浅析高层建筑电气设计及电器节能方法

　　摘要：满足建筑物功能需求、综合考虑经济效益、节省不必要的能源消耗是高层建筑电气节能设计应当遵循的原则。为了实现能源的有效利用，高层建筑电气设计应采取就地安装无功补偿装置、电动机节能设计、降低线路的电能损耗、配电系统节能设计、配电系统功率因数设计等措施，实现电器节能。

　　关键词：高层建筑;电气设计;节能

　　Abstract: to meet the building function requirements, comprehensive consideration of the economic efficiency, save unnecessary energy consumption is high building electric energy conservation design principles that should be followed. In order to realize efficient energy use, high building electrical design should take in situ reactive power compensation equipment installation, motor energy saving design, reduce line of the electric power, the power distribution system energy saving design, power distribution system power factor design and other measures to realize the energy saving appliances.

　　Keywords: high building; Electrical design; Energy saving

　　中图分类号： TU97 文献标识码：A 文章编号：

　　目前，高层建筑中普遍采用了空调、变压器、电动机、电梯、照明等耗能系统，高层建筑的能源消耗越来越大。采用何种措施能够降低高层建筑能耗，已经成为了人们关注的焦点问题。高层建筑电气节能设计，能够合理配置建筑设备，提高能源利用率，降低能源消耗。

　　1高层建筑设计的节能原则

　　节约电能是目前高层建筑电能设计重点关注的问题。通常，高层建筑电气节能设计应遵循满足建筑物功能需求、综合考虑经济效益、节省不必要的能源消耗的原则。首先，满足建筑物功能需求。高层建筑电能设计应满足建筑物照明的显色指数、色温、照度;应当满足建筑用电负荷;应当满足建筑运输通道畅通;应当满足建筑特殊用途的需求，例如展厅的工艺照明用电，娱乐场所电气设施用电等。其次，综合考虑经济效益。节约电能应当立足建筑工程实际情况，综合考虑项目经济效益，不可以盲目地通过高消耗投资追求建筑节能，不可以依赖增加运行费用实现建筑节能。建筑节能设计施工的投资，应当能够在较短的时间通过节省的电能使用成本回收回来。第三，节省不必要能源消耗。高层建筑电气设计的重点就是节省不必要的能源消耗。在设计时，需要明确哪些能量消耗和建筑功能的发挥没有关系，进而采取相应的措施进行节能设计。

　　2高层建筑电气节能的方法

　　2.1就地安装无功补偿装置

　　就地补偿能够减少线路上的无功传输，实现建筑电气节能的目的。通常，负荷平稳的电动机需要采用就地补偿，这是因为当负荷发生变化时，电机端的电压也会相应的发生变化，造成电容器在未能完全放电的情况下进行充电，导致电容器出现无功浪涌电流，从而使得电机由于过电压而遭受损坏。所以，继续负载，例如自动步行道、自动扶梯、电梯等不应当将补偿电容器加装在电动机端。此外，星三角启动的异步电动机不应当将补偿电容器加装在电机端，这种电动机在启动时会发生开路闭路瞬时转换，造成电容器在发生放电的瞬间进行充电，从而导致电机容易因过电压而遭受损坏。通常，在高层建筑电气设计中，应改变集中安装电容器的措施，在容量大于10kw的传送带、水泵、风机等电动机端，安装就地无功补偿装置。冷冻泵、空调主机等可以采用集中补偿的方式，但是如果供电距离如果大于20米，就应当采用就地补偿。

　　2.2电动机节能设计

　　提高电动机的功率因素与工作效率，是降低电动机的电能损耗的重要方法。在高层建筑电气节能设计中，应当尽量选择高效率的电动机。然而，在实际的建筑工程中，电动机一般由设备供应商统一供应，是专业的配套设备，因此电动机节能应当在运行中进行。降低线路损耗、就地电容器补偿、减少电动机轻载运行、减少电动机空载运行是实现电动机节能的主要途径。电动机在轻载运行的状态下，其效率非常低，为了改进这一问题，可以采用变频调速使电动机在负载发生变化时，能够自动调节转速，适应负载变化，提高轻载时的效率，进而实现节约电能的目的。

　　考虑到该建筑使用功能和使用时间不同的特点，取冷热源综合同时使用系数为0.9，另考虑空调管道的输送热损失为2%，则冷源设备选择容量分别为总冷负荷57554kW，总热负荷34053kW。

