淺談高層建筑的電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能

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摘要: 本文從高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)所應(yīng)遵循的原則入手，探討了高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的具體措施，對(duì)相關(guān)工作人員有一定的借鑒作用。 

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；導(dǎo)線截面  隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)，因高層建筑對(duì)電能的消耗較大，如何有效的進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)，以便能夠大幅度降低電能消耗逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文作者結(jié)合自己多年從事高層建筑電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析如何有效的進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。  1 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則  為了確保高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的有效性，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：①滿足功能要求；對(duì)于高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)確保其能夠滿足顯色、色溫、照度指數(shù)要求，建筑物內(nèi)部能夠符合舒適衛(wèi)生的要求，左右、上下運(yùn)輸通道不存在阻礙，電力用電、展覽廳照明、娛樂(lè)場(chǎng)所設(shè)施等特殊工藝用電得到保證。②經(jīng)濟(jì)效益的原則；在進(jìn)行高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型，不能只關(guān)注了電氣節(jié)能而導(dǎo)致工程造價(jià)過(guò)高、日常使用費(fèi)用增加，而是要使節(jié)能設(shè)計(jì)所引起投資增加部分，能夠在未來(lái)幾年電氣節(jié)能中回收回來(lái)。③減少無(wú)謂的電能消耗；電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)將減少無(wú)謂的電能消耗作為著眼點(diǎn)，在明確建筑物功能的基礎(chǔ)上，分析哪些地方的電能消耗是多余的，之后在研究采取何種措施能夠達(dá)到節(jié)能效果，如電能傳輸過(guò)程中所產(chǎn)生的有功損耗、變壓器的功率損耗等均為可以避免的能量損耗，而數(shù)量多、使用面廣的照明設(shè)施，則可以通過(guò)采用先進(jìn)的照明設(shè)施而降低電能消耗。綜上所述，高層建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用的原則。  2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的具體方法  2.1 合理選擇變電所位置  由于高層建筑的樓層數(shù)較多，樓層的電力負(fù)荷相對(duì)分散，為了確保電力主干線的電壓在允許值范圍內(nèi)，盡可能的降低電能損耗，有必要科學(xué)、合理的選擇變電所的位置。通常情況下可以考慮以下幾種選擇：在輔助建筑物內(nèi)或者高層建筑的地下室內(nèi)設(shè)置變電器；在建筑最高層和地下室內(nèi)設(shè)置變壓器；在建筑物中間層、最高層和地下層分別設(shè)置變壓器；只在建筑物中間層內(nèi)設(shè)置變壓器；在建筑物上部各層和地下室分別設(shè)置主變壓器。變壓器究竟設(shè)置在建筑物何處，不僅需要考慮施工方便、設(shè)備條件、經(jīng)濟(jì)等因素，還應(yīng)當(dāng)注重管理和經(jīng)營(yíng)因素。  2.2 選擇合適的變壓器設(shè)備  在進(jìn)行高層建筑變壓器設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮如何降低其有功功率損耗。變壓器的有功功率損耗計(jì)算公式為：pb=p0+pkβ2，其中變壓器負(fù)債率為β、有效損耗為pk、空載損耗為p0、有功損耗為pb。①變壓器的空載損耗p0又稱為鐵損，主要是變壓器鐵芯的漏次損耗和渦流損耗構(gòu)成，不同的鐵芯制造工藝以及不同的鋼片性能所引起的鐵損也不盡相同。為此，應(yīng)盡可能選擇sc8、sl9、s9等干式變壓器或油浸變壓器等節(jié)能型變壓器，這些都是使用優(yōu)質(zhì)的冷軋取向矽鋼片，“取向”處理后矽鋼片磁場(chǎng)方向逐漸趨于同一方向，這樣就能夠有效降低渦流損耗。②變壓器的功率傳輸損耗pk也就是變壓器的線路損耗，其主要與流經(jīng)的電流和電阻大小有關(guān)。為此，應(yīng)當(dāng)盡可能使用電阻值較小的繞組，如可以使用銅芯變壓器。對(duì)pkβ2進(jìn)行微分后求解極值得出，當(dāng)β等于50%時(shí)，變壓器所引起的電能損耗最小。