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谈高层民用建筑电气设计的节能
文/ 宋金 保定维民建筑设计院有限责任公司 河北保定 071051
【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；电气设计；节能设计；负荷计算；设备选型
【中图分类号】TU85
【文献标识码】A
1.引言
对于现阶段我国城市的发展而言,高层民用建筑的数量越来越多,这些高层民用建筑的数量在较大程度上直接关系到人们的生活质量效果,必须要引起足够重视,而为了较好提升电气系统可靠性运行效果,必须要加强对于设计工作的关注,尽可能促使高层民用建筑电气设计能够满足于各个方面的需求.具体到高层民用建筑电气系统实际运行需求上来看,其不仅仅要保障相应电气系统的运行较为高效可靠,还需要从节能方面进行探索,保障高层民用建筑电气运行中的能耗得到较好控制.
2.高层民用建筑电气设计特点
在高层民用建筑电气系统的设计过程中,为了较好提升其节能效果,必须要首先针对整个高层民用建筑电气系统的具体设计特点有所了解,把握好设计工作的基本需求,明确其具体的设计难点,进而才能够提升后续电气系统设计的节能水平.对于高层民用建筑电气系统设计工作的执行来看,其首先在电气设备数量方面表现的比较突出,因为高层民用建筑中电气设备比较繁杂,不仅仅数量较多,类型也是多种多样,如此也就必然会加大了电气系统设计的难度,需要设计人员关注于高层民用建筑中存在的所有电器设备,如此才能够满足其正常运行需求；其次,从高层民用建筑电气系统的布置上来看,其复杂性同样也是比较突出的,因为其涉及到的楼层比较多,各个楼层对于电力资源的需求也存在着较为明显的差异性,为了促使各个楼层能够表现出理想的可靠性效果,也就需要围绕着相应的需求进行有效满足,随之也就必然会加大了高层民用建筑电气设计工作的难度,很容易在很多环节出现一些偏差问题；最后,从高层民用建筑电气系统运行的能耗方面来看,其同样也是比较突出的,这种能耗方面的问题不仅仅单纯是指相应的电气系统运行所需要消耗的能源比较多,还表现在大量电力能源的浪费上.
3.高层建筑电气设计
3.1 高层建筑的供电系统
高层建筑的供电系统中一般至少需要配备两个独立电源,配备独立的备用电源以确保高层建筑供电系统的安全性与稳定性.同时,现代的高层建筑普遍还配备机油发电设备,在高层建筑停电后可以在短时间内能够恢复建筑的供电,以保证为建筑内部的照明系统、电梯设备、消防安全系统等进行正常的供电.
3.2 高层建筑的电气设备
高层建筑内部使用的电气设备种类繁多,例如应急发电设备、照明系统、电梯系统等等.在对高层建筑的电气设备进行设计的过程中,应该将其作为一个整体系统进行统筹设计,关注各个电气设备之间的协调与配合,照明系统内部的光源的选择、灯具的安装位置等应该与建筑内部的装饰相互协调,尽量选择节能高效的照明设备,以降低建筑整体的能源消耗.
3.3 高层建筑的电梯系统
电梯系统是高层建筑电气设计的一个重要组成部分,在不同使用功能的高层建筑中,电梯系统内部设备的构成是不同的,相关的电气设计工作人员应该建筑工程的设计人员进行沟通.
3.4 火灾自动报警系统的设计
在高层建筑电气设计中,应该考虑到消防问题.一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑发生火灾时人们生命财产的有利保障,是实现火灾早期探测并发出火灾报警信号的系统,由消防联动控制器、手动掌控柜、消防、消防紧急广播器材、智能化的紧急疏散体系以及预防火灾门框的监视体系等器材与体系构成.火灾自主报警体系的方式总共能够划分成三个部分,第一种为区域报警体系；第二种为集中火灾报警体系；第三种为控制中心火灾报警体系.依照GB50116-2013 年的新式火灾自主报警体系的创设标准,能够得知：地域以及集中报警体系都含有单一的消防掌控室,地域报警体系单单运用报警形式,不需要联动掌控消防器材,整体报警体系则必需有联动掌控消防设备.控制中心报警体系监管总共含有2 个以上的消防室,但是依然需要确认一个基本的消防控制室,另外的分控制室不可以互相掌控,仅仅可以传送与出示火灾状况以及相关的讯息.
