孫 宇 魁

(山西省華城建筑設(shè)計(jì)公司，山西 太原 030013)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能探討

孫 宇 魁

(山西省華城建筑設(shè)計(jì)公司，山西 太原 030013)

闡述了高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及主要內(nèi)容，根據(jù)建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則，提出了高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，為今后高層建筑的電氣設(shè)計(jì)提供了有效的參考依據(jù)。

高層建筑，電氣設(shè)計(jì)，節(jié)能，配電系統(tǒng)

0 引言

高層建筑的整體施工與設(shè)計(jì)都具有比較高的要求。尤其在當(dāng)下綠色環(huán)保理念的倡導(dǎo)下，高層建筑的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)該堅(jiān)持環(huán)保節(jié)能的原則，引領(lǐng)建筑行業(yè)的發(fā)展。高層建筑的電氣設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合具體建筑物的特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)合理的電氣規(guī)劃設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中采取有效措施，保證電氣設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑的電氣設(shè)計(jì)一般包括電梯設(shè)施、制暖和制冷設(shè)施、排水設(shè)施等方面的內(nèi)容。一般情況下，高層建筑的使用功能不同，對(duì)電量的損耗存在較大的差異，其具體的電氣設(shè)計(jì)也會(huì)不同。但總體來講，高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，由于電量的損耗較大，在整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的過程中，還要考慮到電梯、應(yīng)急照明等設(shè)施的獨(dú)立電源控制問題，防止緊急情況的發(fā)生[1]。

2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

高層建筑的電氣設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程的重要內(nèi)容，隨著現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的不斷擴(kuò)大，在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中要考慮更多的因素，確保設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，使得整個(gè)電氣設(shè)計(jì)具有安全性和可靠性。一般來講，高層建筑的電氣設(shè)計(jì)包括選擇合適的供電電源和電壓、設(shè)置合理的配電系統(tǒng)、選用恰當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備等三個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 選用合適的供電電源和電壓

高層建筑的面積普遍較大，樓層較多，因此，在其龐大的建筑系統(tǒng)中，要設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源，只有這樣才能保證整個(gè)建筑的正常用電。一般情況下，高層建筑中的大多數(shù)電源都會(huì)用時(shí)供電，而且會(huì)有備用的電源[2]。在當(dāng)下的很多高層建筑中，也存在沒有發(fā)電機(jī)組，但在停電的情況下，也會(huì)自發(fā)的進(jìn)行供電，例如照明、電梯設(shè)備、消防設(shè)備等方面的正常供電。相關(guān)的高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)要達(dá)到10 kV，在具體的電氣設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)具體的電力

負(fù)荷進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，確保電力設(shè)計(jì)的合理性。

2.2 設(shè)計(jì)科學(xué)的配電系統(tǒng)

高層建筑中的供電異常復(fù)雜，通常情況下會(huì)按照國家的標(biāo)準(zhǔn)電源進(jìn)行同時(shí)供電(具體標(biāo)準(zhǔn)詳見表1)，采用母線進(jìn)行高壓的分段，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電壓的自動(dòng)切換。電力設(shè)計(jì)中配電系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)一般采用高供高計(jì)，會(huì)配置相應(yīng)的計(jì)費(fèi)電度表。結(jié)合具體的供電方式選擇采用兩種電價(jià)法，使供電計(jì)費(fèi)逐漸合理化[3]。要將高層建筑的單臺(tái)變壓器的容量控制在1 000 kV·A以上，對(duì)于容易發(fā)生電流短路的現(xiàn)象，則可以使用聯(lián)絡(luò)開關(guān)，對(duì)電流的輸送進(jìn)行有效的控制。

表1 低壓配電系統(tǒng)以及其適用的范圍

2.3 選擇恰當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備

眾所周知，在高層建筑中一般設(shè)置的電氣設(shè)備較多，具體包括低壓配電屏、電力變壓器、高壓開關(guān)柜、應(yīng)急發(fā)電組、照明系統(tǒng)等。高壓開關(guān)柜一般會(huì)采用真空開關(guān)的手車式開關(guān)柜，將配電設(shè)備安置在地下室，使其具有一定的穩(wěn)妥性。使用抽屜式的方式來設(shè)計(jì)低壓配電屏，然而對(duì)于大容量的開關(guān)要使用手車式的方式進(jìn)行設(shè)置。對(duì)于電力變壓器，要避免油浸電力變壓器的使用，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。在建筑應(yīng)急發(fā)電機(jī)組中，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)的應(yīng)用較為廣泛。在電氣設(shè)計(jì)的過程中，要選擇恰當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整好照明光源的設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化整個(gè)電氣設(shè)計(jì)。

3 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則

在人口急劇增加，工業(yè)快速發(fā)展的背景下，能源的消耗逐漸擴(kuò)大，能源危機(jī)步步逼近。在建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的理論指導(dǎo)下，我國各行各業(yè)的發(fā)展都提出了環(huán)保節(jié)能的口號(hào)，特別是對(duì)電能的節(jié)約。建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)約原則可以指導(dǎo)電氣設(shè)計(jì)的整個(gè)方案實(shí)施，使整個(gè)高層建筑的電氣設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。高層建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則有以下三點(diǎn)。

3.1 保證高層建筑的各項(xiàng)功能

具體的電氣設(shè)計(jì)要滿足照明的亮度、色溫等指標(biāo)，對(duì)空調(diào)的溫度也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其達(dá)到舒適的狀態(tài)。滿足各方面運(yùn)輸通道的暢通，對(duì)具體的工藝要求，如娛樂場(chǎng)所的電氣設(shè)施、展廳的工藝照明和日常的電力用電都要進(jìn)行合理的安排和設(shè)置，保證其功能的正常使用[4]。另外，高層建筑中的電氣設(shè)備較多，具體的功能使用在不同的情況下，會(huì)具有不同的特點(diǎn)，要能夠保證在任何情況下，必要的電氣設(shè)備的功能都要得到完善，確保整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

