談高層民用建筑電氣設計的節能

【摘要】高層建筑的日益增多，使其設計與節能的研究也變得越來越重要起來。因為高層建筑電氣設計的經濟、可靠、安全會直接影響整個建筑的穩定和能耗。在電氣設計圖紙的全部進程之中，創設人員應當選用恰當的計量參數，運用效率相對較高、能源相對節省的電氣設備，并合理地思考使用建筑中電氣材料的進展余地，從而達到整體節能的目的。本文主要結合自己多年從事的建筑電氣設計經驗，對高層建筑的電氣設計與節能的原則和內容進行淺析。

【關鍵詞】高層建筑；電氣設計；節能設計；負荷計算；設備選型

【中圖分類號】TU85

【文獻標識碼】A

1、引言

對于現階段我國城市的發展而言，高層民用建筑的數量越來越多，這些高層民用建筑的數量在較大程度上直接關系到人們的生活質量效果，必須要引起足夠重視，而為了較好提升電氣系統可靠性運行效果，必須要加強對于設計工作的關注，盡可能促使高層民用建筑電氣設計能夠滿足于各個方面的需求。具體到高層民用建筑電氣系統實際運行需求上來看，其不僅僅要保障相應電氣系統的運行較為高效可靠，還需要從節能方面進行探索，保障高層民用建筑電氣運行中的能耗得到較好控制。

2、高層民用建筑電氣設計特點

在高層民用建筑電氣系統的設計過程中，為了較好提升其節能效果，必須要首先針對整個高層民用建筑電氣系統的具體設計特點有所了解，把握好設計工作的基本需求，明確其具體的設計難點，進而才能夠提升后續電氣系統設計的節能水平。對于高層民用建筑電氣系統設計工作的執行來看，其首先在電氣設備數量方面表現的比較突出，因為高層民用建筑中電氣設備比較繁雜，不僅僅數量較多，類型也是多種多樣，如此也就必然會加大了電氣系統設計的難度，需要設計人員關注于高層民用建筑中存在的所有電器設備，如此才能夠滿足其正常運行需求；其次，從高層民用建筑電氣系統的布置上來看，其復雜性同樣也是比較突出的，因為其涉及到的樓層比較多，各個樓層對于電力資源的需求也存在著較為明顯的差異性，為了促使各個樓層能夠表現出理想的可靠性效果，也就需要圍繞著相應的需求進行有效滿足，隨之也就必然會加大了高層民用建筑電氣設計工作的難度，很容易在很多環節出現一些偏差問題；最后，從高層民用建筑電氣系統運行的能耗方面來看，其同樣也是比較突出的，這種能耗方面的問題不僅僅單純是指相應的電氣系統運行所需要消耗的能源比較多，還表現在大量電力能源的浪費上。

3、高層建筑電氣設計

3.1 高層建筑的供電系統

高層建筑的供電系統中一般至少需要配備兩個獨立電源，配備獨立的備用電源以確保高層建筑供電系統的安全性與穩定性。同時，現代的高層建筑普遍還配備機油發電設備，在高層建筑停電后可以在短時間內能夠恢復建筑的供電，以保證為建筑內部的照明系統、電梯設備、消防安全系統等進行正常的供電。

3.2 高層建筑的電氣設備

高層建筑內部使用的電氣設備種類繁多，例如應急發電設備、照明系統、電梯系統等等。在對高層建筑的電氣設備進行設計的過程中，應該將其作為一個整體系統進行統籌設計，關注各個電氣設備之間的協調與配合，照明系統內部的光源的選擇、燈具的安裝位置等應該與建筑內部的裝飾相互協調，盡量選擇節能高效的照明設備，以降低建筑整體的能源消耗。

3.3 高層建筑的電梯系統

電梯系統是高層建筑電氣設計的一個重要組成部分，在不同使用功能的高層建筑中，電梯系統內部設備的構成是不同的，相關的電氣設計工作人員應該建筑工程的設計人員進行溝通。

3.4 火災自動報警系統的設計

在高層建筑電氣設計中，應該考慮到消防問題。一套完整的火災自動報警系統是高層建筑發生火災時人們生命財產的有利保障，是實現火災早期探測并發出火災報警信號的系統，由消防聯動控制器、手動掌控柜、消防聯系方式、消防緊急廣播器材、智能化的緊急疏散體系以及預防火災門框的監視體系等器材與體系構成。火災自主報警體系的方式總共能夠劃分成三個部分，第一種為區域報警體系；第二種為集中火災報警體系；第三種為控制中心火災報警體系。依照GB50116-2013年的新式火災自主報警體系的創設標準，能夠得知：地域以及集中報警體系都含有單一的消防掌控室，地域報警體系單單運用報警形式，不需要聯動掌控消防器材，整體報警體系則必需有聯動掌控消防設備。控制中心報警體系監管總共含有2個以上的消防室，但是依然需要確認一個基本的消防控制室，另外的分控制室不可以互相掌控，僅僅可以傳送與出示火災狀況以及相關的訊息。

