淺析超高層建筑電氣節能設計技術

高鴻翔

（浙江省建設工程質量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310012）

隨著時代的快速發展和人類生活觀念的轉變，人們的環保節能意識日益增強。而節能的理念也得到了很多部門的廣泛認可在現代建筑行業的工程電氣設計中，我們不僅僅是可以充分利用各種建筑節能環保技術來大大提高建筑能耗利用率，近年來由于我國的國民經濟發展水平已經非常高。建筑業已經開始進入了一個極好的快速發展階段，建設項目的數量和類型也很重要。為了減少我國建筑業的能源浪費，提高建筑業的整體效益，需要充分考慮建筑節能在電氣工程規劃階段的應用。

1 超高層建筑特點及其發展現狀

近年來，隨著經濟和城市化的快速發展，農村向城市的流動日益明顯，建筑業得到了認真發展。然而，未來城市土地短缺的問題也十分突出。超高層建筑不僅有效地促進了土地利用，而且還創造了一種景觀，利用現代技術和現代建筑展示了城市的形象和文化。它是目前城市給排水系統集成化、供電化、智能化控制的產物。

2 超高層建筑電氣節能設計原則

2.1 在保證超高層建筑內電氣系統使用安全的基礎上節能

眾所周知，超高層建筑對電氣系統的依賴性很大，因此必須采用獨立供電方式，避免突然發生停電等事件，必須設置兩個獨立的電路，以保證電氣系統的穩定。同時，必須這樣安裝應急發電機，停電等情況下可以第一時間恢復供電。雖然供電設計的主要參數是用電負荷，但在電力系統設計中，要保證電力系統的正常運行，準確計算建筑物的用電需求和設施的正常運行。計算方法主要有需求系數法和負荷密度法。目前，防雷接地是電路設計的重點。在防雷設計中，除一般雷電外，還采用了輻射雷電和消雷器。在現代高層建筑中，鋼筋混凝土剪力墻與樓板緊密相連，做好金屬管道的接地設計是十分必要的[1]。

2.2 電氣系統的節能設計

配電系統分為高壓配電系統和低壓配電系統。高層建筑提供兩個獨立的電源。同時，采用電荷分離法和功耗法進行充電。向高壓區提供高弓高度計，在低壓區安裝充電式電能表，抑制對某一電力資源的配置。干線是配電設備的重要組成部分。目前，配電系統多采用放射式配電系統，建筑物每層采用混合式配電系統。配電變壓器原理允許根據配電系統的不同原理選擇不同的配電變壓器，以確保配電線路的有效利用，并減少因使用不匹配變壓器而造成的能量損耗。對變壓器的使用壽命進行良好的保護也是可能的。此外，還應用了無功補償技術，可以有效地控制配電線路上的功率，最大限度地減少配電線路上的功率浪費。

3 建筑電氣設計常見問題

3.1 質量監管力度不夠

建筑電氣工程實際施工管理中存在的主要問題是質量控制不到位。同時，很多企業的質量控制和管理體系不完善，在施工過程中沒有出現問題。與其他建設項目的施工相比，很多企業對電氣工作重視不夠，相應的質量控制和管理工作也沒有得到有效開展。在這種情況下，管道、電纜、配電箱等電器元件的購置和應用等問題并沒有得到充分的限制，往往沒有充分考慮熔點、電阻等技術指標[2]。設備規格不符合設計要求，這些問題嚴重降低了電氣工程施工質量。

3.2 施工人員專業水平有限

電氣工程施工復雜、麻煩，對專業技術要求高，施工人員需要具備專業技術能力。但事實上，施工隊伍的技術水平并不高。施工專業人員和技術水平表明，在實際的電氣工程結構中，一些錯誤是難以避免的。此外，一些施工人員責任心不強，不認真落實電氣工程施工工作，不嚴格執行與具體活動有關的要求，一些協會存在不足。這些問題導致安全隱患，最終影響施工安全，保證工程質量。

3.3 電氣工程施工管理的難點

由于電氣工程施工中缺乏嚴格的質量控制和管理，由于施工人員技術水平低，實際質量難以滿足，施工要求難以達到且管理困難。同時，由于建筑電氣系統的結構較為復雜，必須嚴格控制各子系統的質量，有效地把握各系統之間的關系。在對管理任務進行單獨管理和管理的同時，必須將管理任務有效地聯系起來[3]。由于施工過程復雜，質量控制范圍廣，內容多，難以觸及具體管理業務的方方面面，質量控制和施工管理難度加大。