3.2 綜合考慮實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益

高層建筑的電氣設(shè)計(jì)節(jié)能要按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，考慮具體的經(jīng)濟(jì)效益。不能因?yàn)楣?jié)能的需求，而忽略一些必要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成不安全事故的發(fā)生，消耗大量的投資，一定程度上增加了運(yùn)行的費(fèi)用。另外，應(yīng)該加大對(duì)部分節(jié)能之外的投資，在較短的時(shí)間內(nèi)將節(jié)能消耗的費(fèi)用進(jìn)行回收。

3.3 節(jié)省無意義的能量消耗

高層建筑中需要消耗大量的能源，才能保證日常的各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在這過程中，很多能源的消耗是沒有實(shí)際意義的。因此，為了避免這種無意義的能源消耗，要對(duì)高層建筑中的能耗情況進(jìn)行調(diào)查，并做出詳細(xì)的記錄，對(duì)細(xì)節(jié)性的能耗進(jìn)行科學(xué)的管理，盡量消除不必要的能源消耗。另外，可以采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，減少能源的消耗。但降低能源消耗的前提是不影響高層建筑物中的任何一項(xiàng)功能。

4 高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

了解高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，明確整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，為高層建筑的電氣設(shè)計(jì)提供有效的參考。在節(jié)能環(huán)保理念的倡導(dǎo)下，高層建筑的電氣設(shè)計(jì)也力求通過堅(jiān)持一些節(jié)能原則，尋找電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，創(chuàng)建資源節(jié)約型的高層建筑電氣設(shè)計(jì)理念。根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗(yàn)，提出以下高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施。

4.1 對(duì)配電體系與無功補(bǔ)償裝備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

根據(jù)高層建筑中的電氣設(shè)施特征以及配電體系的總體設(shè)計(jì)要求，對(duì)配電體系進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，要將荷載中心與變配電所的距離拉近，在節(jié)約電纜材料的同時(shí)，也能有效降低電能的耗費(fèi)，通常情況下，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)變壓器的數(shù)量或容量進(jìn)行合理的選擇。由于變壓器會(huì)隨著氣候的變化而出現(xiàn)一些相應(yīng)的變化，因此，可以依據(jù)這樣的特點(diǎn)，來減少電能的耗費(fèi)，使整個(gè)電氣設(shè)計(jì)具有節(jié)能的作用。

4.2 提升供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的措施

首先，要想不斷提升供配電體系功率因數(shù)，就應(yīng)該提升自然功率的因數(shù)。并將通過調(diào)整工藝流程，來完善和改進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行情況，運(yùn)用同步電動(dòng)機(jī)從而實(shí)現(xiàn)電力變壓器輕載運(yùn)行。

其次，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際需求，進(jìn)行調(diào)整和側(cè)重設(shè)計(jì)?？梢酝ㄟ^在設(shè)備中使用并聯(lián)電容器和人工補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償設(shè)施來減少無功功率的耗費(fèi)[5]。也可以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用集中補(bǔ)償和高低壓柜封三補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方式來減少無功功率對(duì)配電系統(tǒng)的耗費(fèi)。

最后，可以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用提升電動(dòng)機(jī)工作成效與功率因數(shù)的原理，來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)，從而有效的提高電動(dòng)機(jī)的總體工作成效，并降低電能損耗。

4.3 有效降低電氣設(shè)計(jì)中的線路電能損耗

在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，線路的電能損耗是極為重要的方面，需要根據(jù)機(jī)器的長度、發(fā)熱情況、電壓等等情況，優(yōu)化線路電能的耗費(fèi)問題，選擇低壓的線路截面，從而有效地減少線路的電能損耗。在具體的布線過程中，不要走彎路，或者是回頭路，應(yīng)該將荷載的中心和變壓器相互靠近，拉近供電距離，從而減少線路的能量消耗。

除此之外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，要盡量增加導(dǎo)線的橫截面，使用較長的電路來確保穩(wěn)定的載流量和電壓?？梢栽诮档途€路能耗費(fèi)用的過程中，使火災(zāi)發(fā)生的系數(shù)降低，提升高層建筑電氣設(shè)計(jì)的整體供電質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代化的高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，要掌握具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)方面的措施進(jìn)行不斷的優(yōu)化，促進(jìn)高層建筑電氣設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展。

[1] 劉秉清.高層建筑電氣設(shè)計(jì)及節(jié)能措施.通訊世界,2015(5):116-117.

[2] 王湘紅,覃德金.高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能.中國房地產(chǎn)業(yè),2015(9):159.

[3] 常樂民.高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則.科技致富向?qū)?2012(36):229,257.

[4] 陳奇兵,岳 輝.高層建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容與節(jié)能探討.門窗,2012(10):61-64.

[5] 李文會(huì),李啟林,楊殿玉.淺談高層建筑的電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能.農(nóng)村電氣化,2013(S1):100-101.

Discussion on high-rise building electrical design and energy saving

Sun Yukui

(ShanxiHuachengArchitecturalDesignCompany,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics and main contents of high-rise building electrical design, cleared the energy saving principles of building electrical design, combining with the practical experience, put forward the energy saving measures of high-rise building electrical design, provided effective reference basis for future high-rise building electrical design.

high-rise building, electrical design, energy saving, distribution system

2015-09-18

孫宇魁(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0191-02

TU855

A