高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀及方法探討

1、    高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀及方法探討    呂楚勇摘 要：文章結(jié)合筆者的實際工作經(jīng)驗，闡述了高層建筑電氣設(shè)計的現(xiàn)狀及原則，從而針對高層建筑電氣設(shè)計及節(jié)能措施進(jìn)行了探討，旨在為建筑設(shè)計人員提供參考。關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣節(jié)能；現(xiàn)狀；設(shè)計方法高層建筑由于具有面積大、層數(shù)多、功能和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此給電氣設(shè)計工作帶來了一定的難度。高層建筑電氣主要包括動力設(shè)備、電氣設(shè)備、復(fù)雜的照明系統(tǒng)以及消防安全系統(tǒng)，這些電氣設(shè)備對電氣功能要求較高，以及對電能的消耗量相當(dāng)大，因此做好高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作已勢在必行。下面通過工作實踐，主要就高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀

2、及方法進(jìn)行了論述，以供參考。1 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀分析近年來，在高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計過程中仍然存在著一些問題和不足，如照明設(shè)計仍采用白熾燈、設(shè)備負(fù)荷過大及空調(diào)系統(tǒng)等未考慮智能化等方面，這些不足之處將會加強(qiáng)建筑的能源，因此引起了建筑設(shè)計人員的廣泛重視。具體問題包括以下幾點(diǎn)。第一，高層建筑的樓梯間、電梯廳、公共走道的照明全部采用應(yīng)急照明，沒有設(shè)置節(jié)能控制開關(guān)，部分光源采用白熾燈，節(jié)能效果達(dá)不到要求。同時，在高層建筑照明設(shè)計中對照明燈具的功率因數(shù)、效率、鎮(zhèn)流器無要求。第二，大部分項目由于電氣設(shè)備容量數(shù)據(jù)不全，估計的成分太多，負(fù)荷計算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致變壓器選擇過大，干線電纜、導(dǎo)線選擇偏大，造成“大

3、馬拉小車”的浪費(fèi)現(xiàn)象。2 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的原則隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，在高層建筑建設(shè)過中加大了建筑能源的消耗和浪費(fèi)，尤其是在建筑電能消耗方面，其消耗量逐年增長。因此，在高層建筑電氣設(shè)計過程中，我們不僅要做好電氣節(jié)能設(shè)計，而且還要掌握好電氣節(jié)能設(shè)計的原則，以達(dá)到建筑節(jié)能的目的。（1）高層建筑電氣節(jié)能要滿足建筑使用功能的要求，滿足建筑的日常照明、室內(nèi)溫度、通風(fēng)量，確保建筑上下通道的暢通和電氣娛樂設(shè)施的用電。（2）高層建筑電氣設(shè)備設(shè)計要考慮經(jīng)濟(jì)因素，實現(xiàn)電力運(yùn)行和電氣節(jié)能之間關(guān)系的協(xié)調(diào)，提高建筑運(yùn)行的整體效益。（3）高層建筑電氣節(jié)能是避免不必要電能的消耗，設(shè)計人員要首

4、先確定建筑能耗的關(guān)鍵點(diǎn)，對功能損耗嚴(yán)重的電氣設(shè)備進(jìn)行處理，采用先進(jìn)的技術(shù)來降低能耗，加大新技術(shù)和新型節(jié)能設(shè)備在高層建筑的應(yīng)用，以實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。3 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計方法根據(jù)高層建筑電氣設(shè)計的現(xiàn)狀與原則分析，使我們充分認(rèn)識到了高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的重要性，因此如何做好高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作，實現(xiàn)高層建筑節(jié)能目標(biāo)，應(yīng)從以下幾個方面入手：3.1 變電所位置的選擇高層建筑因為樓層多，負(fù)荷分散，為保證配電干線最大電壓降不超過允許值，減少電能損耗，降低大截面電纜用量，變配電室的位置選擇十分重要，應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，一般變電所的位置有以下幾種設(shè)置方式：（1）將變壓器設(shè)在地下室或輔助建筑物內(nèi)；（2）

5、在地下室內(nèi)和最高層設(shè)置變壓器；（3）分別在地下室、最高層和中間層設(shè)置變壓器；（4）僅在中間層設(shè)置變壓器；（5）主變壓器分設(shè)在底層與上部各層。究竟采用何種方式，除了考慮經(jīng)濟(jì)、設(shè)備條件和施工方便等因素外，還要考慮經(jīng)營和管理因素。3.2 變壓器節(jié)能變壓器節(jié)能的實質(zhì)就是降低其損耗、提高其運(yùn)行效率。變壓器運(yùn)行中的鐵損、雜散損耗是固有的，而銅損是隨載率的平方而變化，變壓器節(jié)能措施主要有：1）合理選擇變壓器容量和臺數(shù)，選擇容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，對負(fù)荷進(jìn)行合理分配，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。2）選用節(jié)能型變壓器。節(jié)能變壓器具有損耗低、重要輕、噪聲低、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計時應(yīng)首選高效低損的

