在這樣的情況下，進行設計的過程中就應該融合多種因素，重點關注技術因素。在此，就應該從超高層建筑自身的實際需求為出發(fā)，對照明的光源進行重點決策。第二，應對自然光進行合理的運用。經(jīng)過我們詳細的分析，得知自然光是最為環(huán)保和節(jié)能的。同時，自然光還具有很大的優(yōu)勢，能夠擁有充足的資源。因此，把人工照明的形式和自然光照明的形式結合在一起，就構成了照明節(jié)能的重要手段。第三，要對照明工具進行優(yōu)化。在運用了比較合理的照明光源的前提下，只有運用良好的照明工具，才會展現(xiàn)出光的最大作用。一般情況下，在進行照明工具選擇的過程中，應該運用那些容易清潔和更換的。另外，在運用的時候，還應該對點燈的實踐進行監(jiān)控。第四，要對新型的光源進行推廣和升級。關注日常的維護和養(yǎng)護。新型的光源會產(chǎn)生比較小的污染，還會提升運用的效率。最終也推動節(jié)能設計的應用發(fā)展。

3.3 降低線路和產(chǎn)品電能浪費

在超高層建筑能耗之中，比較重要的一個部分就是超高層建筑電氣能耗。同時，在當前我國的資源比較缺乏，在如此狀況下，人們逐漸認識到了節(jié)能的重要性和價值。從某種程度上來說，在針對超高層建筑電氣節(jié)能進行設計，為會促進社會和民聲的發(fā)展和進步。針對這個十分重要的問題，則需要對超高層建筑電氣節(jié)能的必要性進行重點分析和研究。同時，還應該關注超高層建筑電氣技能設計的基本規(guī)范和原則。在此基礎上，更好的對超高層建筑電氣節(jié)能設計進行落實。

線路中也是會產(chǎn)生一定的電能消耗，這也是與電氣節(jié)能不符合的一個地方。設計人員在展開電氣節(jié)能設計的時候，需要對線路耗能的情況加強重視。結合機械的長度以及發(fā)熱，需要選擇更多的低壓線路，同時要降低線路中出現(xiàn)的能耗。另外就是選擇一些電阻小一些的材料，這些材料作為導線的話，可以讓能耗進一步降低，也是一種電氣節(jié)能的設計。

3.4 提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

這種方法也是可以讓電能得到有效節(jié)約。要想實現(xiàn)這種效果，可以選擇合適的異步電機?；蛘呤怯猛诫妱訖C，或者是實現(xiàn)變壓器的輕載運行，都是可以實心這樣的設計目標。設計人員可以選擇一些高低壓柜，無功功率集中或者分散實現(xiàn)人工補償，但是這種方式還是要結合高層超高層建筑的一些設備設計情況，來實現(xiàn)合理地設計。同時在電氣節(jié)能的設計中，要實現(xiàn)三相負荷盡量處于平衡的狀態(tài)，用合理的方式讓設備功率因數(shù)提升[3]。

3.5 動力系統(tǒng)節(jié)能設計措施

在超高層建筑節(jié)能設備運行的過程中，動力系統(tǒng)中的核心部分就是電動機。這把電能轉變成機械能的時候，高效節(jié)能的電動機往往會擁有比較低的損耗。因此，在實際進行選擇的過程中，就應該結合工作的場地和用途。通常情況下，會面臨著比較多的產(chǎn)品選擇，想要對其進行合理配置，就應該防止出現(xiàn)大小不一的現(xiàn)象，出現(xiàn)不匹配的問題，也就是不能出現(xiàn)電機設備自己空轉的問題。此外，電動機的啟動具體形式也會對最終的節(jié)能效果產(chǎn)生很大的影響。在現(xiàn)階段，受到人們重點關注的自行速度調節(jié)電動機和節(jié)能熱潮之間能夠相吻合。在進行調度的過程中，籠型的電動急救會對對接形式進行調節(jié)，以此提升自身的工作效率和穩(wěn)定性。最終就會更加簡單的進行操作。

3.6 智能系統(tǒng)對電氣節(jié)能的幫助

現(xiàn)代超高層建筑關于電氣設計方面節(jié)能和綠建的要求越來越高，隨著科技不斷發(fā)展，節(jié)能的技術和手段也日益更新。第一，可以通過能耗計量系統(tǒng)，對冷熱源用電、照明用電、插用電、動力用電、熱水用電及特殊用電、變壓器低壓側出線回路進行計量，以此來收集各能耗數(shù)據(jù)；第二，利用建筑設備管理系統(tǒng)，對所有的用能設備進行監(jiān)控管理，包含對大樓的照明、空調以及用水等；第三，通過智能管理平臺軟件分析收集的用能數(shù)據(jù)，給出用能分析結果和建議，長期高效的提高大樓內能源的利用率。

4 結論

綜上所述，電氣節(jié)能是如今超高層建筑設計中非常重要的要求，也是整個超高層建筑業(yè)未來的主要發(fā)展方向，現(xiàn)階段來看電氣節(jié)能要想順利實現(xiàn)，還是有著諸多的困難是需要克服的，而如今超高層建筑規(guī)模在擴大，需要在電氣節(jié)能方面加強設計理念以及技術的更新。我們可以十分清晰的看出，超高層建筑節(jié)能設計過程中展現(xiàn)出了十分明顯的系統(tǒng)性。但是，其工作環(huán)境往往是比較繁瑣的。在這樣的情況下，進行超高層建筑電氣設計的過程中應該積極結合多個因素。同時，要與我社會節(jié)能的發(fā)展步伐相吻合。在此，我們充分認識到了超高層建筑電氣節(jié)能的重要性，在實際進行設計的過程中應該以具體的原則和規(guī)范為出發(fā)點，為推動超高層建筑電氣節(jié)能設計的穩(wěn)定運行奠定堅實的基礎。通過對照明、動力系統(tǒng)節(jié)能設計等工作的順利開展，更好的優(yōu)化超高層建筑電氣節(jié)能設計。