3.5 照明設計

首先，要從建筑物的主體結構和裝飾入手，建筑裝飾和照明設備之間有著非常密切的聯系，在發揮其照明功能的同時，還要盡最大可能滿足其美觀性。通常情況下，從照明設備的造型、照明設備的布置情況，光源的選擇，照度及照明功率密度值幾個角度選擇合適的照明設備。這樣一來，在滿足日常需求的同時，很大程度上節省了電能并提高了照明美觀性。照明設計主要考慮的因素有以下幾點：1）確切的照度計量，選擇使用效率相對來說比較高的、能源相對來說比較節省的燈泡，達到現在使用的標準照度值，除此之外，還可以達到標準的功率密度數值。2）經由直接對眩光進行合理地掌控，除此之外，還可以通過對反射的眩光進行掌控從而達到對眩光進行制約的目的。3）依照構筑物在每一個室內所有的功效，合理地運用天然光，選擇使用恰當的掌控形式，縮小電能的耗損。

4、高層建筑電氣節能的措施

4.1 供配電節能技術

如果想要確保高層建筑中供配電系統可以具有更好的經濟效益，應當針對高層建筑的用電情況以及電氣裝置的相關參數進行全面的分析，從而更加科學與合理的對供配電系統加以設計，確保整個系統可以處于最優的運行條件之下。在對高層建筑進行電氣節能的設計過程中，應當全面的分析供配電的電壓大小，若是其他條件均保持不變，則供配電的電壓值不斷的增加，會更加的有利于機電系統損耗的減少。在高層建筑之中，要盡量將配電室設置在整個機電系統的中心，而低壓配電室則應當盡量的設置在建筑物電氣豎井的周圍。通過進一步的優化建筑工程自身的供電網絡結構，可以有效的降低整個供電線路中的損耗，并且也可以有效的改善高層建筑之中供電的質量，確保供電網絡在運行過程中具有更好的經濟效益以及技術水平。

4.2 變壓裝置節能技術

在高層建筑的電氣系統之中設置變壓裝置，可以有效的減少整個電氣系統的能量損耗，改善高層建筑之中機電設備運行的效率。但是，變壓裝置運行時同樣會產生一定的損耗，而其所出現的損耗將會根據電氣系統中負載的波動情況呈現指數變化趨勢，因此，我們在進行電氣節能設計的過程中，要尤為重視對于變壓裝置的節能設計工作。重視對于變壓器數量以及相關參數的選用情況。要根據高層建筑工程中機電裝置電能的消耗實際情況，同時參考投資的資金多少以及機電裝置在運營過程中的成本，應科學的配置變壓裝置。我們所選用的變壓裝置只有和高層建筑工程之中的機電裝置較為適合，這樣才可以確保所進行的節能設計工作可以真正的發揮出應有的效用。對于變壓裝置進行科學的管理也可以在很大程度上提升變壓裝置的節能效果，確保電氣系統在運行過程中更加的經濟。還應當在電力用戶和變壓裝置中間另外加設合適的變壓裝置聯絡控制系統，若是高層建筑之中的機電系統耗能發生波動時，聯絡控制系統便可以實時的對不同變壓裝置加以合理的調度，確保變壓裝置的損耗可以降至最小。

4.3 照明系統節能技術

若是將相關的節能技術應用在高層建筑的照明系統之中，那么將會擁有非常巨大的節能潛力。但是，在對照明系統應用節能技術的過程中，應當確保照明系統可以達到照度、色溫以及顯色指數等有關標準以及設計的要求。在對照明系統進行節能設計的過程中，應當充分的利用自然光源，因此，也要求在進行電氣節能的設計過程中，相關設計人員應當和工程建設施工技術人員密切的配合，這樣才可以確保自然光與整個照明系統更加科學與合理的結合，才可以更好的達到高層建筑照明系統節能的目標。同時，對高層建筑之中的照明系統進行高效的管理以及控制，同樣可以達到相應的節能目標。可以依照不同時段自然光線的變化情況，進一步的對高層建筑的照明系統實時細化控制，應當依照各個場所的實際需求，而采用更為適宜的照明系統控制方法。

