高层建筑电气节能设计分析

刘明亮

摘 要：当前我国经济社会处于快速发展的新形势下，经济发展与能源紧张的矛盾日益激化，这也使节能成为当前国民经济发展的重要问题。在当前社会整体能耗总量中，建筑能耗占有较大的比例，特别是现代建设中电气系统的耗能比例更大。高层建筑已成为当前城市发展过程中重要的建筑形式，其不仅高度较大，层数较高，而且功能和结构都具有复杂性，对于电气系统的消耗量也较大，所以需要进行合理的设计，达到节能降耗的目的。文章对于高层建筑电气设计的原则以及设计中的注意要点进行了分析，对于促进高层建筑电气设计的发展水平具有重要的意义。

关键词：高层建筑；电气设计；原则；节能设计

前言

在高层建筑中，由于受到自有的特点影响，在电气系统运行的过程中消耗较大。因为高层建筑的结构比较复杂，单位面积的层数较多，所以在日常运行的过程中，需要大量电气设备的运转，在照明系统、消防系统以及各种电气设备的设计方面，需要进行科学合理的方案设计，达到节能降耗的目的。所以在进行电气设计的过程中，需要对高层建筑的结构特点、用途以及性能要求进行详细的分析，对周围的环境特点进行评估，然后有针对性的进行设计，以此完成电气系统的节能设计。

1 高层建筑电气节能的重要性

在市场经济快速发展的过程中，对于能源的消耗也日渐增长，不仅造成了极大的环境问题，同时也成为了社会正常运行的负担，所以在能源的供需方面出现了矛盾，节能能源刻不容缓，已经成为全社会共同关注的话题。在高层建筑设计中，电气系统的能源消耗占据了很大的比例，而在以往的建筑电气设计中，并没有认识到电气节能设计的重要性，只是一贯的凭借以往的经验和套路进行设计，在建筑投入使用后，才发现电能的消耗量巨大，但是已经无法改变。在人们的物质生活逐渐提升的背景下，日常生活中所使用的大功率电器不断增多，而高层建筑在照明系统以及消防系统方面的能耗也日渐提升，所以在整个高层建筑运行的过程中，还会因为电气系统设计的不合理而导致额外的电能损耗，这在能源日益匮乏的当代社会已经成为较为严重的话题，所以高层建筑电气节能设计具有非常重要的意义。

2 高层建筑电气节能设计原则

在高层建筑电气设计过程中，要想达到节能降耗的目的，就需要遵循一定的设计原则。不仅需要设计人员具有较高的专业水平，并且还需要加强对细节的关注，从而保证整体设计的水平。

2.1 功能性原则

电气系统的设计要满足高层建筑基本功能的运转，包括日常照明、温度、通风以及各种电器设备的正常用电需求，所以满足功能性需求是需要遵循的最为基本的设计原则，由此才能进行下一个环节的设计。

2.2 经济性原则

由于高层建筑的层数较多，结构复杂，所以对电气设备的需求量较大，不仅在采购成本方面会产生一定的压力，并且在大部分电气设备同时运转时也会造成极大的电能消耗。所以说在进行电气设计时，在满足基本功能运转的基础上，还要重视经济性原则，一方面考虑电气设备的采购成本，另一方面考虑共同运转时对各部分电气设备造成的负荷，避免超限运转而造成安全事故，从而更好地协调电力供应与电气节能之间的关系。

2.3 节约性原则

在以往的电气设计中，存在很多无谓的电能消耗，有些是可以通过使用先进的电气设备而达到节能目的的。先进电气设备的应用，可能在先期投入的资金较大，但是从长远的角度来讲，会节能大量的电能。还有变压器的功能损耗、传输线路的有功损耗以及照明系统等，都可以通过先进的技术和设备来进行改善，从而达到节能降耗的目的。

3 高层建筑电气节能设计要点

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，一般变电所的位置有以下几种设置方式：将变压器设在地下室或辅助建筑物内；在地下室内和最高层设置变压器；分别在地下室、最高层和中间层设置变压器；仅在中间层设置变压器；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 变压器节能

对变压器进行节能设计主要降低自身运行时的能量损耗，并且还要提升其运行效率。在变压器运行的过程中，铁损以及杂散损耗是固有的，但是铜损是可以改变的，主要的节能措施有如下方面：第一，根据高层建筑中对于电能的需求进行合理的计算，然后根据电气系统总的电力荷载确定变压器的容量以及台数，并且尽量将其布置在高效低耗区内。第二，使用先进的节能型变压器，节能型变压器自身具有很多优点，能耗低、噪声小、重量轻、运行效率高、抗冲击以及能耗小，可以有效的降低能源损耗。第三，提高对变压器运行的管理水平，为保证变压器运行的安全性，在各变电所之间，应该设置保护装置，在电气设备发生异常的负荷变化时，保护装置能够及时的发生动作，避免对变压器造成损毁。此外，还应该加强日常的检修，发现问题及时处理。

3.3 电动机在运行中的节能

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，在此种情况下，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。

3.4 降低线路电能的损耗

线路电能损耗也是高层建筑电能损耗的重要方面，设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、电压损失和机械长度来进行低压线路截面选择，减少线路损耗，选用电阻率比较小的材质作为线路导线，包括铜芯导线和铝线。在设计的过程中应该尽量的减小导线程度，布线应该避免走弯路和回头路，变压器应该和负荷中心靠近，缩短供电的距离，减少线路电能损失。

3.5 照明系统的节能

设计人员应该尽量的选用高效光源，室内场所照明可以使用小功率高压钠灯和荧光灯，室外照明和道路照明可以使用高压钠灯和金属卤化物灯，气体放电灯和荧光灯要安装电容器。设计人员可以采用光通比例高、反射系数高和配光特性稳定的灯具，照明方案要要进行合理的设计，充分的利用自然光，在建筑中尽量使用定时开关、节电开关和调光器，建筑室外照明可以采用光电控制器，插座面板上尽量设置开关控制，实现节能。

4 结束语

在高层建筑电气节能设计的过程中，不仅要保证基本的功能性需求，还应该注意经济性以及节能性，并且要从整体的角度考虑电气系统运行的安全性。只有全方位的规划，才能确保电气设计节能降耗的目的，这就需要建筑电气设计人员要不断的提升专业技术水平，并且严格按照规范标准的要求操作。随着科学技术的快速发展，各种先进的技术和设备会不断的应用于电气节能设计中，为高层建筑的电气节能设计创造更为有利的条件。

参考文献

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