6、節(jié)能變壓器。3）加強(qiáng)運(yùn)行管理，實行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力用戶內(nèi)部變電所之間宜設(shè)置聯(lián)絡(luò)控制，在負(fù)荷變化情況下，及時投入或切除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載運(yùn)行，從而減少損耗。3.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無功在線路上傳輸，以達(dá)到節(jié)能的目的。線路損耗的公式展開后得下列計算式：p=3i2r×10-3=（rp2/ul2+rq2/ul2）×10-3kw （1）在（1）式中，ul為線電壓，v；p為有功功率，kw；q為無功功率，kva。rp2/ul2 為線路上傳輸有功功率而引起的功率損耗，rq2/ul2 為線路上傳輸無功功率而引起的功率損耗。有功功率是滿足建筑物功能所

7、必須的，因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備，如電動機(jī)、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會產(chǎn)生滯后的無功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，而這部分損耗是可以改變的，可通過就地?zé)o功補(bǔ)償來實現(xiàn)。3.4 電動機(jī)在運(yùn)行中的節(jié)能在高層建筑電氣中的電動機(jī)都是與暖通、給排水、建筑等工種的設(shè)備相配套，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了上述的用就地補(bǔ)償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因為，在這種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)

8、載的下降成正比。3.5 降低線路電能的損耗線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設(shè)計人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、 電壓損失和機(jī)械長度來進(jìn)行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質(zhì)作為線路導(dǎo)線，包括銅芯導(dǎo)線和鋁線。在設(shè)計的過程中應(yīng)該盡量的減小導(dǎo)線程度，布線應(yīng)該避免走彎路和回頭路，變壓器應(yīng)該和負(fù)荷中心靠近，縮短供電的距離，減少線路電能損失。此外，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還應(yīng)該盡量的增大導(dǎo)線截面，較長的線路要滿足熱穩(wěn)定、電壓要求以及載流量，在減少線路損耗的基礎(chǔ)上降低火災(zāi)系數(shù)，提高建筑供電質(zhì)量。3.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計人員應(yīng)該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場所

9、照明可以使用小功率高壓鈉燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，氣體放電燈和熒光燈要安裝電容器。 設(shè)計人員可以采用光通比例高、 反射系數(shù)高和配光特性穩(wěn)定的燈具，照明方案要要進(jìn)行合理的設(shè)計，充分的利用自然光，在建筑中盡量使用定時開關(guān)、 節(jié)電開關(guān)和調(diào)光器，建筑室外照明可以采用光電控制器，插座面板上盡量設(shè)置開關(guān)控制，實現(xiàn)建筑照明節(jié)能。3.7 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計空調(diào)用電在建筑電氣用電中占有較大的比例，合理設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)用電可以大大改善節(jié)能效果。首先，制冷機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)中主要設(shè)備，其能耗量占了整個空調(diào)系統(tǒng)能耗的一半以上，則制冷機(jī)組效率越高耗電量就越少，尤其是大容量的空調(diào)系統(tǒng)。在進(jìn)行

10、空調(diào)系統(tǒng)選型時，盡可能的選用容量小、能效高的機(jī)組。其次，空調(diào)冷凍水泵與冷卻水泉作為空調(diào)系統(tǒng)的重要設(shè)備，約占空調(diào)系統(tǒng)總能耗的15%-20%?？照{(diào)水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)隨著負(fù)荷變化可以調(diào)節(jié)能量是水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵，這就要求空調(diào)系統(tǒng)的水泵必須具有良好的調(diào)節(jié)性能。實現(xiàn)這一性能可以通過定轉(zhuǎn)速流方法與變頻空調(diào)變速流量方式來完成。變頻空調(diào)就體現(xiàn)了這一特征，提高水泵的工作效率，合理利用能源，減小水泵點(diǎn)好，從而節(jié)約電能。4 結(jié)論隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑建設(shè)數(shù)量不斷增多，高層建筑對工程的設(shè)計質(zhì)量提出了更高的要求。高層建筑由于具有面積大、 層數(shù)多和功能復(fù)雜的特點(diǎn)，因此對電氣有著很強(qiáng)的依賴性。高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計質(zhì)量