高层建筑电气节能技术初探

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一、高层楼宇建筑电气节能设计的基本原则

高层楼宇的建筑电气节能设计，一定要做到切实有效的节约能源。为了达到这目的，在进行高层楼宇的建筑电气节能设计时，必须要掌握以下一些主要原则。（1）满足经济效益目标，经济效益是一项建筑工程的施工中不得不考虑的问题，高层楼宇的建筑电气节能设计也应该对建设行为的经济效益有足够的重视，不可只对节能设计有偏重的关注而造成工程整体投资的提高，反而不利于建筑企业的发展。正确的思考方式应该是使因进行电气化节能设计而增加的工程成本，可以在将来的运转和使用中通过节能而收回。（2）使用功能得到保证，建筑电气的设计是为达到应有的使用功能，在进行高层楼宇建筑电气节能设计时，不能只考虑节能而忽视了本来的使用功能，一定要在电气使用功能达到正常标准的基础上，进行节能设计，要达到舒适和卫生标准，各个通路的运行不发生障碍，电力供应、照明系统和休闲娱乐设施的用电要保证供应。（3）科学设计，不产生无谓电力流失。高层楼宇的建筑电气节能设计成功与否，关键在于是不是有效的减少了无谓的电力损失，设计时应将设计理念建立在满足楼宇建设的功能标准基础上，再进行详细分析，确定哪些环节所产生的电力损耗是不必要和可以去除的。最后就有针对性的进行节能效果的分析，并制定相应的设计策略，比如在电力传输时存在的有功损耗，变压器功率的损失等环节都是可以有效控制。对于数量较多和应用广泛的照明系统，需要通过对当前最为先进的节能照明设备的使用而达到减少电力损失的目的。

二、进行电气节能设计的主要措施

1.变压器的合理选择

高层楼宇建筑电气系统变压器的选择，必须要建立在有功功率损耗的基础上，具体来说，在变压器所存在的损耗中，大致有以下几个方面。（1）功率传输损耗，产生功率传输损耗的主要原因是电流通过时的电阻高低。应该在电气设计时尽可能的选用电阻小的绕组，具体来说可以采取铜质的变压器芯。在以往的设计思路中，变压器负载会保持在50%的水平，也就是说，在实际的工作中，变压器中的一半是真正利用的，这样的设计可以良好的体现出节能的效果，然而却存在对经济效益的忽视。而通过现代的科学方式运算和分析可以得出结论，即让变压器的节能效果得到体现，又能达到应有的经济效益的最优做法是，将变压器的负载率保持在80%的水平。（2）空载损耗，产生空载损耗的主要原因为，铁芯漏磁和涡流影响。空载损耗的程度受铁芯和钢片的工艺性能影响。所以应该尽量选择质量优良的冷轧取向硅钢片，通过取向处理后，钢片磁场出现趋同性，使涡流损耗减少。可以选择SC8等节能型的变压器。（3）变压器的本身损耗，在高层楼宇建筑中，其电力负荷都表现较大，一般都会考虑进行多台变压器的设计，但往往会由于变压器本身所具有能源损失特点，而使电力损耗过高。正确方法应该是以下过程：如果高层楼宇的电力负荷过大，必须采用多台变压器设计时，一定要最大程度的使用容量高的变压器，而不要盲目的使用过多的容量不高的变压器。比如，高层楼宇需要的总体变压器容量为5000KVA，就应该使用5部1000KVA变压器，而不应该进行多台500KVA变压器的设计。

2.高层楼宇照明系统的合理布置

高层楼宇体积大，高度高，楼内的公共面积及使用面积都非常大。难免会大量的增加照明系统的布置，为了实现高层楼宇照明系统节能，应在进行照明系统设计时，掌握以下一些重要原则：（1）尽可能的对自然光源进行充分的利用，在进行楼宇的主体结构设计时，适当的将有利于光源采集的角度进行门窗的增大设计，并结合透光性能良好的材料的使用，增加自然光源的利用，而对于自然光源采集较差的位置，应该在利用原有自然光源的基础上，进行辅助照明设备的安装，同时增加自动调节的设计；（2）重视高效光源的使用，传统的白炽灯的使用虽然具有技术简易、成本低廉的优势，曾经在建筑工程中得到了大量的使用，随着科学技术不断更新，已研制出许多新型的、色度好、光率大的设备，有利于能源节约，应得到更为广泛的利用；（3）有些光源设备的工作机理是通过气体作用进行放电过程，这种设备的亮度调节是需要通过对灯芯的调节才能完成，所以会造成成本的增加，不适合过多采用。

3.正确控制导线横截面

电流通过电路时也会产生一定程度的损失，为了有效减小这一现象导致的额外损失，就应该尽可能的减小供电线路中的电阻值。通过线路电阻运算公式能够了解到，供电线路中存在的电力损失与线路的截面大小为反比、同长度和电导率为正比。根据以上的规律来进行以下方面的调整：（1）选用电导率较小的线路作为供电线路，通过经验与科学运算可以得出，在许多材质的导电线材中，采用铜芯的线路电导率最小，并且成本适宜，建立在进行高层楼宇的供电系统设计时，尽量采用铜质的导电线路；（2）合理控制线路的总长，高层楼宇中，供电系统线路的长度极大，布置复杂，如其中存在不必要的弯路或曲线的话，就会因电路过长，而造成电力损失。在进行线路的布置时，应该掌握尽可能的采用直线布置的原则，减少迂回曲折。在主体结构的竖井位置应该进行低压配电室的设计，并由其进行对竖井干线的供电，使支线沿干线进行反向送电的情况避免。

4.科学规划变电所

高层楼宇本身高大、层多的特点使层间的电力负荷相对分散，在设计过程中，应该考虑到对电力主干线电压标准值的保障，在此基础上尽可能的减少电力损失。进行科学的合理的变电所布置非常必要，在布置变电所设计时，通常会有以下方式来进行选择：（1）高层建筑的顶部、中部和底部都要进行变压器布置；（2）于高层建筑的最高层及地下层进行变压器的安置；（3）只于高层楼宇的中部位置进行变压器的安置；（4）于高层建筑的顶部各层和地下层进行变压器的安置。每一个高层楼宇工程的设计与施工以及使用功能都不尽相同，进行变压器的布置一定要结合工程的自身特点，如功能要求，施工条件、设备等级、投资水平等众多条件来进行科学合理的布置。

三、结语

综上所述，现代化建设步伐不断加速，人民群众对生活质量的要求越来越高，从而带来了日渐严重的能源问题，合理减少高层建筑的能源损耗，提升能源的利用效率，是当前世界范围内的重要课题。每一个建筑行业的从业人员都有责任进行这方面的研究和探索，并努力付诸于实践。

本文作者：黄海燕工作单位：太仓万达广场投资有限公司