高層建筑電氣節能技術初探

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一、高層樓宇建筑電氣節能設計的基本原則

高層樓宇的建筑電氣節能設計，一定要做到切實有效的節約能源。為了達到這目的，在進行高層樓宇的建筑電氣節能設計時，必須要掌握以下一些主要原則。（1）滿足經濟效益目標，經濟效益是一項建筑工程的施工中不得不考慮的問題，高層樓宇的建筑電氣節能設計也應該對建設行為的經濟效益有足夠的重視，不可只對節能設計有偏重的關注而造成工程整體投資的提高，反而不利于建筑企業的發展。正確的思考方式應該是使因進行電氣化節能設計而增加的工程成本，可以在將來的運轉和使用中通過節能而收回。（2）使用功能得到保證，建筑電氣的設計是為達到應有的使用功能，在進行高層樓宇建筑電氣節能設計時，不能只考慮節能而忽視了本來的使用功能，一定要在電氣使用功能達到正常標準的基礎上，進行節能設計，要達到舒適和衛生標準，各個通路的運行不發生障礙，電力供應、照明系統和休閑娛樂設施的用電要保證供應。（3）科學設計，不產生無謂電力流失。高層樓宇的建筑電氣節能設計成功與否，關鍵在于是不是有效的減少了無謂的電力損失，設計時應將設計理念建立在滿足樓宇建設的功能標準基礎上，再進行詳細分析，確定哪些環節所產生的電力損耗是不必要和可以去除的。最后就有針對性的進行節能效果的分析，并制定相應的設計策略，比如在電力傳輸時存在的有功損耗，變壓器功率的損失等環節都是可以有效控制。對于數量較多和應用廣泛的照明系統，需要通過對當前最為先進的節能照明設備的使用而達到減少電力損失的目的。

二、進行電氣節能設計的主要措施

1.變壓器的合理選擇

高層樓宇建筑電氣系統變壓器的選擇，必須要建立在有功功率損耗的基礎上，具體來說，在變壓器所存在的損耗中，大致有以下幾個方面。（1）功率傳輸損耗，產生功率傳輸損耗的主要原因是電流通過時的電阻高低。應該在電氣設計時盡可能的選用電阻小的繞組，具體來說可以采取銅質的變壓器芯。在以往的設計思路中，變壓器負載會保持在50%的水平，也就是說，在實際的工作中，變壓器中的一半是真正利用的，這樣的設計可以良好的體現出節能的效果，然而卻存在對經濟效益的忽視。而通過現代的科學方式運算和分析可以得出結論，即讓變壓器的節能效果得到體現，又能達到應有的經濟效益的最優做法是，將變壓器的負載率保持在80%的水平。（2）空載損耗，產生空載損耗的主要原因為，鐵芯漏磁和渦流影響?？蛰d損耗的程度受鐵芯和鋼片的工藝性能影響。所以應該盡量選擇質量優良的冷軋取向硅鋼片，通過取向處理后，鋼片磁場出現趨同性，使渦流損耗減少?？梢赃x擇SC8等節能型的變壓器。（3）變壓器的本身損耗，在高層樓宇建筑中，其電力負荷都表現較大，一般都會考慮進行多臺變壓器的設計，但往往會由于變壓器本身所具有能源損失特點，而使電力損耗過高。正確方法應該是以下過程：如果高層樓宇的電力負荷過大，必須采用多臺變壓器設計時，一定要最大程度的使用容量高的變壓器，而不要盲目的使用過多的容量不高的變壓器。比如，高層樓宇需要的總體變壓器容量為5000KVA，就應該使用5部1000KVA變壓器，而不應該進行多臺500KVA變壓器的設計。

2.高層樓宇照明系統的合理布置

高層樓宇體積大，高度高，樓內的公共面積及使用面積都非常大。難免會大量的增加照明系統的布置，為了實現高層樓宇照明系統節能，應在進行照明系統設計時，掌握以下一些重要原則：（1）盡可能的對自然光源進行充分的利用，在進行樓宇的主體結構設計時，適當的將有利于光源采集的角度進行門窗的增大設計，并結合透光性能良好的材料的使用，增加自然光源的利用，而對于自然光源采集較差的位置，應該在利用原有自然光源的基礎上，進行輔助照明設備的安裝，同時增加自動調節的設計；（2）重視高效光源的使用，傳統的白熾燈的使用雖然具有技術簡易、成本低廉的優勢，曾經在建筑工程中得到了大量的使用，隨著科學技術不斷更新，已研制出許多新型的、色度好、光率大的設備，有利于能源節約，應得到更為廣泛的利用；（3）有些光源設備的工作機理是通過氣體作用進行放電過程，這種設備的亮度調節是需要通過對燈芯的調節才能完成，所以會造成成本的增加，不適合過多采用。

3.正確控制導線橫截面

電流通過電路時也會產生一定程度的損失，為了有效減小這一現象導致的額外損失，就應該盡可能的減小供電線路中的電阻值。通過線路電阻運算公式能夠了解到，供電線路中存在的電力損失與線路的截面大小為反比、同長度和電導率為正比。根據以上的規律來進行以下方面的調整：（1）選用電導率較小的線路作為供電線路，通過經驗與科學運算可以得出，在許多材質的導電線材中，采用銅芯的線路電導率最小，并且成本適宜，建立在進行高層樓宇的供電系統設計時，盡量采用銅質的導電線路；（2）合理控制線路的總長，高層樓宇中，供電系統線路的長度極大，布置復雜，如其中存在不必要的彎路或曲線的話，就會因電路過長，而造成電力損失。在進行線路的布置時，應該掌握盡可能的采用直線布置的原則，減少迂回曲折。在主體結構的豎井位置應該進行低壓配電室的設計，并由其進行對豎井干線的供電，使支線沿干線進行反向送電的情況避免。

4.科學規劃變電所

高層樓宇本身高大、層多的特點使層間的電力負荷相對分散，在設計過程中，應該考慮到對電力主干線電壓標準值的保障，在此基礎上盡可能的減少電力損失。進行科學的合理的變電所布置非常必要，在布置變電所設計時，通常會有以下方式來進行選擇：（1）高層建筑的頂部、中部和底部都要進行變壓器布置；（2）于高層建筑的最高層及地下層進行變壓器的安置；（3）只于高層樓宇的中部位置進行變壓器的安置；（4）于高層建筑的頂部各層和地下層進行變壓器的安置。每一個高層樓宇工程的設計與施工以及使用功能都不盡相同，進行變壓器的布置一定要結合工程的自身特點，如功能要求，施工條件、設備等級、投資水平等眾多條件來進行科學合理的布置。

三、結語

綜上所述，現代化建設步伐不斷加速，人民群眾對生活質量的要求越來越高，從而帶來了日漸嚴重的能源問題，合理減少高層建筑的能源損耗，提升能源的利用效率，是當前世界范圍內的重要課題。每一個建筑行業的從業人員都有責任進行這方面的研究和探索，并努力付諸于實踐。

本文作者：黃海燕工作單位：太倉萬達廣場投資有限公司