1、高层建筑电气节能技术探析摘要：在高层楼宇建筑中，建筑电气系统作为基础性保障系统，其能耗占据了整个建筑能耗的大部分，对建筑电气的节能技术进行研究就显得意义非凡，该项研究涉及到的内容较多，不仅包括供配电和照明系统、还包括暖通空调系统、给排水系统等等。本文首先归纳总结了我国高层建筑电气系统现状中一些不合理的地方，分别从变压器、供配电线路、照明等方面介绍了节能降耗的一些措施。 关键词：高层建筑；建筑电气；节能降耗 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 1 高层建筑电气系统现状 1.1 变压器的节能问题 配电变压器在高层建筑中的作用是显而易见的，它将配电网中的电能转换成建筑供电，实现电
2、能的分配。随着变压器运行时间的增加，其损耗会逐渐增大，加之如今很多楼宇的智能化水平不断上升，过去的配电变压器已经无法满足新的需求，长期的不合理运行和老化现象严重成为变压器能耗增大的主要原因。另外，设计人员在进行供配电系统的设计时，通常是根据负荷满负载的情况来确定配电变压器容量的，但是变压器的能量转换效率与其负荷率之间并不是完全成正比例关系的。 1.2 供配电线路的节能问题 毋庸置疑，在高层建筑中，导线电缆的种类繁多，数量庞大，在运行过程中，自然会产生不能忽视的损耗，有效减少线路的损耗也是建筑电气节能设计的重要内容。目前，在一些高层建筑中，存在严重的导线截面选型和布线不合理现象，绝缘老化的导线也
3、较多。随着高层建筑中机电设备的不断增加，同时也增加了对电能的需求，这就会造成原有设计与实际的需求系统不匹配的现象，导致供配电线路运行于低效率工况状态，增大线路损耗，这不仅会对各机电设备的正常运行造成影响，也会给住宅用户增加额外的用电负担。 1.3 照明系统的节能问题 灯光照明是为了提供一个舒适的环境，供人们工作、学习以及生活。但是在我国很多的高层建筑中，由于设计者没有随着对象的变化而改变设计思路，仍然采用传统的设计理念，造成很多楼宇中的照明系统在光源的选择和灯具的搭配上存在不合理的现象，甚至有的地方依然采用白炽灯，这直接导致智能节能的控制管理水平低下，带来巨大的能耗，并且高层楼宇的照明系统也无
4、法发挥适当的灯光效果，给人们的生活带来不利影响1。 2 电气系统节能技术遵循的原则 在电气系统的节能设计上，应该遵循的一般原则有：1）适用性原则。首先，设计的电气系统应该能够满足建筑物内各机电系统的正常运行，同时，为人们营造一个舒适的工作环境，在这一基础上，从供电可靠性等方面对建筑的供配电系统进行合理优化，以实现电能资源的充分合理利用。2）实际性原则。在实际设计中，设计出的方案不仅要满足技术性要求，同时也要与工程实际相结合，考虑经济效益。尽量选用较为先进的节能设备和材料，在节能的过程中，使得通过节约电能的方式将增加的投资成本收回，提高经济性。3）优化节能性原则。综合考虑建筑内各电气负荷的类型、
5、容量等，尽量减少与构建物无关的电能损耗，例如：通过合理的优化方式将电气设备自身的电能损耗降到最低，通过最优布线减少供配电线路上的损耗等。在建筑照明系统的设计上，应该遵循绿色节能的原则，即在设计上不能仅仅只关心节能降耗，还应该从实际出发，从有利于提高人们工作和学习效率的角度来切入。总之，整个节能系统的设计应该遵照以人为本、科学合理和技术经济等原则2。 3 建筑电气系统节能技术的具体方案 3.1 配电变压器节能技术方案 1）从运行方式上实现优化。为了实现变压器运行的最优化，应该从其有功和无功损耗以及综合运行功耗三方面来进行讨论，当主要考虑变压器的有功电量节能时，应该重点按照变压器的有功功率经济运行
6、方式进行优化；当主要考虑提高其运行的功率因数时，则需要按照变压器无功功率经济运行方式进行分析；当主要考虑降低供配电系统的网损时，则应该按照变压器综合功率经济运行方式进行优化分析。在高层建筑中，电气系统的节能通常都需要进行综合考虑，应该兼顾有功和无功损耗，采用供配电系统网损最小的运行模式。2）经济分配变压器间的负载。通常情况下，对高层建筑的供电是通过多台变压器同时分列运行提供的，当建筑物中用电的负荷总量和变压器运行方式都不改变时，不同的变压器间负载量分配，会存在有功损耗和无功损耗的差别，所以，在变压器的运行时，应该经济分配负载，使得变压器运行于最优的工况条件，有效降低损耗。3）保持变压器的三相负
