韓燕東

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各大城市高層建筑迅速崛起，能源的消耗急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。所以，實(shí)現(xiàn)高層建筑節(jié)能的目標(biāo)意義重大。文章通過筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了高層建筑建筑電氣設(shè)計(jì)原則，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討與研究，從中通過采用合理的節(jié)能設(shè)計(jì)方法，有效地減少高層建筑的能源消耗，以實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；原則；節(jié)能設(shè)計(jì)

1前言

高層建筑具有有建筑面積大、建筑層數(shù)多、功能復(fù)雜和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜等特點(diǎn)，其中包括大量的動(dòng)力設(shè)備、電氣設(shè)備、復(fù)雜的照明系統(tǒng)以及完善的消防安全系統(tǒng)，對(duì)電氣功能要求比較高。由于商業(yè)場(chǎng)所自身的特點(diǎn)，其對(duì)電能的消耗量相當(dāng)大，節(jié)能潛力也很大。因此，做好高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作具有重要的研究意義。

2 高層建筑電氣節(jié)能的重要性

隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑對(duì)能源的需求迅速增長(zhǎng)，而高層建筑中消耗的能源大部分都是以電能的方式消耗的。一直以來(lái)，人們只是盲目用電，電氣設(shè)計(jì)人員只是按照前人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選照明、動(dòng)力和電源等設(shè)備，很少考慮節(jié)電。待工程竣工后，運(yùn)行期間出現(xiàn)一些多余的能耗，也只能任其存在。因?yàn)闊o(wú)法做出有效的定量分析，也就無(wú)法找到一種讓人信服的解釋，再加上普通的單位沒有認(rèn)識(shí)到我國(guó)一直處于能源匱乏的狀態(tài)，也就忽視了優(yōu)選節(jié)能設(shè)施，以致造成能源嚴(yán)重浪費(fèi)的后果。近年來(lái)，多個(gè)省份出現(xiàn)拉閘限電才暴露了問題的嚴(yán)重性。如果形勢(shì)繼續(xù)惡化，將進(jìn)一步加劇能源匱乏問題對(duì)人們生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，因此，在能源日益短缺的今天，高層建筑電氣的節(jié)能顯得尤為重要。

3 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增多，高層建筑的建設(shè)還加大了能源的浪費(fèi)，建筑電能消耗驚人。高層建筑電氣設(shè)計(jì)人員在做好電氣設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要將節(jié)能原則貫徹到電氣的設(shè)計(jì)中。

（1）電氣節(jié)能要滿足建筑使用功能的要求，滿足建筑的日常照明、室內(nèi)溫度、通風(fēng)量，確保建筑上下通道的暢通和電氣娛樂設(shè)施的用電。

（2）電氣設(shè)備設(shè)計(jì)要考慮經(jīng)濟(jì)因素，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行和電氣節(jié)能之間關(guān)系的協(xié)調(diào)，提高建筑運(yùn)行的整體效益。

（3）節(jié)省無(wú)謂消耗的能量。高層建筑電氣節(jié)能主要是避免不必要電能的消耗。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能 如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無(wú)用的能量損耗，而量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。因此，高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

4 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 變電所位置的選擇

高層建筑因?yàn)闃菍佣?，?fù)荷分散，為保證配電干線最大電壓降不超過允許值，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(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，一般變電所的位置有以下幾種設(shè)置方式：（1）將變壓器設(shè)在地下室或輔助建筑物內(nèi)；（2）在地下室內(nèi)和最高層設(shè)置變壓器；（3）分別在地下室、最高層和中間層設(shè)置變壓器；（4）僅在中間層設(shè)置變壓器；（5）主變壓器分設(shè)在底層與上部各層。究竟采用何種方式，除了考慮經(jīng)濟(jì)、設(shè)備條件和施工方便等因素外，還要考慮經(jīng)營(yíng)和管理因素。

4.2 變壓器節(jié)能

變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是降低其損耗、提高其運(yùn)行效率。變壓器運(yùn)行中的鐵損、雜散損耗是固有的，而銅損是隨載率的平方而變化，變壓器節(jié)能措施主要有：1）合理選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)，選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。2）選用節(jié)能型變壓器。節(jié)能變壓器具有損耗低、重要輕、噪聲低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選高效低損的節(jié)能變壓器。3）加強(qiáng)運(yùn)行管理，實(shí)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力用戶內(nèi)部變電所之間宜設(shè)置聯(lián)絡(luò)控制，在負(fù)荷變化情況下，及時(shí)投入或切除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載運(yùn)行，從而減少損耗。

4.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功在線路上傳輸，以達(dá)到節(jié)能的目的。線路損耗的公式展開后得下列計(jì)算式：

△P=3IФ2R×10-3=（RP2/UL2+RQ2/UL2）×10-3kW。

式中：UL——線電壓，V；P——有功功率，kW；Q——無(wú)功功率，kVA。前項(xiàng) RP2/UL2 為線路上傳輸有功功率而引起的功率損耗，后項(xiàng) RQ2/UL2 為線路上傳輸無(wú)功功率而引起的功率損耗。有功功率是滿足建筑物功能所必須的，因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無(wú)功相抵消，這樣超前的無(wú)功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，而這部分損耗是可以改變的，可通過就地?zé)o功補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.4 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的節(jié)能

在高層建筑電氣中的電動(dòng)機(jī)都是與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備相配套，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了上述的用就地補(bǔ)償電容器以減少線路由于輸送超前無(wú)功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因?yàn)?，在這種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。

4.5 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(shè)計(jì)人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、電壓損失和機(jī)械長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)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(zhì)作為線路導(dǎo)線，包括銅芯導(dǎo)線和鋁線。在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該盡量的減小導(dǎo)線程度，布線應(yīng)該避免走彎路和回頭路，變壓器應(yīng)該和負(fù)荷中心靠近，縮短供電的距離，減少線路電能損失。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該盡量的增大導(dǎo)線截面，較長(zhǎng)的線路要滿足熱穩(wěn)定、電壓要求以及載流量，在減少線路損耗的基礎(chǔ)上降低火災(zāi)系數(shù)，提高建筑供電質(zhì)量。

4.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能

設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場(chǎng)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(shè)計(jì)人員可以采用光通比例高、反射系數(shù)高和配光特性穩(wěn)定的燈具，照明方案要要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，充分的利用自然光，在建筑中盡量使用定時(shí)開關(guān)、節(jié)電開關(guān)和調(diào)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(shè)置開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性直接影響著高層建筑的安全使用和建筑能耗。而高層建筑的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理性能效果，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張金鳳.民用建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].科技信息，2010（01）.

[2]戴瑜興，黃鐵兵.民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]萬(wàn)小洪.建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施[J].科技信息，2010（04）.

[4]趙印亮.試論建筑電氣照明的節(jié)能方式[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2009（06）.