淺析超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)

高鴻翔

（浙江省建設(shè)工程質(zhì)量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310012）

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

1 超高層建筑特點及其發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著經(jīng)濟和城市化的快速發(fā)展，農(nóng)村向城市的流動日益明顯，建筑業(yè)得到了認真發(fā)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(chuàng)造了一種景觀，利用現(xiàn)代技術(shù)和現(xiàn)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(tǒng)集成化、供電化、智能化控制的產(chǎn)物。

2 超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計原則

2.1 在保證超高層建筑內(nèi)電氣系統(tǒng)使用安全的基礎(chǔ)上節(jié)能

眾所周知，超高層建筑對電氣系統(tǒng)的依賴性很大，因此必須采用獨立供電方式，避免突然發(fā)生停電等事件，必須設(shè)置兩個獨立的電路，以保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時，必須這樣安裝應(yīng)急發(fā)電機，停電等情況下可以第一時間恢復(fù)供電。雖然供電設(shè)計的主要參數(shù)是用電負荷，但在電力系統(tǒng)設(shè)計中，要保證電力系統(tǒng)的正常運行，準(zhǔn)確計算建筑物的用電需求和設(shè)施的正常運行。計算方法主要有需求系數(shù)法和負荷密度法。目前，防雷接地是電路設(shè)計的重點。在防雷設(shè)計中，除一般雷電外，還采用了輻射雷電和消雷器。在現(xiàn)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(shè)計是十分必要的[1]。

2.2 電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

配電系統(tǒng)分為高壓配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)。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(qū)提供高弓高度計，在低壓區(qū)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(shè)備的重要組成部分。目前，配電系統(tǒng)多采用放射式配電系統(tǒng)，建筑物每層采用混合式配電系統(tǒng)。配電變壓器原理允許根據(jù)配電系統(tǒng)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(yīng)用了無功補償技術(shù)，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(shè)計常見問題

3.1 質(zhì)量監(jiān)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(zhì)量控制不到位。同時，很多企業(yè)的質(zhì)量控制和管理體系不完善，在施工過程中沒有出現(xiàn)問題。與其他建設(shè)項目的施工相比，很多企業(yè)對電氣工作重視不夠，相應(yīng)的質(zhì)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(yīng)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(shù)指標(biāo)[2]。設(shè)備規(guī)格不符合設(shè)計要求，這些問題嚴(yán)重降低了電氣工程施工質(zhì)量。

3.2 施工人員專業(yè)水平有限

電氣工程施工復(fù)雜、麻煩，對專業(yè)技術(shù)要求高，施工人員需要具備專業(yè)技術(shù)能力。但事實上，施工隊伍的技術(shù)水平并不高。施工專業(yè)人員和技術(shù)水平表明，在實際的電氣工程結(jié)構(gòu)中，一些錯誤是難以避免的。此外，一些施工人員責(zé)任心不強，不認真落實電氣工程施工工作，不嚴(yán)格執(zhí)行與具體活動有關(guān)的要求，一些協(xié)會存在不足。這些問題導(dǎo)致安全隱患，最終影響施工安全，保證工程質(zhì)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(yán)格的質(zhì)量控制和管理，由于施工人員技術(shù)水平低，實際質(zhì)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，必須嚴(yán)格控制各子系統(tǒng)的質(zhì)量，有效地把握各系統(tǒng)之間的關(guān)系。在對管理任務(wù)進行單獨管理和管理的同時，必須將管理任務(wù)有效地聯(lián)系起來[3]。由于施工過程復(fù)雜，質(zhì)量控制范圍廣，內(nèi)容多，難以觸及具體管理業(yè)務(wù)的方方面面，質(zhì)量控制和施工管理難度加大。

4 超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計

4.1 變電所位置的選擇

由于單位面積內(nèi)分布的層數(shù)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(shè)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(nèi)的負荷中心。在選擇某一特定場所時，應(yīng)根據(jù)建筑物本身的實際情況，按照經(jīng)濟、高效的原則選擇日常維護。

4.2 變壓器節(jié)能

變壓器的運行狀態(tài)也會影響電能的損耗，應(yīng)合理選擇變壓器。首先，根據(jù)建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的運行要求，合理確定變壓器的數(shù)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(jié)能變壓器。初期投資高，后期運行節(jié)省大量能源消耗。節(jié)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(yīng)使用保護裝置來降低變壓器故障率。當(dāng)變壓器負載發(fā)生變化時，能及時動作，減少能耗損失[4]。

4.3 提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率驅(qū)動因數(shù)控制是一種衡量工業(yè)電氣設(shè)備正常運行管理效率的重要科學(xué)技術(shù)指標(biāo)。超高層結(jié)構(gòu)建筑電氣系統(tǒng)中經(jīng)常使用的許多大型電氣控制裝置在正常運行期間都會產(chǎn)生無功功率。這部分設(shè)備電能消耗是最終導(dǎo)致設(shè)備用電保證設(shè)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(shè)備用電保證設(shè)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(shè)備功率損失因數(shù)，降低設(shè)備能耗。另一方面，通過對各種電氣設(shè)備的合理進行選擇，可以大大提高自然選擇性的能力?？蓪﹄娏ψ儔浩?、電動機、整流器部件進行性能優(yōu)化，改變產(chǎn)品型號、規(guī)格和其他運行控制方式。在不需要增加設(shè)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(shù)。

4.4 電動機在運行中的節(jié)能

在大型高層建筑中，暖通、給排水、建筑等供電設(shè)備與高壓電動機配套，并提供給設(shè)備廠家。因此，可以實施節(jié)能措施。除上述兩種局部負載補償交流電容器外，還建議應(yīng)盡量減少交流電動機的部分輕載和局部空載連續(xù)運行，以有效減少無功功率交流傳輸系統(tǒng)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(tǒng)損耗一直是影響高層建筑系統(tǒng)電能利用損耗的一個重要組成方面。設(shè)計工作人員要充分注意設(shè)計線路的電壓功率值和損耗，根據(jù)線路加熱環(huán)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(tǒng)設(shè)計接線過程中，可以盡量減少接線的復(fù)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(yīng)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(shè)計者在設(shè)計過程中還需要嘗試增加導(dǎo)線的截面，以滿足熱穩(wěn)定性、電壓和安培度的要求。

4.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能

設(shè)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(nèi)照明和高速道路室內(nèi)照明，如室內(nèi)照明、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和LED 燈。設(shè)計師們還可以選擇使用各種具有高強度發(fā)射光功率、高強度反射光功率和穩(wěn)定光電子分布率等特性的日光燈具。照明解決方案設(shè)計合理，充分利用室內(nèi)自然光源也是必要的。在整個建筑物內(nèi)必須盡可能多地能夠使用無線定時開關(guān)、節(jié)電控制開關(guān)和無線調(diào)光器。建筑室外燈光照明系統(tǒng)可盡量采用光電照明控制器，開關(guān)燈的控制可盡量選擇設(shè)置在背光面板上，實現(xiàn)高效節(jié)能。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代人們對于節(jié)能環(huán)保意識的不斷提高，節(jié)能建筑技術(shù)在我國建筑行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)也不斷創(chuàng)新發(fā)展，并逐步走向規(guī)范化、系統(tǒng)化。建設(shè)節(jié)能技術(shù)，未來還有更廣闊的發(fā)展空間。因此，對于工程技術(shù)人員來說，也需要對現(xiàn)代建筑節(jié)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(shù)水平，借鑒發(fā)達國家的節(jié)能技術(shù)，更好地我們的國家節(jié)能做出貢獻。