曾娟

鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司（361000）

高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

曾娟

鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司（361000）

這里結(jié)合實(shí)際情況對高層建筑中電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析并提出一些可行性意見，以期促進(jìn)我國高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展。

高層建筑；電氣節(jié)能；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的弊端

在現(xiàn)代社會生活中，人們對電能的需求量逐漸增加，盲目用電現(xiàn)象逐漸增多。高層建筑電氣設(shè)計(jì)師為滿足人們生活需要并結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，很容易忽視電氣節(jié)能在高層建筑中的重要意義，導(dǎo)致電能耗損現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。我國大部分居民以及相關(guān)的設(shè)計(jì)單位都沒有認(rèn)識到我國現(xiàn)階段的能源短缺狀態(tài)，有些地區(qū)甚至出現(xiàn)用電緊缺、在用電高峰期采取限量拉閘的情況。因此相關(guān)部門應(yīng)進(jìn)行相關(guān)改革，充分了解各個地區(qū)、企業(yè)、居民等的用電情況，并注重高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提出有效的解決措施以保證電能的使用率。

2 設(shè)計(jì)原則分析

由于減少電量耗損可有效降低成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位，因此高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)引起相關(guān)設(shè)計(jì)人員的重視[1]，現(xiàn)就對其設(shè)計(jì)原則進(jìn)行分析。

2.1 能夠滿足建筑功能

高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)首先應(yīng)該滿足環(huán)境中照明的各項(xiàng)要求，同時還應(yīng)該滿足新風(fēng)量以及人們對環(huán)境溫度的要求；保證各路運(yùn)輸通道可正常使用并滿足個別特殊工藝的施工要求。例如娛樂場所配備的照明裝置、音響等設(shè)備的用電，展示廳中各種照明燈具以及電力用電。

2.2 充分參考經(jīng)濟(jì)效益

要結(jié)合實(shí)際情況選擇節(jié)能方式，不能為減少損耗投入過高的資金而增加運(yùn)行費(fèi)用。保證相關(guān)節(jié)能設(shè)備在增加成本、投入使用后可在短期之內(nèi)有效回收投入資金，使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2.3 降低能量過度消耗

減少耗損應(yīng)注重節(jié)約不必要的能量消耗，而不是對正常用電進(jìn)行限制。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)找出致使高層建筑能源消耗過大的主要原因并圈定出一定范圍，再采取相關(guān)有效措施節(jié)能。如變壓器的功率耗損、傳輸線路的有功耗損均是高層建筑中不必要的能源損耗，而大量的照明設(shè)施應(yīng)采用節(jié)能產(chǎn)品及技術(shù)減少這些設(shè)施對電能的消耗。同時高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員應(yīng)始終貫徹科學(xué)有效、技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用性強(qiáng)的原則，以保證電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)與無功補(bǔ)償裝置

在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時應(yīng)結(jié)合相關(guān)的參考數(shù)據(jù)，如供電距離、電容量等多方面因素，保證變配電處在與負(fù)荷中心相對接近的位置，在節(jié)約一定程度資金的同時有效減少高層建筑的電量耗損。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對變壓器的數(shù)量、容量進(jìn)行科學(xué)選擇在保證變壓器運(yùn)行正常的同時，可以使變壓器靈活投切工作,將電能使用降低到最低限度。無功補(bǔ)償裝置應(yīng)在運(yùn)行過程中實(shí)行就地補(bǔ)償，避免電容器自身還存有電量卻自動進(jìn)行二次充電導(dǎo)致的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。此外高層建筑的升降樓梯、扶梯在修建時不應(yīng)該加設(shè)無功補(bǔ)償裝置，以避免電機(jī)無法承受過高電壓導(dǎo)致的損壞，而在住宅區(qū)的高層建筑則可以采用補(bǔ)償裝置以降低能量損耗。

3.2 提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)是提高設(shè)備使用率的重要途徑之一，最大限度達(dá)到減少功率損耗、實(shí)現(xiàn)高層建筑電氣節(jié)能目的。提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手：①提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)，主要通過科學(xué)選擇異步電機(jī)，對工藝流程進(jìn)行調(diào)整并逐步對用電設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行改良、使用同步電機(jī)并使變壓器輕載運(yùn)行，選擇電動機(jī)的經(jīng)常負(fù)荷不低于額定容量的40%、變壓器負(fù)荷率宜在75%～85%不低于60%等方式來實(shí)現(xiàn)自然功率因數(shù)的提高。②對無功功率進(jìn)行人工補(bǔ)償，在日常生活中人們較為普遍的采用并聯(lián)電容器來實(shí)現(xiàn)對無功功率的補(bǔ)償，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中使用高低壓柜集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償。對容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備就地單獨(dú)補(bǔ)償，并結(jié)合高層建筑的實(shí)際情況以及電氣設(shè)備的使用情況設(shè)計(jì)。③在功率條件適當(dāng)時，采用同步電動機(jī)以及選用帶空載切除的間隙工作制設(shè)備等措施，以提高電動機(jī)的功率因數(shù)以及工作效率、以減少電動機(jī)在實(shí)際過程中的能量消耗。

