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摘要：高层建筑的日益增多，使其设计与节能的研究也变得越来越重要起来。 因为高层建筑电气设计的经济、可靠、安全会直接影响整个建筑的稳定和能耗。 在电气设计图纸的全部进程之中，创设人员应当选用恰当的计量参数，运用效率相对较高、能源相对节省的电气设备，并合理地思考使用建筑中电气材料的进展余地,从而达到整体节能的目的。 本文主要结合自己多年从事的建筑电气设计经验，对高层建筑的电气设计与节能的原则和内容进行浅析。
关键词：高层建筑；电气；节能设计
一、高层建筑电气设计的主要内容分析
1.1电压等级选择与供电系统设计
高层建筑的用电需求较大，对用电的可靠性要求高，为了安全和可靠性考虑，需要采用两回路电源线路供电，当某一电源线路中断供电时，另一线路应能满足全部一级及二级负荷的供电要求。高层建筑宜在底层或地下一层设置10（6）/0.4k V户内变电所或预装式变电站，实际工程设计中，常用柴油发电机提供二路电源，保证在极短的时间内，电力能够恢复使用。
1.2高低压变配电系统设计
在高层建筑及重要的民用建筑中，高压主接线的馈线应采用放射式供电系统。高压输电线一般采用单母线，这样就可以保证每个独立电源可以互为备用。低压配电常采用单母线分段方式，以满足负荷用电的需要。低压供配电的形式有多种，这些形式可以互相联结在一起，在高楼构筑物的供配电体系之中，常常运用两种方式相衔接的一种配电形式。这两种形式是：第一，树干式；第二，放射式。在实际设计过程中，为了确保供配电系统的安全稳定，电力和照明是分开进行负荷配电的。
1.3主要设备的选型
电气设备选择是变配电所主要设计内容之一。高压电气设备选择与校验的条件有：电压常用电气设备主要有：开关电气，计量与显示仪表，电缆，电气开关柜等。按电压等级分，电气设备分为高压电气设备和低压电气设备。通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1到1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于当地电网的额定电压的条件选择，即：UN≥USN。当环境条件超过电气设备选择使用条件时，应采取措施保证电气设备选型的安全可靠性。
1.4照明设计
首先，要从建筑物的主体结构和装饰入手，建筑装饰和照明设备之间有着非常密切的联系，在发挥其照明功能的同时，还要尽最大可能满足其美观性。通常情况下，从照明设备的造型、照明设备的布置情况，光源的选择，照度及照明功率密度值几个角度选择合适的照明设备。这样一来，在满足日常需求的同时，很大程度上节省了电能并提高了照明美观性。照明设计主要考虑的因素有以下几点：
（1）确切的照度计量，选择使用效率相对来说比较高的、能源相对来说比较节省的灯泡，达到现在使用的标准照度值，除此之外，还可以达到标准的功率密度数值。（2） 经由直接对眩光进行合理地掌控 ， 除此之外，还可以通过对反射的眩光进行掌控从而达到对眩光进行制约的目的。（3）依照构筑物在每一个室内所有的功效 ，合理地运用天然光，选择使用恰当的掌控形式，缩小电能的耗损。
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二、高层建筑电气节能设计原则分析
首先，尽可能节省不必要的能量损耗，例如在选用节能新设备领域中，应该具体了解其效果、性能、原理与耗能，始终秉持好“实事求是、与时俱进、开拓创新”的原则理念，从技术、经济上进行客观精准的对比；其次，高层建筑电气设计应综合考虑社会、经济与生态效益，避免出现过高的消耗投资而增加运行费用，应对节能减少下来的运行费用进行回收；再者，必须要满足建筑物的功能及满足照明的温度、色彩与显色指数，需要满足上下、左右的运输通道畅通无阻，还要满足空调的温度、新风量及舒适度，还要满足展厅的工艺照明及电力用电等。
三、高层建筑电气节能设计措施分析
现阶段，我国在建筑面积上所消耗的能耗跟发达国家相比，要高出两至三倍，尤其是大都市商圈以及城镇化建设的步伐不断加快，现代都市中最不可或缺的个部分就是大型高层建筑，所以，对于建筑电气节能设计也就越来越重视，现阶段，我国对于建筑设计节能的相关审查已列入强制审查的范畴内，这对于节能工作的开展有一定的缓解作用，因此加强节能设计方法和措施的研究有着十分重要的意义。
3.1配电系统与无功补偿装置
在设计配电系统时应结合相关的参考数据，如供电距离、电容量等多方面因素，保证变配电处在与负荷中心相对接近的位置，在节约一定程度资金的同时有效减少高层建筑的电量耗损。相关设计人员应根据实际情况对变压器的数量、容量进行科学选择在保证变压器运行正常的同时，可以使变压器灵活投切工作,将电能使用降低到最低限度。无功补偿装置应在运行过程中实行就地补偿，避免电容器自身还存有电量却自动进行二次充电导致的能源浪费现象。此外高层建筑的升降楼梯、扶梯在修建时不应该加设无功补偿装置，以避免电机无法承受过高电压导致的损坏，而在住宅区的高层建筑则可以采用补偿装置以降低能量损耗。
3.2提升供配电系统的功率因数
提高供配电系统的功率因数是提高设备使用率的重要途径之一，最大限度达到减少功率损耗、实现高层建筑电气节能目的。提高供配电系统的功率因数应从以下几点着手:（1）提高用电设备自然功率因数，主要通过科学选择异步电机，对工艺流程进行调整并逐步对用电设备的运行方式进行改良、使用同步电机并使变压器轻载运行，选择电动机的经常负荷不低于额定容量的40%、变压器负荷率宜在75%~85%不低于60%等方式来实现自然功率因数的提高。（2）对无功功率进行人工补偿，在日常生活中人们较为普遍的采用并联电容器来实现对无功功率的补偿，相关设计人员应在设计过程中使用高低压柜集中补偿和分散补偿的方式实现就地补偿。对容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备就地单独补偿，并结合高层建筑的实际情况以及电气设备的使用情况设计。（3）在功率条件适当时，采用同步电动机以及选用带空载切除的间隙工作制设备等措施，以提高电动机的功率因数以及工作效率、以减少电动机在实际过程中的能量消耗。
3.3 线路电能损耗降低
在高层建筑能源耗损中，线路耗损占有较大比例，因此相关设计人员应重视线路耗损情况，并结合发热条件、机械长度、电压损失等对低压线路的横截面进行合理选择以减轻电路耗损状况，同时在选择线路导线时应选用电阻率较小的材质。相关人员在进行设计的过程中应控制好导线的长度，尽可能缩短导线长度在布线时注意避免线路回弯,减少线路在输送过程中的耗损。此外在整个设计过程中，设计人员应尽可能增加导线横截面积，在满足电压以及载流量的基础上减少电量耗损并减少火灾发生的概率，保证楼内居民可安全用电。
结束语：
由于高层建筑具有面积大、层数多、功能复杂等特点，为施工带来一定难度，同时高层建筑电气设计也是整个施工过程中的重要环节。 高层建筑电气设计是否安全直接影响到楼内居民的生活质量，因此相关设计人员应将可持续发展理念贯彻至整个设计过程中，实现建筑整体有效节能。
参考文献：
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[4]徐俊佳，张骞．高层建筑电气节能设计［A］．土木建筑学术文库［C］．2010∶2．
论文作者:马国栋1,岳玉华2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/15
标签：高层建筑论文; 节能论文; 电气设备论文; 电压论文; 功率因数论文; 线路论文; 电气设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;