4.4 建筑內部線路設計的節能措施

在對高層建筑進行電氣設計的過程中，相關的設計人員往往忽略線路的選用問題，而在實際運轉過程中，建筑內部的線路的電能損耗往往是高層建筑電能損耗的一項重要組成部分，因此，相關的設計人員應該重視建筑內部的線路可能產生的各種電能損耗問題。首先，相關的設計人員應該根據高層建筑電氣系統中各項電氣設備的電壓、設備與設備之間的距離等方面選用與該電氣系統相配比的線路；其次，在線路鋪設過程中，應該盡量減少線路之間彎路的產生，同時盡量避免線路出現回頭路的情況。通過選擇和使用合理截面的線路，以及科學合理的線路布局，盡量減少電能在線路中進行傳輸過程中產生的能源消耗和浪費。

4.5 空調系統節能設計

（1）冰蓄冷空調系統的節能設計。在此高層建筑之中，電氣系統通過設置冰蓄冷空調系統來減少在用電峰值期間對于電力能源的需求數量。當處于夜間，此時用電量也處于谷值，低區能源系統之中的冰蓄冷空調系統會把所形成的冰儲存在相應的冰槽里面。而在白天達到用電的峰值時間段內，冰塊將融化，從而承擔一定的冷負荷，所承擔的冷負荷大約占整個高層建筑所需冷負荷總量的30%。采用這樣的節能技術，會明顯的降低在用電峰值期間的電力消耗數量，同時還可以有效的提升機械制冷的效率。在此高層建筑之中，一共設置了兩個能源供應站，冰蓄冷空調系統屬于低區服務系統，其是通過水冷式的離心制冷設備，利用夜間用電的低谷期間進行制冰，采用乙二醇作為冷劑。而在白天用電的高峰期間，融冰以及吸收式的制冷設備則同時為高層建筑提供冷源需求。（2）冷熱電三聯供熱系統的節能設計。想要確保電能得到更加全面的利用，改善電能的利用效率，更好的促進我國能源節約型社會的建設，可以在高層建筑之中一共加設兩組燃氣發電設備，每一組燃氣發電設備的功率為1.2MW，所發的電能供給高層建筑內部使用。發電機組所形成的一些高溫氣體，可以讓高層建筑中所設置的制冷設備以及鍋爐設備再次的利用，這樣便能夠實現整個電氣系統的冷、熱、電三者聯合使用的作用。

4.6 恰當選擇電壓等級

對于高層民用建筑工程項目的電氣系統有序運行而言，其相應的電壓等級選擇是比較基礎的一個方面，為了較好提升這種電壓等級的可靠性，必須要綜合考慮相應電力能源輸送標準以及高層民用建筑自身的電力資源應用需求。一般在具體的設計處理過程中，其相應的高壓配電電壓應該選擇10kv，而低壓配電則可以選擇220v或者380v，并且在具體的設計處理中，還需要綜合考慮供電距離、電力回路數量以及用電設備方面的特點等，如此才能夠最終確定最為合理的電壓等級，保障高層民用建筑電氣系統能夠在該電壓等級的支持下，得到較為理想的運用。

4.7 動力設備的節能設計

在含有較高層次的建筑電氣設計工程之中有很多整體的動力設備，比如電梯，防排煙風機，水泵等，因此節省能源的方式僅僅可以實施于運作的進程之中。在施工圖紙的設計進程之中選擇使用負載率位于75個百分點～80個百分點的高效節能電動機。降低電動機對應的輕載率是電機節省能源的一個十分必要的層面，當下的工程中常常運用變頻調速形式掌控電動機，令其在負載率改變的時候自主調整轉速使其與負載改變相一致，這對于提升電動機輕載時的成效可以更佳地達至節省能源的成效。

結語：

目前，建筑節能已經成為了人們日益關注的問題，而且高層建筑也正朝著更為節能、更為綠色、更為環保的方向發展，這也必將成為今后建筑行業發展的趨勢。而我國建筑現階段在節能技術的應用以及節能方案的設計工作中，依舊存在相對多的問題與不足，要求我們應當腳踏實地，切不可盲目跟風，要依據我國的實際經濟情況以及不同高層建筑的具體情況，采用更為適宜的節能技術與節能方案。在高層建筑節能設計的過程中，應當首要考慮到建筑能耗最大的部分，即機電系統的節能工作，然后再全面的開展整個建筑的節能設計工作。

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作者簡介：

宋金（身份證：130683198512143021）。