淺析建筑電氣設計的特點與節能

張秋

深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司南京分公司 江蘇 南京 210000

前言

高層建筑的整體結構和設計有更高的要求。特別是在當前綠色環保理念的倡導下，高層建筑的設計和施工應堅持環境保護和節能原則，引領建筑業的發展。高層建筑電氣設計要求設計者結合具體建筑的特點進行科學合理的電氣規劃設計，并在整個設計過程中采取有效措施，確保選舉的合理性和科學性的設計。

1 高層建筑電氣設計的主要內容

1.1 配電系統設計

①中國高層建筑一般采用10kV標準電源同時供電，采用單母線進行高壓分段。配電系統計費方式是高供高計，在建筑低壓配電系統旁邊也安裝計費電度表，采用兩部電價法。②高層建筑中單變壓器的容量一般在1000kVA以上，以減少變壓器的數量。在變壓器中部設置接觸開關，以限制低壓側的短路電流。再次，高壓線和低壓線一般都是采用的放射式系統，而高層建筑樓層配電則是采用的混合式系統，高層建筑豎井多是采用插接式的母線槽，水平干線一般采用的全塑電纜。

1.2 供電電源和電壓的選擇

高層建筑具有建筑面積大、事故多的特點。高層建筑有兩個以上獨立的電源，以保證建筑電源的可靠性和安全性。這些電源一般都是同時供電，互為備用電源，很多高層建筑還安裝了柴油發電機組，確保在停電的15min之后恢復供電，保證建筑在照明、電器使用、電梯設備以及消防設備方面的正常供電，我國高層建筑的標準電壓等級都是10kV。此外，電氣設計人員還要對建筑電力負荷進行計算，對電氣設備的選擇提供依據，電力負荷計算一般是采用需要系數法和負荷密度法。

1.3 電氣設備選型

高層建筑中有許多電氣設備，包括高壓開關設備、低壓配電屏、電力變壓器、應急發電機組和照明系統等，將變配電室設在建筑主樓的地下層，低壓配電屏都要設置成抽屜式，大容量出線要做成手車式，電力變壓器要避免油浸電力變壓器的使用，達到建筑防火的目的。

1.4 其他方面的設計

①建筑物的防雷和接地。在高層建筑電氣設計中，應做好金屬管道的接地工作，電氣設備保護接地、工作接地以及防雷接地都是相互結合的，接地電阻一般都在4Ω以下，在均衡電位的基礎上提高建筑的安全性。②電梯的設計。③消防滅火系統的設計，高層建筑電氣消防系統包括火災自動報警及聯動控制系統、防火門監控系統、消防電源監控系統、燃氣報警系統、漏電火災監控系統等，高層建筑電氣消防用電設計的問題眾多，需要電氣設計人員進行精心的設計[1]。

2 高層建筑電氣設計與節能對策

2.1 供配電系統功率因數的提高

①提高配電系統的功率因數，有利于發電機的容量的利用率，最大限度地減少無功功率的損失，從而達到建筑電氣節能的最終目的。在提高供配電系統功率因素時，首先要注意自然功率因素的提高，可以通過選擇高效的異步電機、調整工藝的流程和改善機電設備的運行狀況，在生產工藝條件允許的情況下，采用同步電動機代替異步電動機和避免電力變壓器輕載運行方式來實現。②用戶經常使用的無功補償裝置，如手動補償和并聯電容器，能有效地減少無功功率的損耗。同時電氣設計人員在設計過程中還需要注意盡量使用高低壓柜分散補償和集中補償兩種補償方式，同時根據建筑電氣設計的具體情況，進行具有針對性、科學性的設計。

2.2 線路電能損耗的減少

高層建筑的功率損耗的一個重要方面是線路的功率損耗，電氣設計人員應根據機械長度、電壓和發熱條件造成的損耗，科學選擇低壓線路截面。最大限度地降低線路造成的損耗，同時要注意線路的導線要盡量選擇電阻率較小的材質，例如銅芯導線和鋁線。在設計的過程中應該盡量使導線長度減少，布線是應盡可能少的走彎路和回頭路，變壓器和負荷中心應在彼此附近，最大限度的縮短供電的距離，減少線路電能的損耗。

2.3 加強照明節能設計

建筑電氣設計人員在照明系統設計時，應注意盡量選擇高效光源，光源能效不宜低于相應能效標準的節能評價值，有條件時盡量采用LED光源。在室內場所盡量使用低功率熒光燈或高壓鈉燈等照明設備。道路照明設備或者室外照明設備盡量使用金屬鹵化物等或者大功率高壓鈉燈等照明設備。此外，設計人員還可以光通比例高、反射系數高以及配光特性穩定的燈具，要合理的設計照明方案，最大程度的利用自然光，在建筑中盡量設置定時開關、節電開關和調光器，建筑室外照明可以利用光電控制器，盡量設置開關控制的插座，從而更好地實現節能。

2.4 建筑配電系統節能設計及無功補償裝置

首先，配電系統的設計應該根據電氣設備的距離、容量和特性來確定。負荷中心和變電站應盡可能接近。這樣不僅節省了電纜材料，還降低了電能的損耗。電氣設計人員要合理的選擇變壓器的臺數和容量，利用變壓器能適應季節變化，靈活投切等特點，達到把電能損耗降到最低的目的。

2.5 電氣設備節能措施

建筑設計中，關于電氣設備的節能方面要注意這樣幾個方面：①電動機應采用高效節能產品，其能效應符合《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》GB18613節能評價值的規定。②風機、水泵、電梯傳動系統采用先進控制系統的變頻變壓控制，以明顯地減少能耗[2]。

3 結束語

總之，經濟發展和城市人口增長導致了城市高層建筑的快速發展，高層建筑具有巨大的建筑面積，對工程的設計和施工提出了挑戰。高層建筑具有建筑面積大、建筑層次多、功能復雜的特點。高層建筑對電力有很強的依賴性，高層建筑電氣設計的安全性、可靠性和經濟性直接影響到高層建筑的安全使用和建筑能耗。建筑電氣設計人員在建筑電氣設計過程中應貫徹節能原則，選擇關鍵電氣設備，實現建筑的整體節能。