高層建筑電氣設計與節能探討

孫 宇 魁

(山西省華城建筑設計公司，山西 太原 030013)

高層建筑電氣設計與節能探討

孫 宇 魁

(山西省華城建筑設計公司，山西 太原 030013)

闡述了高層建筑電氣設計的特點及主要內容，根據建筑電氣設計的節能原則，提出了高層建筑電氣設計的節能措施，為今后高層建筑的電氣設計提供了有效的參考依據。

高層建筑，電氣設計，節能，配電系統

0 引言

高層建筑的整體施工與設計都具有比較高的要求。尤其在當下綠色環保理念的倡導下，高層建筑的設計和施工應該堅持環保節能的原則，引領建筑行業的發展。高層建筑的電氣設計要求設計人員需要結合具體建筑物的特點，進行科學合理的電氣規劃設計，在整個設計過程中采取有效措施，保證電氣設計的合理性和科學性。

1 高層建筑電氣設計的特點

高層建筑的電氣設計一般包括電梯設施、制暖和制冷設施、排水設施等方面的內容。一般情況下，高層建筑的使用功能不同，對電量的損耗存在較大的差異，其具體的電氣設計也會不同。但總體來講，高層建筑的電氣設計中，由于電量的損耗較大，在整個電氣設計的過程中，還要考慮到電梯、應急照明等設施的獨立電源控制問題，防止緊急情況的發生[1]。

2 高層建筑電氣設計的主要內容

高層建筑的電氣設計是整個建筑工程的重要內容，隨著現代化設計的不斷擴大，在高層建筑的電氣設計中要考慮更多的因素，確保設計的合理性和科學性，使得整個電氣設計具有安全性和可靠性。一般來講，高層建筑的電氣設計包括選擇合適的供電電源和電壓、設置合理的配電系統、選用恰當的電氣設備等三個方面的內容。

2.1 選用合適的供電電源和電壓

高層建筑的面積普遍較大，樓層較多，因此，在其龐大的建筑系統中，要設置兩個或兩個以上的獨立電源，只有這樣才能保證整個建筑的正常用電。一般情況下，高層建筑中的大多數電源都會用時供電，而且會有備用的電源[2]。在當下的很多高層建筑中，也存在沒有發電機組，但在停電的情況下，也會自發的進行供電，例如照明、電梯設備、消防設備等方面的正常供電。相關的高層建筑設計規范和標準規定，高層建筑的標準電壓等級要達到10 kV，在具體的電氣設計過程中，要根據實際情況對具體的電力

負荷進行仔細的計算，確保電力設計的合理性。

2.2 設計科學的配電系統

高層建筑中的供電異常復雜，通常情況下會按照國家的標準電源進行同時供電(具體標準詳見表1)，采用母線進行高壓的分段，能實現整個電壓的自動切換。電力設計中配電系統的計費一般采用高供高計，會配置相應的計費電度表。結合具體的供電方式選擇采用兩種電價法，使供電計費逐漸合理化[3]。要將高層建筑的單臺變壓器的容量控制在1 000 kV·A以上，對于容易發生電流短路的現象，則可以使用聯絡開關，對電流的輸送進行有效的控制。

表1 低壓配電系統以及其適用的范圍

2.3 選擇恰當的電氣設備

眾所周知，在高層建筑中一般設置的電氣設備較多，具體包括低壓配電屏、電力變壓器、高壓開關柜、應急發電組、照明系統等。高壓開關柜一般會采用真空開關的手車式開關柜，將配電設備安置在地下室，使其具有一定的穩妥性。使用抽屜式的方式來設計低壓配電屏，然而對于大容量的開關要使用手車式的方式進行設置。對于電力變壓器，要避免油浸電力變壓器的使用，預防火災的發生。在建筑應急發電機組中，燃氣輪發電機的應用較為廣泛。在電氣設計的過程中，要選擇恰當的電氣設備，根據實際情況調整好照明光源的設計方案，優化整個電氣設計。

3 高層建筑電氣設計的節能原則

在人口急劇增加，工業快速發展的背景下，能源的消耗逐漸擴大，能源危機步步逼近。在建設環境友好型、資源節約型社會的理論指導下，我國各行各業的發展都提出了環保節能的口號，特別是對電能的節約。建筑電氣設計中的節約原則可以指導電氣設計的整個方案實施，使整個高層建筑的電氣設計更加科學合理。高層建筑電氣設計的節能原則有以下三點。

3.1 保證高層建筑的各項功能

具體的電氣設計要滿足照明的亮度、色溫等指標，對空調的溫度也要進行適當的調整，使其達到舒適的狀態。滿足各方面運輸通道的暢通，對具體的工藝要求，如娛樂場所的電氣設施、展廳的工藝照明和日常的電力用電都要進行合理的安排和設置，保證其功能的正常使用[4]。另外，高層建筑中的電氣設備較多，具體的功能使用在不同的情況下，會具有不同的特點，要能夠保證在任何情況下，必要的電氣設備的功能都要得到完善，確保整個電氣設計的安全性和可靠性。

