浅析高层建筑电气设计与节能

2016-10-21赵强

装饰装修天地 2016年4期

赵强

摘要：伴随着人们节能环保意识的不断提高，节能型的高层建筑电气设计将会受到越来越多人的青睐。高层建筑电气设计的节能性直接影响着高层建筑的能源消耗，必将给我国的建筑行业带来新的发展机遇。建筑电气人员在考虑满足系统用电负荷安全、可靠的基础上，提出电气节能新理念，极大地促进了建筑电气工程的发展。下面本文将从现代高层建筑电气设计的主要内容；高层建筑电气设计的节能原则；高层建筑电气设计的节能措施等三个方面加以阐述，希望能为其他有關高层电气设计与节能的研究提供参考。

关键词：高层建筑；电气设计；节能；设计原则；节能措施

前言

随着当代社会经济的快速发展和市场经济改革的不断深化，城市的发展进程速度大大加快，大量农村人口不断向城市涌进。在这种情况下，必然导致城市的人口激增，那么城市现有的住房面积不能有效满足人们的住房需求这一矛盾亟待寻求解决。如此以来，在现有土地面积固定的情况下，纵向延伸住房面积，修建高层建筑，成为缓解城市人口压力的一种有效途径。但高层建筑以其自身的高度特点，考验了建筑从业人员，对建筑工程的设计和施工都提出了更高的目标要求。建筑施工以工程设计为前提，所以，合理的建筑设计是接下来顺利开展施工的基本条件。在设计时，工程师要依据相关文件的规定，结合建筑用电设备的特点、负载容量以及供电分布等方面，自始至终本着节能的原则，进行电气设计，同时降低运营成本。

一、高层建筑电气设计

1.选择供电电源和电压

随着高层建筑规模的加大，建筑层数和建筑面积也在不断扩大。由于高层建筑对电气设备的较强依赖性，所以在高层建筑中，通常配备两个或两个以上的独立电源，来保障高层建筑供电的安全与可靠性。这些电源都是同时供电，充当彼此的备用电源，在一个电源出现故障时，其它电源不受影响，继续正常工作，以确保正常供电。为了确保楼层的稳定供电，许多高层建筑安装了发电机组，在停电时，采用发电机组发电，确保停电情况下，建筑内仍可以正常供电。

2.配电系统设计

通常来说，国内的高层建筑为了方便自动切换电压，一般都采用单母线将10 kV的标准电压进行高压分段供电。配电系统的计费方式采用的是两部电价法，对高压采用高供高计，对于低压，采取在配电系统旁安装计费表的方法进行计费，通过这两种方法，分别对高压和低压进行不同计费。

3.电气设备选型

高层建筑的特点决定着电气设备的选型，照明系统、低压配、高压开关柜等电气设备是高层建筑常见的设备。高层建筑的电气设备的选型有哪些呢？例如，高层建筑的高压开关柜要选择真空开关手车式开关柜，对于高层建筑里面的低压配电屏，应当都设计成抽屉式，而对于大容量出线，应当设计成手车式等。高层建筑的发电机组要使用燃气轮发电机，按照调光控制、灯具布置、光源等的特点进行设计，融合照明和建筑装饰，并采用高效率的电光源，从而有效降低建筑的能耗。

4.其他方面的一些设计

（1）高层建筑的防雷、接地设计。众所周知，高层建筑情况复杂，人员密集，因此高层建筑的安全尤其是建筑的防雷和接地安全显得尤为重要。在设计的过程中，应当充分结合防雷接地、工作接地和保护接地三方面的设计，选择4欧姆以下的电阻，提高高层建筑的安全性。

（2）电梯在我们的日常生活中超市、商场极为普遍，那么对于高层建筑来说，电梯设计更是无法获缺的。由于高层建筑要综合考虑设计观景梯、消防梯以及自动扶梯等多种电梯以满足人们日常生活的需要，所以高层建筑的电梯设计显得更为繁杂，对设计人员提出了新要求。因此，电气设计人员在设计高层建筑的电气系统时，要充分与建筑设计人员进行沟通，了解建筑的特点，设计出最佳的电气节能系统。

二、高层建筑电气设计的节能原则

为了保证高层建筑电气节能设计的效能，在节能设计中要遵循以下几个设计原则：

1.以功能需求为根本

任何设计包括高层建筑电气的节能设计都要以保证基本的功用为前提条件，首先在满足显色、色温、照度等条件后，建筑物内可以符合舒适卫生的要求，上下、左右运输通道的畅通，同时也要保证娱乐场所等特殊工艺用电的需求。

2.满足经济效益

节能顾名思义就是要节约能源，但节能不能没有节制，一旦超出经济技术条件允许的范围，就可能得不偿失。所以在进行节能设计过程中，要满足经济需求，要进行造价的计算，将节能设计所增加的费用从未来几年中收回来。

3.降低不必要的电能损耗

建筑电气节能的首要目的就是降低甚至避免无谓的能源损耗，在确保电气基本功能正常运转的前提下，找到多余能源损耗，采取有效措施实现节能的目标。例如电能传输过程中产生的有功损耗、变压器功率损耗等都是可以避免或者降低的，对一些需要较多、使用面广的照明设施可以通过使用先进的设施达到能耗的降低目的。

总之，高层建筑电气设计要遵循在经济技术条件的可控范围内，尽可能的减少消耗的原则。

三、高层建筑电气设计的节能措施

1.建筑配电系统和无功补偿装置的节能设计

（1）在高层建筑中，电气设计人员应当根据当前配电系统的容量、配点距离以及电气设备的特点来设计配电系统，尽量选取变配电所与负荷中心最优化距离路线，这样不但节省了电缆材料，更重要的是减少了在输电过程中的电能损耗，达到节能目的。除此以外，电气设计人员还要考虑，合理选择变压器的容量和数量，通过变压器的设计节省电能。

（2）尽量避免电容器没有放完电就进行下次充电，因为如果电容器没有放完电就进行充电，实际会造成会电能的无形浪费。

2.提高供配电系统功率因数

提高配电系统功率因数的方法有很多，如选择异步电机、使用同步电动机以及实现电力变压器轻载运行等方法都可以提高来自然功率因数。无功功率的人工补偿，设计人员在设计的过程中可以采用高低压柜集中补偿和分散就地补偿的办法，结合建筑电气设备的实际情况来进行设计。

3.减少线路电能损耗

高层建筑线路冗长、复杂，因此想要减少高层建筑电能损耗，减少线路电能损耗是其重要的一方面。设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、机械长度来进行低压线路截面选择，减少线路损耗，选用电阻率比较小的材质作为线路导线，包括铜芯导线和铝线。

4. 照明节能设计

光源是高层建筑节能的一个不容忽视的切入点，电气设计人员应该尽量的选用与场所相适应的高效光源，如室内场所照明可以使用小功率高压钠灯和荧光灯，室外照明和道路照明可以使用高压钠灯和金属卤化物灯，气体放电灯和荧光灯要注意安装电容器。

四、结束语

总而言之，在高层建筑的电气设计中，由于所涉及的电气设备种类、数量较多，线路冗长、复杂，电能耗损较多，因此在设计过程中首先要选取变电所的最优位置，其次选择合适的变压器设备，确定好导线的截面大小，另外，不要忽略照明设备的设计及选择，最终实现降低能源消耗，达到节能的目的，实现可持续发展战略目标。

参考文献：

[1]吴红升.浅析高层建筑电气设计与节能[J].中华民居（下旬刊），2013，02：20-21.

[2]俞力.高层建筑电气设计的主要内容及有关问题[J].中华民居（下旬刊），2014，09：74-75.