3.5 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.
4.高层建筑电气节能的措施
4.1 供配电节能技术
如果想要确保高层建筑中供配电系统可以具有更好的经济效益,应当针对高层建筑的用电情况以及电气装置的相关参数进行全面的分析,从而更加科学与合理的对供配电系统加以设计,确保整个系统可以处于最优的运行条件之下.在对高层建筑进行电气节能的设计过程中,应当全面的分析供配电的电压大小,若是其他条件均保持不变,则供配电的电压值不断的增加,会更加的有利于机电系统损耗的减少.在高层建筑之中,要尽量将配电室设置在整个机电系统的中心,而低压配电室则应当尽量的设置在建筑物电气竖井的周围.通过进一步的优化建筑工程自身的供电网络结构,可以有效的降低整个供电线路中的损耗,并且也可以有效的改善高层建筑之中供电的质量,确保供电网络在运行过程中具有更好的经济效益以及技术水平.
4.2 变压装置节能技术
在高层建筑的电气系统之中设置变压装置,可以有效的减少整个电气系统的能量损耗,改善高层建筑之中机电设备运行的效率.但是,变压装置运行时同样会产生一定的损耗,而其所出现的损耗将会根据电气系统中负载的波动情况呈现指数变化趋势,因此,我们在进行电气节能设计的过程中,要尤为重视对于变压装置的节能设计工作.重视对于变压器数量以及相关参数的选用情况.要根据高层建筑工程中机电装置电能的消耗实际情况,同时参考投资的资金多少以及机电装置在运营过程中的成本,应科学的配置变压装置.我们所选用的变压装置只有和高层建筑工程之中的机电装置较为适合,这样才可以确保所进行的节能设计工作可以真正的发挥出应有的效用.对于变压装置进行科学的管理也可以在很大程度上提升变压装置的节能效果,确保电气系统在运行过程中更加的经济.还应当在电力用户和变压装置中间另外加设合适的变压装置联络控制系统,若是高层建筑之中的机电系统耗能发生波动时,联络控制系统便可以实时的对不同变压装置加以合理的调度,确保变压装置的损耗可以降至最小.
4.3 照明系统节能技术
若是将相关的节能技术应用在高层建筑的照明系统之中,那么将会拥有非常巨大的节能潜力.但是,在对照明系统应用节能技术的过程中,应当确保照明系统可以达到照度、色温以及显色指数等有关标准以及设计的要求.在对照明系统进行节能设计的过程中,应当充分的利用自然光源,因此,也要求在进行电气节能的设计过程中,相关设计人员应当和工程建设施工技术人员密切的配合,这样才可以确保自然光与整个照明系统更加科学与合理的结合,才可以更好的达到高层建筑照明系统节能的目标.同时,对高层建筑之中的照明系统进行高效的管理以及控制,同样可以达到相应的节能目标.可以依照不同时段自然光线的变化情况,进一步的对高层建筑的照明系统实时细化控制,应当依照各个场所的实际需求,而采用更为适宜的照明系统控制方法.
4.4 建筑内部线路设计的节能措施
在对高层建筑进行电气设计的过程中,相关的设计人员往往忽略线路的选用问题,而在实际运转过程中,建筑内部的线路的电能损耗往往是高层建筑电能损耗的一项重要组成部分,因此,相关的设计人员应该重视建筑内部的线路可能产生的各种电能损耗问题.首先,相关的设计人员应该根据高层建筑电气系统中各项电气设备的电压、设备与设备之间的距离等方面选用与该电气系统相配比的线路；其次,在线路铺设过程中,应该尽量减少线路之间弯路的产生,同时尽量避免线路出现回头路的情况.通过选择和使用合理截面的线路,以及科学合理的线路布局,尽量减少电能在线路中进行传输过程中产生的能源消耗和浪费.