4 超高層建筑電氣節能設計

4.1 變電所位置的選擇

由于單位面積內分布的層數較大，荷載相對分散。為了有效降低電能損耗，必須合理確定變電站的位置，盡量減少大截面電纜的使用。因此，變電站只設置在地下室和頂層的中間層、中間層和頂層，這些層通常盡可能靠近位于地下室或輔助建筑內的負荷中心。在選擇某一特定場所時，應根據建筑物本身的實際情況，按照經濟、高效的原則選擇日常維護。

4.2 變壓器節能

變壓器的運行狀態也會影響電能的損耗，應合理選擇變壓器。首先，根據建筑物內電氣設備的運行要求，合理確定變壓器的數量和容量，從用電負荷的角度滿足運行條件。第二，在條件允許的情況下，可以選擇節能變壓器。初期投資高，后期運行節省大量能源消耗。節能變壓器具有重量輕、損耗低、噪聲低、耐沖擊等特點，有效地降低了能耗，提高了變壓器的運行效率。三是加強對常用變壓器的運行控制和維護，處理日常維護中存在的問題。應使用保護裝置來降低變壓器故障率。當變壓器負載發生變化時，能及時動作，減少能耗損失[4]。

4.3 提高系統的功率因數

功率驅動因數控制是一種衡量工業電氣設備正常運行管理效率的重要科學技術指標。超高層結構建筑電氣系統中經常使用的許多大型電氣控制裝置在正常運行期間都會產生無功功率。這部分設備電能消耗是最終導致設備用電保證設備正常運行管理效率低下的重要影響因素，有效控制電能消耗是設備用電保證設備正常運行所需最必需的，因此如果有必要及時采取措施可以提高設備功率損失因數，降低設備能耗。另一方面，通過對各種電氣設備的合理進行選擇，可以大大提高自然選擇性的能力。可對電力變壓器、電動機、整流器部件進行性能優化，改變產品型號、規格和其他運行控制方式。在不需要增加設備成本的前提情況下，可以大大提高整個自然機成功率中的因數。

4.4 電動機在運行中的節能

在大型高層建筑中，暖通、給排水、建筑等供電設備與高壓電動機配套，并提供給設備廠家。因此，可以實施節能措施。除上述兩種局部負載補償交流電容器外，還建議應盡量減少交流電動機的部分輕載和局部空載連續運行，以有效減少無功功率交流傳輸系統造成的有效率和功率傳輸損失。在這種工作情況下，電機的工作效率很低，功率值的消耗與電機負載功率下降不可能成正比。

4.5 降低線路電能的損耗

輸電系統損耗一直是影響高層建筑系統電能利用損耗的一個重要組成方面。設計工作人員要充分注意設計線路的電壓功率值和損耗，根據線路加熱環境條件、電壓功率損耗和使用機械線路長度綜合選擇好的低壓電源線路部分，減少高壓線路功率損耗，并考慮選擇低阻金屬材料部分作為低壓電線部分布線，包括低壓銅線和低阻鋁線[5]。在系統設計接線過程中，可以盡量減少接線的復雜程度，盡量避免其在接線過程中的短路繞行和后匝，變壓器接線應盡量靠近交流負荷線的中心，以有效縮短其與供電線的距離，減少交流輸電變壓線路的最大功率總和損耗。此外，設計者在設計過程中還需要嘗試增加導線的截面，以滿足熱穩定性、電壓和安培度的要求。

4.6 照明系統的節能

設計師必須盡最大努力正確選擇高效的使用光源。低功率靜電高壓硅酸鈉照明燈、熒光燈和LED 照明燈具等可廣泛用于室外室內照明和高速道路室內照明，如室內照明、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和LED 燈。設計師們還可以選擇使用各種具有高強度發射光功率、高強度反射光功率和穩定光電子分布率等特性的日光燈具。照明解決方案設計合理，充分利用室內自然光源也是必要的。在整個建筑物內必須盡可能多地能夠使用無線定時開關、節電控制開關和無線調光器。建筑室外燈光照明系統可盡量采用光電照明控制器，開關燈的控制可盡量選擇設置在背光面板上，實現高效節能。

5 結語

隨著現代人們對于節能環保意識的不斷提高，節能建筑技術在我國建筑行業已經得到廣泛應用，相應的節能技術也不斷創新發展，并逐步走向規范化、系統化。建設節能技術，未來還有更廣闊的發展空間。因此，對于工程技術人員來說，也需要對現代建筑節能進行深入的研究和研究。事實上，他們總會需要不斷提高自己的技術水平，借鑒發達國家的節能技術，更好地我們的國家節能做出貢獻。