1、论述高层建筑电气节能设计措施摘 要：文章通过笔者的工作实践，总结了高层建筑建筑电气节能设计常见问题，提出了高层建筑电气节能设计原则，从而针对高层建筑电气节能设计措施进行了论述，旨在为建筑设计人员提供参考。 关键词：高层建筑；电气设计；节能原则 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 引言 目前，随着我国城市经济的不断发展，各大城市高层建筑迅速崛起，能源的消耗急剧增加，能源危机迫在眉睫，而建筑中消耗的能源中电能消耗占有很大的比例，因此在能源日益短缺的今天关于电气节能显得至关重要。节约电能不能片面降低标准和忽视安全，要在保证使用的前提下，提高能源利用率和综合效益，是电气设计人员共同
2、探讨的问题。 一、高层建筑电气节能设计中常见问题分析 目前，在高层建筑电气节能设计中存在着一些不足和问题，如在新建建筑工程及改造工程电气节能设计虽然满足国家规范，但是对照地方节能文件和标准还存在不少问题，这些不足之处还需要大家共同努力去克服。具体问题主要包括以下几点。 （1）高层建筑公共部分（楼梯间、电梯厅、公共走道）照明全部用应急照明替代，没有采用节能控制开关，部分光源采用白炽灯，附属商业网点的电气节能也没有要求。 （2）高层建筑电气施工图设计说明没有节能专篇，照度及功率密度采用国家规范标准，没有执行地方标准。照明设计中对气体放电灯功率因数、灯具效率、镇流器无要求，部分光源仍采用白炽灯，图例
3、中荧光灯光源为 T5，图纸中为 T8，不统一。 （3）有相当数量的工程项目由于设备容量数据不全，估计的成分太多，负荷计算不准确，导致变压器选择过大，干线电缆、导线选择偏大，造成“大马拉小车”的浪费现象。 （4）甲类高层建筑没有考虑可再生能源的利用，无法满足建筑节能设计标准规定中的（太阳能热水系统、地源热泵空调系统、太阳能光伏发电系统/光诱导系统）三选一的要求。 （5）高层建筑电气设备节能的控制措施不完善，如建筑物照明及空调系统等未考虑智能化的节能控制方式，照明、空调风机及水泵起停控制仅采用手动控制；电梯未设群控或其它节能控制模式、自动扶梯未设节电感应控制等。 二、高层建筑电气节能设计的基本原则
4、 随着经济的发展和城市人口的增多，高层建筑的建设还加大了能源的浪费，建筑电能消耗惊人。高层建筑电气设计人员在做好电气设计的同时，还要将节能原则贯彻到电气的设计中。 （1）电气节能要满足建筑使用功能的要求，满足建筑的日常照明、室内温度、通风量，确保建筑上下通道的畅通和电气娱乐设施的用电。 （2）电气设备设计要考虑经济因素，实现电力运行和电气节能之间关系的协调，提高建筑运行的整体效益。 （3）高层建筑电气节能首先是避免不必要电能的消耗，设计人员要首先确定建筑能耗的关键点，对功能损耗严重的电气设备进行处理，采用先进的技术来降低能耗，加大新技术和新型节能设备在高层建筑的应用，真正实现建筑节能。 三、高
5、层建筑电气节能设计措施 3.1 变电所位置的选择 高层建筑因为楼层多，负荷分散，为保证配电干线最大电压降不超过允许值，减少电能损耗，降低大截面电缆用量，变配电室的位置选择十分重要，应尽量靠近负荷中心，进出线方便，一般变电所的位置有以下几种设置方式： （1）将变压器设在地下室或辅助建筑物内； （2）在地下室和最高层设置变压器； （3）分别在地下室、最高层和中间层设置变压器； （4）仅在中间层设置变压器； （5）主变压器分设在底层与上部各层。 究竟采用何种方式，除了考虑经济、设备条件和施工方便等因素外，还要考虑经营和管理因素。 3.2 变压器设备的选择 变压器设备的选择，重点考虑减少变压器的有功功
6、率损耗：变压器的有功功率损耗如下式表示： Pb=P0+Pk2 式中：Pb变压器有功损耗，kW； P0变压器的空载损耗，kW； Pk变压器的有载损耗，kW； 2变压器的负载率。 （1）P0 为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，其大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如 SGB10 及 SGB11-R 等型号节能型变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁场方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗，从而降低变压器的空载损耗。 （2）Pk 是功率传输的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大
7、小，即负载率口的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从 Pk 用微分求它的极值，在=50%时每千瓦的负载，变压器的能耗最小。因此，在以往的电气设计中，变压器的负载率绝大部分在 50%左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法仅是为了节能，而没有考虑经济价值。综合考虑，取变压器负载率为 50%是不经济的，要使变压器在使用期内预留适当的容量，变压器的负载率应在 7585%为宜。 （3）为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为 2000kVA，可选 2 台 1000kVA，
8、而不选 4 台 500kVA，因为选用前者可节能，也节约投资。 在变压器设备选择中，能掌握好上述三点要求，即满足了节约能源、经济合理的原则。 3.3 导线截面的合理确定 线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻 R=PL/S，即线路电阻与电导 P 成正比，与线路截面 S 成反比，与线路长度 L 成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。 （1）应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的高层建筑中宜采用铜导线。 （2）减小导线长度。1）线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；2）低压配电线路应不走或少走回头线，以减少来
9、回线路上的电能损失；3）低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。 （3）增大导线截面。利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。 在设计中，认真实上述三条措施，就可减少线路上的能量损耗，达到线路节能的目的。 3.4 提高系统的功率因数 提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的 线路损耗的公式展开后得下列计算式： P=3I2R10-3=（RP2/UL2+RQ2/ UL2）10-3kW 式中：UL线电压，V； P有功功率，kW； Q无功功率，kVA 前项 RP2/UL2 为线路
10、上传输有功功率而引起的功率损耗，后项 RQ2/ UL2 为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以改变的，可通过就地无功补偿来实现。 3.5 电动机在运行过程中的节能 在高层建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑等工种的设备相配套，由设备制造厂商统一供应。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了上述的用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功
11、而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。 3.6 照明部分的节能 因为在高层建筑中照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应着重从下列几方面着手： （1）采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此，目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异且节能的新光源取代。 （2）尽量利用自然采光，靠近室外部分的房间，应结合建筑方案将门窗尽量开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动
12、调节。 照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。 四、结语 总之，由于高层建筑具有建筑面积大、建筑层数多和功能复杂的特点，从而对电气有着很强的依赖性。高层建筑电气设计的安全性、 可靠性和经济性直接影响着高层建筑的安全使用和建筑能耗，建筑设计人员要在建筑电气设计的过程中贯穿节能原则，对电气设备进行重点选择，实现建筑的整体节能。 参考文献 1 民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008） 。北京：中国建筑工业出版社，2008（08）. 2 万小洪.建筑电气设计中的节能措施J.科技信息，2010（04）. 3 黎庆强.建筑电气设计过程中的节能措施J.科技资讯，2009（06）.