3.2 綜合考慮實際的經濟效益

高層建筑的電氣設計節能要按照國家的相關標準，考慮具體的經濟效益。不能因為節能的需求，而忽略一些必要的設計標準，造成不安全事故的發生，消耗大量的投資，一定程度上增加了運行的費用。另外，應該加大對部分節能之外的投資，在較短的時間內將節能消耗的費用進行回收。

3.3 節省無意義的能量消耗

高層建筑中需要消耗大量的能源，才能保證日常的各項運轉。在這過程中，很多能源的消耗是沒有實際意義的。因此，為了避免這種無意義的能源消耗，要對高層建筑中的能耗情況進行調查，并做出詳細的記錄，對細節性的能耗進行科學的管理，盡量消除不必要的能源消耗。另外，可以采用先進的科學技術進行電氣設計，減少能源的消耗。但降低能源消耗的前提是不影響高層建筑物中的任何一項功能。

4 高層建筑中電氣設計的節能措施

了解高層建筑中電氣設計的特點，明確整個電氣設計的主要內容，為高層建筑的電氣設計提供有效的參考。在節能環保理念的倡導下，高層建筑的電氣設計也力求通過堅持一些節能原則，尋找電氣設計的節能措施，創建資源節約型的高層建筑電氣設計理念。根據筆者多年的經驗，提出以下高層建筑中電氣設計的節能措施。

4.1 對配電體系與無功補償裝備進行節能設計

根據高層建筑中的電氣設施特征以及配電體系的總體設計要求，對配電體系進行合理的設計，要將荷載中心與變配電所的距離拉近，在節約電纜材料的同時，也能有效降低電能的耗費，通常情況下，設計人員可以對變壓器的數量或容量進行合理的選擇。由于變壓器會隨著氣候的變化而出現一些相應的變化，因此，可以依據這樣的特點，來減少電能的耗費，使整個電氣設計具有節能的作用。

4.2 提升供配電系統功率因數的措施

首先，要想不斷提升供配電體系功率因數，就應該提升自然功率的因數。并將通過調整工藝流程，來完善和改進設備的運行情況，運用同步電動機從而實現電力變壓器輕載運行。

其次，在設計的過程中，設計人員根據實際需求，進行調整和側重設計。可以通過在設備中使用并聯電容器和人工補償等補償設施來減少無功功率的耗費[5]。也可以在設計中應用集中補償和高低壓柜封三補償的設計方式來減少無功功率對配電系統的耗費。

最后，可以在設計中應用提升電動機工作成效與功率因數的原理，來實現電動機的節能設計，從而有效的提高電動機的總體工作成效，并降低電能損耗。

4.3 有效降低電氣設計中的線路電能損耗

在高層建筑的電氣設計中，線路的電能損耗是極為重要的方面，需要根據機器的長度、發熱情況、電壓等等情況，優化線路電能的耗費問題，選擇低壓的線路截面，從而有效地減少線路的電能損耗。在具體的布線過程中，不要走彎路，或者是回頭路，應該將荷載的中心和變壓器相互靠近，拉近供電距離，從而減少線路的能量消耗。

除此之外，設計人員在設計的過程中，要盡量增加導線的橫截面，使用較長的電路來確保穩定的載流量和電壓。可以在降低線路能耗費用的過程中，使火災發生的系數降低，提升高層建筑電氣設計的整體供電質量，達到節能環保的目的。

5 結語

在現代化的高層建筑電氣設計中，要掌握具體的設計內容，對節能設計方面的措施進行不斷的優化，促進高層建筑電氣設計的不斷發展。

[1] 劉秉清.高層建筑電氣設計及節能措施.通訊世界,2015(5):116-117.

[2] 王湘紅,覃德金.高層建筑電氣設計與節能.中國房地產業,2015(9):159.

[3] 常樂民.高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則.科技致富向導,2012(36):229,257.

[4] 陳奇兵,岳 輝.高層建筑電氣設計的內容與節能探討.門窗,2012(10):61-64.

[5] 李文會,李啟林,楊殿玉.淺談高層建筑的電氣設計與節能.農村電氣化,2013(S1):100-101.

Discussion on high-rise building electrical design and energy saving

Sun Yukui

(ShanxiHuachengArchitecturalDesignCompany,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics and main contents of high-rise building electrical design, cleared the energy saving principles of building electrical design, combining with the practical experience, put forward the energy saving measures of high-rise building electrical design, provided effective reference basis for future high-rise building electrical design.

high-rise building, electrical design, energy saving, distribution system

2015-09-18

孫宇魁(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0191-02

TU855

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