（广东德晟建筑设计研究院 519020）
摘要：文章主要从建筑节能角度出发，总结了高层建筑建筑电气设计中存在的问题，从中提出了高层建筑电气节能设计原则，并针对高层建筑电气节能设计的有效措施进行了分析，旨在为了实现建筑电气的节能，减少建筑的能源消耗。
关键词：高层建筑；电气节能；设计问题；原则；措施
引言
高层建筑具有有建筑面积大、建筑层数多、功能复杂和结构比较复杂等特点，其中包括大量的动力设备、复杂的照明系统、消防用电以及完善安防系统，对电气功能要求比较高。由于高层建筑自身的特点，其对电能的消耗量相当大，节能潜力也很大。因此，做好高层建筑电气节能设计工作具有重要的研究意义。
1 高层建筑电气节能设计问题分析
随着高层建筑的增多，人们对高层建筑设计的要求越来越高，尤其是在建筑电气节能方面，虽取得一些成效，但仍存在着一些不足和问题，设计图纸中易出现的问题主要体现在以下几个方面：
（1）高层建筑公共部分（楼梯间、电梯厅、公共走道）照明全部用应急照明替代，没有采用节能控制开关，部分光源采用白炽灯，附属商业网点的电气节能也没有具体的要求。
（2）高层建筑灯具照度及功率密度采用国家规范标准，没有执行地方标准。照明设计中对气体放电灯功率因数、灯具效率、镇流器无要求，部分光源仍采用白炽灯，图例中荧光灯光源为T5，图纸中为T8，不统一。
（3）有相当数量的工程项目由于设备容量数据不全，估计的成分太多，负荷计算不准确，导致变压器选择过大，干线电缆、导线选择偏大，造成“大马拉小车”的浪费现象。
（4）甲类高层建筑没有考虑可再生能源的利用，无法满足《建筑节能设计标准》规定中的（太阳能热水系统、地源热泵空调系统、太阳能光伏发电系统/光诱导系统系统）三选一的要求。
（5）高层建筑电气设备节能的控制措施不完善，如建筑物照明（室内照明、立面照明及庭院照明）及空调系统等未考虑智能化的节能控制方式，照明、空调风机及水泵起停控制仅采用手动控制；电梯未设群控或其它节能控制模式、自动扶梯未考虑节电感应控制等。
2 高层建筑电气节能设计原则
随着经济的发展和城市人口的增多，高层建筑的建设将越来越多，如若电气设计人员在做好电气设计的同时，没能将节能原则贯彻到电气的设计中，将会导致更多的能源浪费，建筑电能消耗惊人。
（1）电气节能要在满足建筑使用功能的基本前提下，即满足建筑的日常照明、室内温度、通风，确保建筑上下通道的畅通和其它用电设备的正常用电等。
（2）电气设计要考虑经济因素，实现电力配电系统的正常运行和电气节能之间关系的平衡，才能有效提高建筑运行的整体效益。
（3）节能的节针对的是无谓消耗的能量。高层建筑电气节能主要是避免不必要电能的消耗。首先找出哪些地方的能量消耗是与建筑物功能使用无关的，再考虑采取什么措施节能：如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，而大面积的照明容量，宜采用合理的控制方式、选择能效高的灯具等使其能耗降低。
因此，高层建筑节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
3 高层建筑电气节能设计的有效措施
3.1 变电所位置的选择
高层建筑因为楼层多，负荷相对不集中，为保证配电干线最大电压降不超过允许值，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：（1）将变压器设在地下室或辅助建筑物内；（2）在地下室内和最高层设置变压器；（3）分别在地下室、最高层和中间层设置变压器；（4）仅在中间层设置变压器；（5）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及当地的规划要求。
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3.2 变压器节能
变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器运行中的铁损、杂散损耗是固有的，而铜损是随载率的平方而变化，变压器节能措施主要有：1）合理选择变压器容量和台数，选择容量与电力负荷相适应的变压器，对负荷进行合理分配，使其工作在高效低耗区内。2）选用节能型变压器。节能变压器具有损耗低、重要轻、噪声低、效率高、抗冲击、节能显著等优点，设计时应首选高效低损的节能变压器。3）加强运行管理，实行变压器经济运行。电力用户内部变电所之间宜设置联络控制，在负荷变化情况下，及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行，从而减少损耗。
3.3 提高系统的功率因数
提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。线路损耗的公式展开后得下列计算式：
△P=3IФ2R×10-3=(RP2/UL2+RQ2/UL2)×10-3kW。
式中：UL——线电压，V；P——有功功率，kW；Q——无功功率，kVA。 前项 RP2/UL2 为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项 RQ2/UL2 为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以改变的，可通过就地无功补偿来实现。
3.4 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，在这种情况下，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。
3.5 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少布线距离，避免走弯路和回头路，变压器应设置在负荷中心附近，缩短供电的距离，减少线路电能损失。此外，设计人员在设计的过程中，较长的线路要满足热稳定、电压要求以及载流量，还应该尽量的增大导线截面，在减少线路损耗的基础上降低火灾系数，提高建筑供电质量。
3.6 照明系统的节能
设计人员应该选用高效光源，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 结论
总之，经济的发展和城市人口的增长带动了城市高层建筑的迅速发展，对工程的设计和施工都带来了挑战。高层建筑具有建筑面积大、建筑层数多和功能复杂的特点，高层建筑对电气有着很强的依赖性。高层建筑电气设计的安全性、可靠性和经济性将会直接影响着高层建筑的安全使用和建筑能耗，设计人员要在建筑电气设计的过程中贯穿节能原则，对电气设备进行重点选择，实现建筑的整体节能。
参考文献：
[1]张金凤.民用建筑电气节能设计要点分析[J].科技信息，2010（01）.
[2]黎庆强.建筑电气设计过程中的节能措施[J].科技资讯，2009（06）.
[3]赵印亮.试论建筑电气照明的节能方式[J].中国住宅设施，2009（06）.
论文作者:余航
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：节能论文; 变压器论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 电能论文; 线路论文; 功率论文; 《电力设备》2017年第14期论文;