高层建筑电气设计及节能措施

张卓

摘要：最近几年，我国城市化进程不断加快，城市住房用地愈发紧张，不止大城市一座座高楼拔地而起，在中小型城市中，高层建筑数量逐年攀升。高层建筑相对于普通建筑而言，其结构和功能更加丰富、复杂，与此同时，人们开始集中使用电梯、中央空调等大型电气设备，社会各界越来越重视和关注高层建筑电气设备的可靠性和安全性。本文重点分析了高层建筑电气设计中存在的问题和不足，并提出了切实可行的节能措施，旨在为业界人士提供一定的借鉴参考。

关键词：高层建筑;电气设计;节能措施

因为高层建筑具有一定的特点，因此，高层建筑的电气设计极其复杂。在此过程中，设计人员必须全面考量其特点，遵守相应原则，关注它的节能效果，从而有效降低电气运行期间的电能消耗，进而大大节约运营成本，从而实现节能降耗的目的。

1 高层建筑电气设计的特点

其中日常生活中经常用的电梯设备、制冷设备以及给排水设备等都与高层建筑电气存在一定联系。另外，高层建筑的使用功能存在差异，导致电量发生变化，但是总体来说，电能消耗非常巨大，高层建筑的应急照明、电梯等用电器都需要拥有独立的电源，用于应急储备。

2 电气节能设计应遵循的原则

2.1 考虑实际经济效益

相关人员需要从实际经济收益角度出发，科学合理进行高层建筑节能设计，同时还需要考虑国情，不能因过度重视节能而投入大量资金，增加项目运行成本，加大节能设计的投入，使之在未来几年内得以回收。

2.2 有效降低不必要的消耗

电气节能设计需要有效降低不必要的电能消耗，在充分掌握建筑物功能的同时，系统分析比较那些电能消耗是赘余的，同时进一步探究如何快速达到节能效果，比如引入先进的照明设施来有效降低变压器和照明设施等用电器的功率损耗。

3 高层建筑电气设计要点

3.1 电源电压的合理选择

如今，高层建筑物越来越多，而且建筑面积越来越大，设计期间，一定要确保供电系统的安全性和稳定性，因此，建设方一般采用双电源供电。当遇到突发情况或者电源故障时，可以切实保障整个供电系统的安全、稳定运行，从而不会影响到整个高层建筑的正常供电。假设高层电源突然断电，势必会带来很多不便，因此，建筑设计期间，为了保证高层建筑始终用电正常，必须采用双电源供电，从而确保高层建筑用电稳定。

3.2 合理选择电气设备

由于高层建筑面积大，层数多，高层建筑集中使用的电气设备越来越多，比如照明系统、开关柜等。必须要结合高层建筑物实际特点，来合理适合的电气设备，比如高效率光源等。确保使用的电气设备可以在该高层建筑中发挥最大的作用。此外，设计人员还需要注意三个要点：①在选择高层建筑的高压开关柜时，要注意尽量选择真空开关手车式的开关柜;②低压配电屏要 尽量选择抽屉式的;③在供电电源满足不了双电源要求或者有特别重要的负荷时，应配备发电机组作为应急电源。

3.3 科学设计配电系统

现阶段，我国高层建筑通常使用单母线进行高压分段处理，电源电压为10KV，能够自动切换分段母线。此外，配电系统可以分开计算低压和高压的费用，即低压计费一般利用配电系统的计费表，高压则利用高供高计。高层建筑的配電系统必须符合科学性和合理性，实现分开供电，同时结合能源消耗大小来不断完善配电系统设计，进而最大限度地节约能源消耗。

4 高层建筑电气设计中的几个问题

4.1 漏电开关级数选择问题

在保障高层建筑安全中，电气设计占据着至关重要的作用，所以，设计期间，必须遵从一定的原则。当务之急是漏电电流的选择和动作时间的配合，设计期间，必须要考虑高层建筑电源特点进行合理设计。假如供电电源电压为380V，建议此时需要选择三相四极电漏电保护器;而假如供电电源电压是单相电源，且为220V，建议相关工作人员选择单相二极漏电保护。

