高层建筑电气节能设计要点研究

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摘要：随着社会和经济的快速发展，各行各业在发展过程中对能源消耗量不断增加，能源紧缺已成为全世界需要共同面对的重要课题。在当前社会发展过程中，建筑电气能耗占总能耗的比重较大，特别是在当前高层建筑中，建筑电气能耗问题尤为突出。因此需要采用合理化的高层建筑电气节能设计方法，遵循高层建筑电气设计的原则，从而有效的实现高层建筑能源消耗的节约，为建筑的可持续发展奠定良好的基础。文章从高层建筑电气节能的重要性入手，分析了高层建筑电气节能设计的原则，并进一步对高层建筑电气节能设计要点进行了具体的阐述。

关键词：高层建筑；电气设计；设计原则；设计要点

前言

近年来，高层建筑已成为城市建筑的重要发展趋势，高层建筑不仅垂直高度大，层数多，而且功能和结构都具有复杂性，在高层建筑内部需要配备大量的动力设备、电气设备、照明系统和消防系统。特别是一些商用高层建筑，对电气功能更具有较高的要求，而且电能的消耗量也较大，因此需要进一步做好高层建筑电气节能设计，有效的挖掘高层建筑的电气节能潜力，确保高层建筑能源消耗量的降低。

1高层建筑电气节能的重要性

在目前建筑业快速发展的新形势下，一幢幢高层建筑在城市中兴建起来，这也导致建筑对能源的需求量呈不断增长的趋势。而这其中高层建筑对电能的消耗量更是惊人。长期以来人们在用电过程中存在一定盲目性，缺乏节能意识，电气设计人员在选择照明、动力和电源等设备时也往往凭借长期以来的工作经验，对节能考虑较少，这就导致在高层建筑投入运行后能耗较大，不仅运行成本较高，而且使本来就紧张的能源形势更为严竣。因此需要作为高层建筑电气设计人员，需要充分的认识到节能的重要性，将节能贯穿于整个设计过程中，通过对电力设施进行优选，从而有效实现能源的节能，有效的缓解能源日益短缺的局面，确保人们生活和经济发展顺利进行，同时也能够为建筑业的持续、健康发展奠定良好的基础。

2高层建筑电气节能设计原则

（1）高层建筑电气节能设计过程中，需要有效的满足建筑的使用功能，确保建筑日常照明、室内温度、通风量等功能能够得到有效的保证，同时建筑通道的畅通性和电气娱乐设施的用电也需要得到有效的保障。（2）在对电气设备进行设计时，需要充分考虑设计的经济性，协调好电力运行和电气节能之间的关系，确保整体建筑运行效益的最优化。（3）在高层建筑电气设计过程中，需要对无谓的消耗进行节省。避免不必要电能消耗的存在，对于与建筑物功能发挥无关的能量消耗要采取有效的措施实现节能。特别是对于变压器、输电线路、照明等方面存在的无用能量损耗需要采用先进的技术来有效的降低这些无谓的能耗，采用经济合理的原则进行高层建筑的节能设计。

3高层建筑电气节能设计要点

3.1变电所位置的选择

受到高层建筑自身布局的限制，在单位面积上分布的楼层数量较多，所以负荷比较分散，为了有效降低电能损耗，对于变电所的位置应该进行合理的制定，尽量减少大截面电缆的使用量。所以变电所应该尽可能的靠近负荷运载中心，一般设置位置为地下室或者辅助建筑物内；地下室与楼层最高层；地下室、中间层以及最高层分别设置；仅在中间层设置。在具体位置选择时，应该根据建筑本身的实际状况来选择，本着经济性和高效性的原则，并且还要考虑到日常的维护和管理。

3.2变压器节能

变压器的运行状态也会影响到电能的损耗，所以应该合理选择变压器。首先，根据建筑内电气设备的运行需求，合理确定变压器的台数以及容量，在电力负荷方面要满足运行要求。其次，在条件允许的情况下，可以选择节能型变压器，虽然初期投入高一些，但是在后期运行中会节省很大的能耗。节能型变压器具有重量轻、损耗低、噪音低以及抗冲击等特点，可以有效的降低能耗，提高变压器运行效率。再次，在平时应该加强对变压器的运行管理与维护，在日常检修维护时发现问题及时处理。而为了减少变压器的故障发生率，应该投入使用保护装置，在变压器的负荷运载发生变化时，能够及时的发生动作，减少能耗损失。

3.3提高系统的功率因数

功率因数是衡量电气设备运行效率的重要技术指标，在高层建筑电气系统中应用的很多电气设备在运行的过程中会产生无功，这部分功率是导致电气设备运行效率低下的重要因素，而有功功率才是电气设备运行所必须的，所以需要采用一定的措施提高功率因数，降低能源损耗。一方面可以通过合理选择电气设备来提高自然功率，变压器、电动机以及整流器等都可以进行优化，在型号、规格以及运行方式上有所改变，不需要增加成本即可以提高自然功率因数。另一方面可以利用补偿装置来提高功率因数，通过补偿装置的超前无功将滞后无功相抵消，从而提高功率因数。

3.4电动机在运行中的节能

在高层建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑等工种的设备相配套，由设备制造厂商统一供应。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了上述的用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。

3.5降低线路电能的损耗

线路电能损耗也是高层建筑电能损耗的重要方面，设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、电压损失和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。在设计的过程中应该尽量的减小导线程度，布线应该避免走弯路和回头路，变压器应该和负荷中心靠近，缩短供电的距离，减少线路电能损失。此外，设计人员在设计的过程中，还应该尽量的增大导线截面，较长的线路要满足热稳定、电压要求以及载流量，在减少线路损耗的基础上降低火灾系数，提高建筑供电质量。

3.6照明系统的节能

设计人员应该尽量选用高效光源，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安装电容器。设计人员可以采用光通比例高、反射系数高和配光特性稳定的灯具，照明方案要进行合理的设计，充分的利用自然光，在建筑中尽量使用定时开关、节电开关和调光器，建筑室外照明可以采用光电控制器，插座面板上尽量设置开关控制，实现节能。

4结束语

在我国全面实行节能降耗的形势下，对于高层建筑的电气设计也应该植入节能理念，本着安全性和经济性的原则，合理设置各项电气设备，根据高层建筑自身的特点以及建筑电气的运行需求，合理选用变压器，优化布置变电所位置，提高功率因数，降低线路的电能损耗，优化照明系统的节能设计，从而降低高层建筑电气能耗，提高电气系统运行效率，达到节能降耗的目的，为社会实现可持续发展创造有利的条件。

参考文献

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[2]戴瑜兴，黄铁兵.民用建筑电气设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3]赵印亮.试论建筑电气照明的节能方式[J].中国住宅设施，2009（6）.

作者:张文 单位:汉嘉设计集团股份有限公司