4.5 空调系统节能设计
（1）冰蓄冷空调系统的节能设计.在此高层建筑之中,电气系统通过设置冰蓄冷空调系统来减少在用电峰值期间对于电力能源的需求数量.当处于夜间,此时用电量也处于谷值,低区能源系统之中的冰蓄冷空调系统会把所形成的冰储存在相应的冰槽里面.而在白天达到用电的峰值时间段内,冰块将融化,从而承担一定的冷负荷,所承担的冷负荷大约占整个高层建筑所需冷负荷总量的30%.采用这样的节能技术,会明显的降低在用电峰值期间的电力消耗数量,同时还可以有效的提升机械制冷的效率.在此高层建筑之中,一共设置了两个能源供应站,冰蓄冷空调系统属于低区服务系统,其是通过水冷式的离心制冷设备,利用夜间用电的低谷期间进行制冰,采用乙二醇作为冷剂.而在白天用电的高峰期间,融冰以及吸收式的制冷设备则同时为高层建筑提供冷源需求.（2）冷热电三联供热系统的节能设计.想要确保电能得到更加全面的利用,改善电能的利用效率,更好的促进我国能源节约型社会的建设,可以在高层建筑之中一共加设两组燃气发电设备,每一组燃气发电设备的功率为1.2MW,所发的电能供给高层建筑内部使用.发电机组所形成的一些高温气体,可以让高层建筑中所设置的制冷设备以及锅炉设备再次的利用,这样便能够实现整个电气系统的冷、热、电三者联合使用的作用.
4.6 恰当选择电压等级
对于高层民用建筑工程项目的电气系统有序运行而言,其相应的电压等级选择是比较基础的一个方面,为了较好提升这种电压等级的可靠性,必须要综合考虑相应电力能源输送标准以及高层民用建筑自身的电力资源应用需求.一般在具体的设计处理过程中,其相应的高压配电电压应该选择10kv,而低压配电则可以选择220v 或者380v,并且在具体的设计处理中,还需要综合考虑供电距离、电力回路数量以及用电设备方面的特点等,如此才能够最终确定最为合理的电压等级,保障高层民用建筑电气系统能够在该电压等级的支持下,得到较为理想的运用.
4.7 动力设备的节能设计
在含有较高层次的建筑电气设计工程之中有很多整体的动力设备,比如电梯,防排烟风机,水泵等,因此节省能源的方式仅仅可以实施于运作的进程之中.在施工图纸的设计进程之中选择使用负载率位于75 个百分点~80 个百分点的高效节能电动机.降低电动机对应的轻载率是电机节省能源的一个十分必要的层面,当下的工程中常常运用变频调速形式掌控电动机,令其在负载率改变的时候自主调整转速使其与负载改变相一致,这对于提升电动机轻载时的成效可以更佳地达至节省能源的成效.
结语：
目前,建筑节能已经成为了人们日益关注的问题,而且高层建筑也正朝着更为节能、更为绿色、更为环保的方向发展,这也必将成为今后建筑行业发展的趋势.而我国建筑现阶段在节能技术的应用以及节能方案的设计工作中,依旧存在相对多的问题与不足,要求我们应当脚踏实地,切不可盲目跟风,要依据我国的实际经济情况以及不同高层建筑的具体情况,采用更为适宜的节能技术与节能方案.在高层建筑节能设计的过程中,应当首要考虑到建筑能耗最大的部分,即机电系统的节能工作,然后再全面的开展整个建筑的节能设计工作.
参考文献：
[1] 渠兴民. 也谈节能建筑电气在民用建筑施工与设计中的应用[J]. 建筑知识:1.
[2] 田奇, 李鑫, 倪良才. 试论建筑电气设计中提高功率因数的节能方式[J]. 黑龙江科技信息,2008,05:224.
[3] 孙旺, 王秋萍. 以某办公楼设计为例, 浅谈办公楼电气设计的节能措施[J]. 商业文化( 学术版),2008,07:200.
作者简介：
宋金（：130683198512143021）.
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