高層建筑電氣節能設計分析

劉明亮

摘 要：當前我國經濟社會處于快速發展的新形勢下，經濟發展與能源緊張的矛盾日益激化，這也使節能成為當前國民經濟發展的重要問題。在當前社會整體能耗總量中，建筑能耗占有較大的比例，特別是現代建設中電氣系統的耗能比例更大。高層建筑已成為當前城市發展過程中重要的建筑形式，其不僅高度較大，層數較高，而且功能和結構都具有復雜性，對于電氣系統的消耗量也較大，所以需要進行合理的設計，達到節能降耗的目的。文章對于高層建筑電氣設計的原則以及設計中的注意要點進行了分析，對于促進高層建筑電氣設計的發展水平具有重要的意義。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；原則；節能設計

前言

在高層建筑中，由于受到自有的特點影響，在電氣系統運行的過程中消耗較大。因為高層建筑的結構比較復雜，單位面積的層數較多，所以在日常運行的過程中，需要大量電氣設備的運轉，在照明系統、消防系統以及各種電氣設備的設計方面，需要進行科學合理的方案設計，達到節能降耗的目的。所以在進行電氣設計的過程中，需要對高層建筑的結構特點、用途以及性能要求進行詳細的分析，對周圍的環境特點進行評估，然后有針對性的進行設計，以此完成電氣系統的節能設計。

1 高層建筑電氣節能的重要性

在市場經濟快速發展的過程中，對于能源的消耗也日漸增長，不僅造成了極大的環境問題，同時也成為了社會正常運行的負擔，所以在能源的供需方面出現了矛盾，節能能源刻不容緩，已經成為全社會共同關注的話題。在高層建筑設計中，電氣系統的能源消耗占據了很大的比例，而在以往的建筑電氣設計中，并沒有認識到電氣節能設計的重要性，只是一貫的憑借以往的經驗和套路進行設計，在建筑投入使用后，才發現電能的消耗量巨大，但是已經無法改變。在人們的物質生活逐漸提升的背景下，日常生活中所使用的大功率電器不斷增多，而高層建筑在照明系統以及消防系統方面的能耗也日漸提升，所以在整個高層建筑運行的過程中，還會因為電氣系統設計的不合理而導致額外的電能損耗，這在能源日益匱乏的當代社會已經成為較為嚴重的話題，所以高層建筑電氣節能設計具有非常重要的意義。

2 高層建筑電氣節能設計原則

在高層建筑電氣設計過程中，要想達到節能降耗的目的，就需要遵循一定的設計原則。不僅需要設計人員具有較高的專業水平，并且還需要加強對細節的關注，從而保證整體設計的水平。

2.1 功能性原則

電氣系統的設計要滿足高層建筑基本功能的運轉，包括日常照明、溫度、通風以及各種電器設備的正常用電需求，所以滿足功能性需求是需要遵循的最為基本的設計原則，由此才能進行下一個環節的設計。

2.2 經濟性原則

由于高層建筑的層數較多，結構復雜，所以對電氣設備的需求量較大，不僅在采購成本方面會產生一定的壓力，并且在大部分電氣設備同時運轉時也會造成極大的電能消耗。所以說在進行電氣設計時，在滿足基本功能運轉的基礎上，還要重視經濟性原則，一方面考慮電氣設備的采購成本，另一方面考慮共同運轉時對各部分電氣設備造成的負荷，避免超限運轉而造成安全事故，從而更好地協調電力供應與電氣節能之間的關系。

2.3 節約性原則

在以往的電氣設計中，存在很多無謂的電能消耗，有些是可以通過使用先進的電氣設備而達到節能目的的。先進電氣設備的應用，可能在先期投入的資金較大，但是從長遠的角度來講，會節能大量的電能。還有變壓器的功能損耗、傳輸線路的有功損耗以及照明系統等，都可以通過先進的技術和設備來進行改善，從而達到節能降耗的目的。

3 高層建筑電氣節能設計要點

3.1 變電所位置的選擇

高層建筑因為樓層多，負荷分散，為保證配電干線最大電壓不超過允許值，減少電能損耗，降低大截面電纜用量，變配電室的位置選擇十分重要，應盡量靠近負荷中心，一般變電所的位置有以下幾種設置方式：將變壓器設在地下室或輔助建筑物內；在地下室內和最高層設置變壓器；分別在地下室、最高層和中間層設置變壓器；僅在中間層設置變壓器；主變壓器分設在底層與上部各層。究竟采用何種方式，除了考慮經濟、設備條件和施工方便等因素外，還要考慮經營和管理因素。

3.2 變壓器節能

對變壓器進行節能設計主要降低自身運行時的能量損耗，并且還要提升其運行效率。在變壓器運行的過程中，鐵損以及雜散損耗是固有的，但是銅損是可以改變的，主要的節能措施有如下方面：第一，根據高層建筑中對于電能的需求進行合理的計算，然后根據電氣系統總的電力荷載確定變壓器的容量以及臺數，并且盡量將其布置在高效低耗區內。第二，使用先進的節能型變壓器，節能型變壓器自身具有很多優點，能耗低、噪聲小、重量輕、運行效率高、抗沖擊以及能耗小，可以有效的降低能源損耗。第三，提高對變壓器運行的管理水平，為保證變壓器運行的安全性，在各變電所之間，應該設置保護裝置，在電氣設備發生異常的負荷變化時，保護裝置能夠及時的發生動作，避免對變壓器造成損毀。此外，還應該加強日常的檢修，發現問題及時處理。

3.3 電動機在運行中的節能

在高層建筑電氣中的電動機都是與暖通、給排水、建筑等工種的設備相配套，由設備制造廠商統一供應。因此，其節能措施只能貫徹在運行過程中，除了上述的用就地補償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應減少電機輕載和空載運行。因為，在此種情況下，電機的效率是很低的，消耗的電能并不與負載的下降成正比。

3.4 降低線路電能的損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設計人員要重視線路上的電能損耗，按照發熱條件、電壓損失和機械長度來進行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質作為線路導線，包括銅芯導線和鋁線。在設計的過程中應該盡量的減小導線程度，布線應該避免走彎路和回頭路，變壓器應該和負荷中心靠近，縮短供電的距離，減少線路電能損失。

3.5 照明系統的節能

設計人員應該盡量的選用高效光源，室內場所照明可以使用小功率高壓鈉燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，氣體放電燈和熒光燈要安裝電容器。設計人員可以采用光通比例高、反射系數高和配光特性穩定的燈具，照明方案要要進行合理的設計，充分的利用自然光，在建筑中盡量使用定時開關、節電開關和調光器，建筑室外照明可以采用光電控制器，插座面板上盡量設置開關控制，實現節能。

4 結束語

在高層建筑電氣節能設計的過程中，不僅要保證基本的功能性需求，還應該注意經濟性以及節能性，并且要從整體的角度考慮電氣系統運行的安全性。只有全方位的規劃，才能確保電氣設計節能降耗的目的，這就需要建筑電氣設計人員要不斷的提升專業技術水平，并且嚴格按照規范標準的要求操作。隨著科學技術的快速發展，各種先進的技術和設備會不斷的應用于電氣節能設計中，為高層建筑的電氣節能設計創造更為有利的條件。

參考文獻

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