4.2 建筑物电气线路的接地保护

在设计高层建筑电气系统时，还应考虑到接地问题，系统接地可以有效预防很多人身伤害。举个简单例子，室外照明系统通常都会做接地处理，主要目的是预防灯具保护罩破损后，可能发生的触电问题。金属外壳是灯具接地的主要方式。

5 高层建筑电气节能技术措施

5.1 不断优化高层建筑电气系统设计

高层建筑电气系统设计单位有必要要求设计人员提供电气工程符合性计算书和技术措施。此外，在优化电气系统设计方案时，需要坚持人本理念，注重施工团队和业主之间的有效沟通，认真调查施工现场情况，充分考虑工程实际情况，切实保障设计方案能够达到电气系统负荷要求，同时满足建筑结构、功能要求。此外，目前，高层建筑电气系统设计采用的节能新技术包括冰蓄冷空调电气节能技术、太阳能以及风能等。高层建筑电气系统设计单位必须要全面掌握和了解各种建筑电气节能技术，通过引入先进的电气技术，来取得良好的社会收益和经济效益。

5.2 合理选择变压器的型号和规格

在高层建筑电气工程中，变压器的阻抗作用会消耗大量电能，造成一定的资源浪费，为了有效避免多余能耗，工作人员可以充分利用变压器负载率来降低能耗。然而，此方法的不足之处在于增加了资金投入。变压器节能的实质是通过降低变压器的功率损耗来有效提升变压器的运行效率。值得注意的是，设计阶段，设计人员需要充分考虑各季节、时段负荷变化，提前做好调整和布置，配电变压器的中高压侧应尽量形成环网，这样可以有效保证供电不受影响。因季节性变化，建议工作人员通过并联运行来有效降低功率损耗。值得注意的是，并联运行不适用于昼夜负荷变化的响应，因为此方法在昼夜负荷变化中的应用，会增加变压器的投切次数和检修次数。此外，为了使变压器节能效果达到最佳，必须科学选择变压器容量。当多台变压器并联时，应结合实际负荷合理确定变压器数量，从而最大限度地控制变压器损耗。由于变压器容量大，需要合理分配负荷，选择大容量变压器，以减少变压器数量。同时，变压器应尽可能靠近负荷中心，通过缩短供电距离来降低功率损耗。

5.3 科学选择电缆与电线

高层建筑电气工程中，输入电能的4%损耗在照明线路上。线路中的电阻，工作期间，会通过电流产生电阻损耗及电压降，此外，导线的横截面积、长度等都会影响线路损耗。建议相关工作人员从以下几方面着手降低线路损耗：一是，缩短导线的长度。在高层建筑的线路分布中，尽可能地选用直线线路，减少回头线的使用;二是增加导线的横截面积。在选择线芯材料时，需要遵从技术性和经济性。在满足经济性的基础上，有针对性地降低费用，这样，不仅实现了节能降耗，而且还注重生态环境的保护，同时取得了良好的经济效益和社会效益。

6 结语

综上所述，在设计高层建筑电气时，相关工作人员一定要遵从安全、环保、节能和高效的设计原则，根据高层建筑自身实际设计特点，从众多变压器设备中，则择选出最佳的电气系统，不断完善高层建筑线路设计，深入挖掘和研究有效降低高层建筑能耗的方法，从而更好促进城市长足发展。

参考文献：

[1]粟宇.超高层建筑的电气设计探析[J].工程技术研究 ，2017，（8）：185+190.

[2]阎桂郁.建筑电气照明节能设计及应用[M].北京：中国北海出版社， 1996.

[3]马利辉.浅谈建筑电气设计中的节能技术应用[J].黑龙江科技信息， 2011（8）.

[4]葛维雅，张朋博.高层建筑电气设计及节能措施解析[J].工程技术：引文版 ，2016（19）.

[5]赵青娟.建筑电气设计中的节能措施[J] .山西建筑， 2011（36）.