　　由于上述环境条件和工程特性，空调冷热源主机主要选择电制冷制热方式。根据总冷(热)负荷，制冷机选用效能高的水冷式离心机2台(每台制冷量9144kW)，以减少对大气臭氧层的破坏;考虑到冬季供暖时的需要及夏季部分负荷时调节的灵活性，热源采用常压热水燃气锅炉。对于直燃式澳化锂冷水机组，突出的缺点为一次投资高、运转费用高，机房面积大，环保性不佳。

　　离心式冷水机是目前大、中型高层民用建筑空调系统中使用最广泛的一种机组，它制冷量大(可达4500KW)，重量轻，单位重量的制冷量在100~170KW/kg之间(机组容量较大，此值越大)，结构紧凑，尺寸小，因此较适合于需要大制冷量而机房面积又有限的场合;同时，部件之间无接触，无摩擦，运行平稳、噪声较低，维修及运行管理都较为方便;容量调节方便，目前大多数厂家都采用的是进口导叶调节方式、容量控制范围在20%~100%之间，并且制冷系数高，一些较大的机组效能可达6以上。

　　2.3降低线路的电能损耗

　　高层建筑工程中因为线路纵横交错，工程线路总长通常不低于万米，所以高层建筑中出现了大量的电能损耗。因此，降低线路损耗就成为了高层建筑电气节能设计的重点。通常，选择低压线路截面的原则是根据电压损失、机械强度、发热条件，综合考虑热稳定校核低压线路最小截面。通常，降低线路损耗应当注意以下几个方面的问题。首先，导线尽量选用较小电阻率的材质，例如铜芯导线等。其次，降低导线长度，线路应少走弯路，尽可能走直线。低压线路应当少走或尽量不走回头路，降低来回线路上损耗的电能。尽量将变压器靠近负荷中心，降低供电距离。再者，导线截面适当增大。较长的线路可以适当增大导线的截面，降低线路损耗，延长线路的使用寿命，降低火灾危险，确保供电质量。

　　2.4配电系统节能设计

　　根据用电设备特点、供电距离与分布、负荷容量等因素，进行高层建筑配电系统节能设计，科学设计配电系统，确保配电系统操作方便、简单可靠。变配电所在条件允许的情况下，应当靠近负荷中心位置，减少线材的使用量，提高电压质量，降低电能损耗。根据高层建筑的实际情况，确定合理的变压器容量和变压器数量，适应季节性负荷变化，灵活投切变压器，降低因为轻载运行而导致的无谓的电能损耗，从而实现经济运行。

　　2.5配电系统功率因数设计

　　提高配电系统功率因素，能够提高设备的利用率，降低线路无功功率损耗，进而实现节能的目的。高层建筑供配电系统功率提高的方法通常有两种。首先，提高自然功率因数。用电设备在没有补偿情况下的功率因数，就是自然功率因数。通常，提高自然功率因数的措施主要包括：选用异步电机;实现电力变压器的轻载运行;调整、改进工艺流程，提高机电设备的运行效率;在实际情况许可的条件下，选用同步电动机。其次，人工补偿无功功率。人工补偿无功功率，就是采用无功功率补偿设备。通常经常使用的无功功率补偿设备为静电电容器、移相电容器、并联电容器。在高层浇筑电气设计中，可以根据具体情况，合理采用高低压柜集中补偿或分散就地补偿等措施。

　　高层建筑电气节能设计涉及到多方面的内容。运用先进的设计技术，根据节能标准进行合理设计，精心地选择设计方案，采用高效的节能设备，是非常必要的。在具体的电气设计中，应当根据工程的实际情况，灵活地采取就地安装无功补偿装置、电动机节能设计、降低线路的电能损耗、配电系统节能设计以及配电系统功率因数设计等措施，有效地改善高层建筑的耗能现状。

　　参考文献：

　　[1]朱英.建筑电气节能设计方法[J].科技信息化,2007(02)

　　[2]陈晓林,王胜利.对建筑电气设计中的安全及节能问题的探讨[J].中小企业管理与科技,2011(01)

　　[3]孙延军,曾强.浅谈建筑电气设计中应注意的几个问题[J].黑龙江科技信息,2011(03)

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文章名称： 浅析高层建筑电气设计及电器节能方法

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