過(guò)去在進(jìn)行建筑物電氣設(shè)施時(shí)，變壓器的實(shí)際負(fù)債率一般都控制在50%左右，只有50%的變壓器投入使用，這么做雖然能夠達(dá)到節(jié)能的效果，但卻忽視了總體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過(guò)以上分析可以得出，保持變壓器始終處于50%的負(fù)載率總體上是不經(jīng)濟(jì)的，較為經(jīng)濟(jì)的做法是將其控制在80%左右。③降低變壓器自身?yè)p耗，若高層建筑的電能負(fù)荷較大而需要使用多臺(tái)變壓器時(shí)，在滿足負(fù)荷有效分配的基礎(chǔ)之上，應(yīng)當(dāng)盡可能選用大容量的變壓器而不是選用多臺(tái)小容量變壓器，如當(dāng)高層建筑需要的變壓器容量為4000kva時(shí)，可以考慮選用4臺(tái)1000kva的變壓器，而不是選用8臺(tái)500kva的變壓器。在選擇高層建筑的變壓器時(shí)，按照以上三點(diǎn)要求去做，就能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、解決能源的目的。  2.3 合理選擇導(dǎo)線截面  為了降低線路上的損耗，比較合理的做法是降低線路電阻。線路電阻計(jì)算公式為：r=p*l/s，r為線路電阻、p為電導(dǎo)率、s為導(dǎo)線橫截面積，因而可以看出，線路損耗與導(dǎo)線橫截面積大小成反比、與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電導(dǎo)率成正比。為此，可以考慮從以下幾點(diǎn)入手降低線路損耗：①制作導(dǎo)線選擇電導(dǎo)率小的材料；在眾多導(dǎo)電材料中，銅芯的電導(dǎo)率較小、價(jià)格適中，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮節(jié)省銅用量的原則，為此在高層建筑導(dǎo)線選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能選用銅制導(dǎo)線。②降低導(dǎo)線長(zhǎng)度。為了有效降低高層建筑中導(dǎo)線的長(zhǎng)度，應(yīng)盡量按照直線進(jìn)行導(dǎo)線布置，避免不必要的彎路；在進(jìn)行低壓線路布線時(shí)，應(yīng)盡量少走或者不走回頭線，以便降低線路中不必要的電能損失。豎井附近可以考慮布置低壓配電室，豎井的干線由低壓配電室提供，這樣有助于避免出現(xiàn)支線沿著干線倒送的現(xiàn)象。對(duì)于高層建筑中存在的季節(jié)性負(fù)荷電路，當(dāng)這種線路處于閑置工作狀態(tài)時(shí)，可以將其調(diào)整給長(zhǎng)期用戶使用，這樣就能有效降低線路電阻和導(dǎo)線用量。在進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，遵循以上三點(diǎn)，就可以有效降低線路中的電能損耗，進(jìn)而達(dá)到建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的目的。  2.4 有效設(shè)置高層建筑照明設(shè)施  高層建筑因使用面積和公共面積較大，照明電能用量比較大，電氣設(shè)計(jì)時(shí)可從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)：①盡可能使用高效光源；在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，白熾燈因安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜而被廣泛應(yīng)用于樓宇照明，但白熾燈光率過(guò)低，因而，這種燈逐漸開(kāi)始被顯色性能優(yōu)異、光色好、發(fā)光率高的新光源所替代。②最大幅度的利用自然光，對(duì)于靠近室外的建筑部分應(yīng)增大門(mén)窗面積，使用透光率高的玻璃。對(duì)于樓內(nèi)可以使用自然光照明的部分，可以安裝輔助照明設(shè)備，并配置燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。③對(duì)于通過(guò)氣體放電的燈，通過(guò)調(diào)節(jié)燈絲可以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明亮度的調(diào)節(jié)，但這么做成本太高，不適宜用于工作照明。  3 結(jié)語(yǔ)  高層建筑中的各種電氣設(shè)施、線路耗能較大，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)合理選擇變電所位置、選擇合適的變壓器設(shè)備、合理選擇導(dǎo)線截面、有效設(shè)置高層建筑照明設(shè)施，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約電能的目的。  參考文獻(xiàn)：  [1]劉鵬, 關(guān)慶龍. 變配電系統(tǒng)的節(jié)電應(yīng)用與技術(shù)[j]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量, 2011,(08):136-137  [2]剛青林, 閆國(guó)慶. 降低變電所用電量的方法和途徑[j]. 石油石化節(jié)能, 2011,(05):29-30  [3]張大碩. 探索智能建筑的節(jié)能途徑[j]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊), 2011,(09):67-68  [4]伍尚湖, 伍馮潔. 變壓器空載補(bǔ)償在企業(yè)節(jié)能的應(yīng)用[j]. 電腦知識(shí)與技術(shù), 2011,(13):215-215