7、荷平衡。当配电变压器的三相负荷长期处于不平衡的状态时，变压器的三相电压差会增大，使得电路中出现负序电压，造成电网的电压波动，降低电能质量，同时也会威胁到系统的安全可靠运行。三相负荷不平衡还会引起变压器内部的磁路不平衡，形成大量漏磁通，在一些诸如：铁皮、变压器贴铁芯夹等地方出现发热的现象，增大损耗。所以，应该充分统计电力负荷，合理分配三相负荷，保证变压器处于三相负荷的平衡工况，尽量将变压器安置在负荷中心的位置，在后期维护过程中，也应该实时跟踪供配电系统的电压水平，及时调整不合理工况，对于大容量的单相电气设备，应该设置专门的单相变压器，将其接在高压网络上，合理采用无功补偿装置，提高系统的功率因数3
8、。 3.2 供配电线路节能技术方案 科学合理的布线应该充分考虑机电设备的负荷容量和分布，运行特性以及供电距离，保证系统结构的简单清晰，在机电设备的配电级数上，最好不超过 3 级。供电线路的节能技术是建筑电气系统节能研究的重点。1）选择适当的导线类型。应该尽量选择电导率小的新型材质导线，工程实际中发现，铜芯电缆具有较高的电能传输效率，但其成本高，在布线时，要按照节约用铜的方案进行，对于大负荷容量的情况，应该选择铜导线，小负荷容量的情况下，可以适当选用铝芯导线，提高经济性。2）将输电线路的长度尽量设计为最短。在配电所的选址上，应该尽量选择负荷中心的位置，同时注意将变配电所的低压配电室靠近电竖井部位
9、，以此来缩短馈电线路的供电距离，降低线损；3）适当增大线缆的截面积。在整个建筑的电气设计中，有时会遇到机电设备与供电系统距离较远的情况，对其线路的选型设计时，不仅需要考虑基本的载流量和动热稳定以及保护配合等，还应该尽量选择高一级的线缆截面，减小损耗。4）实行无功的就地补偿。对一些无功需求较大的电气设备进行远距离供电时，可以采用就地补偿无功的方式，减少线路上的无功传输损耗。 3.3 照明系统节能技术方案 对照明系统节能的合理设计，主要从以下几个方面考虑。1）确定合理的照明方案。从经济、适用和实际的角度出发进行建筑艺术照明的设计，不能只片面的追求艺术效果；在有空调的房间，应该尽量采用照明空调组合式
10、节能系统；按照建筑物类型的不同，将照明设计系统分为一般照明和混合照明；在必要的时候，可以采用两种以上的光源组合系统。2）选择合适的光源。在整个系统设计中，光源的选择是主要内容。应该综合考虑实际情况、灯具的使用场合以及人员对照明的具体要求等来选择灯具光源的类型。具体的选择原则有：在一些灯具安装高度较低的地方，应该选择荧光灯，包括有直管荧光灯和紧凑型荧光灯两类，其中，前者在使用寿命和性价比上都高于后者；在灯具安装高度较高的场合，适合选择金卤灯或中显色高压钠灯，在显色性要求较高的地方，也可以选用陶瓷金卤灯；在一些迎宾大厅、礼秀厅等灯具需要安装在特高地点的情况，宜采用高频无极荧光灯。3）选用高效节能的
11、灯具。通常情况下，在高层建筑中，很少单独采用上述光源中的一种，而是将各种光源进行合理搭配，取长补短，将各种光源发挥出其真正的效用。我们不仅要选择控光效果好，具有高转换效率的灯具，还应该考虑到其配光曲线，保证整体的灯光效果。不合理的灯具搭配会降低电能的利用率，一般情况下，不宜选择效率低于 70%的灯具，如果选用的是遮光栅格灯 具，要特别注意遮光栅格保护角对灯具光效性能的影响。 4 结束语 高层楼宇建筑中，建筑电气系统作为基础性保障系统，其能耗占据了整个建筑能耗的大部分，对建筑电气的节能技术进行研究就显得意义非凡。本文主要从配电变压器、供配电系统以及照明系统等节能的现状进行归纳和总结，结合基本的节能设计原则，对各部分的节能技术措施进行了分析。 参考文献： 1 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告 2009M .中国建筑工业出版社，2009. 2 孙海燕.大型公共建筑节能新政之一严格监管政府机关和大型公共建筑节能J.建设科技，2007(2):10-11. 3 张建平.居住供暖建筑能耗分析及节能措施 J. 节能环保.2001，8(2):108-111.