3.3 線路電能損耗降低

在高層建筑能源耗損中，線路耗損占有較大比例，因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視線路耗損情況，并結(jié)合發(fā)熱條件、機(jī)械長度、電壓損失等對低壓線路的橫截面進(jìn)行合理選擇以減輕電路耗損狀況，同時在選擇線路導(dǎo)線時應(yīng)選用電阻率較小的材質(zhì)。相關(guān)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)控制好導(dǎo)線的長度，盡可能縮短導(dǎo)線長度在布線時注意避免線路回彎,減少線路在輸送過程中的耗損。此外在整個設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能增加導(dǎo)線橫截面積，在滿足電壓以及載流量的基礎(chǔ)上減少電量耗損并減少火災(zāi)發(fā)生的概率，保證樓內(nèi)居民可安全用電。

3.4 設(shè)計(jì)照明節(jié)能

首先，選擇的照明光源應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。其次，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合照明方案的具體要求使用光通比例較高，反射系數(shù)較高以及配光性較為穩(wěn)定的燈具,對高層建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，并充分利用自然光減少燈具在日間的使用次數(shù)從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

3.5 設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)的用電消耗情況在建筑總耗損中占有相當(dāng)大的比例，因此對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的節(jié)能設(shè)計(jì)可有效減少高層建筑電量耗損。設(shè)計(jì)人員可在保證人居環(huán)境舒適度的前提下，通過調(diào)整室內(nèi)溫度、濕度的取值范圍來達(dá)到減少能源耗損的目的。①空調(diào)中制冷裝置的能耗在空調(diào)系統(tǒng)總能耗中占有相當(dāng)大的比重，是整個空調(diào)系統(tǒng)中電能消耗最高的設(shè)備。因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)空調(diào)時應(yīng)注意選擇高能效、容量小的機(jī)組設(shè)備。②空調(diào)冷凍水泵與冷卻水泵也是消耗電能高的部件,設(shè)計(jì)人員可以通過提高水泵的工作效率來減少能源消耗。

4 案例分析

本工程為建陽西區(qū)生態(tài)城，總共9棟單體及一個地下停車場，地上28層，地下2層，建筑高度89.15，屬于一類高層，建筑面積約10萬m2。建陽西區(qū)生態(tài)城是按綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。

4.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能

根據(jù)建筑規(guī)劃，在地下一層設(shè)置三個配電房及一個開閉所均接近負(fù)荷中心，線路路徑合理，減少低壓側(cè)線路長度，降低線路損耗，至末端配電箱長度約100 m。

本工程選用的變壓器為D,yn11接線。單相負(fù)荷盡可能均衡地分配在三相上，使三相負(fù)荷保持基本平衡，最大相負(fù)荷不超過三相負(fù)荷平均值的115%，最小相負(fù)荷不小于三相負(fù)荷平均值的85%。

本工程在變配電所的低壓側(cè)設(shè)集中無功自動補(bǔ)償裝置，采用自動投切裝置，要求在高峰負(fù)荷時高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。對預(yù)估諧波電流較嚴(yán)重的非線性負(fù)荷，無功功率補(bǔ)償考慮諧波的影響，采取抑制諧波的措施。

4.2 電氣照明節(jié)能

本工程照明設(shè)計(jì)公共場所采用以熒光燈為主的高光效光源。在滿足眩光限制的條件下，優(yōu)先選用燈具效率高的燈具以及開啟式直接照明燈具，室內(nèi)燈具效率不低于下表1的要求。

表1 熒光燈燈具和高強(qiáng)度氣體放電燈燈具的效率允許值

設(shè)計(jì)在滿足燈具最低允許安裝高度的前提下，盡可能降低燈具的安裝高度，節(jié)約電能。采用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器。

本工程在樓梯間、走道、門廳的照明，采用節(jié)能自熄開關(guān)，應(yīng)急照明燈具有應(yīng)急時自動點(diǎn)亮的措施。小區(qū)道路照明根據(jù)所在地區(qū)的地理位置和季節(jié)變化合理確定開關(guān)燈時間，并用光控和時間控制相結(jié)合的智能控制方式，以求最大程度的節(jié)能。

公寓及住宅各功能房須按表2中的照度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表2 照度標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語

由于高層建筑具有面積大、層數(shù)多、功能復(fù)雜等特點(diǎn)，為施工帶來一定難度，同時高層建筑電氣設(shè)計(jì)也是整個施工過程中的重要環(huán)節(jié)。高層建筑電氣設(shè)計(jì)是否安全直接影響到樓內(nèi)居民的生活質(zhì)量，因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)將可持續(xù)發(fā)展理念貫徹至整個設(shè)計(jì)過程中，實(shí)現(xiàn)建筑整體有效節(jié)能。

[1]張文.高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(5)：249.