论高层建筑电气节能技术

摘要：高层建筑是我国城市基础设施建设信息体系中的一个重要建筑标志，进行智能化、节能化设计是提高高层建筑综合智能服务技术性能和高效能源利用的重要保证基础，是推动高层楼宇建筑在规划设计、施工建设、后期运行维护等过程中建筑电气节能可持续建设发展的重要技术手段。本文从建筑电气节能技术的现状出发，分析了当下超高层建筑中电气节能技术存在的问题，然后针对设计中需要遵循的设计原则，将节能技术应用于建筑设计中，在满足超高层建筑的安全可靠、经济稳定等指标的基础上，大幅度减少电气设备引起的能源消耗，从而为经济的可持续发展和建设节约友好型的社会做出应有的贡献。

关键词：高层建筑；建筑电气；节能技术

引言

高层及高层建筑中人性化服务功能的实现，都是以各种电气设备的运行控制为基础。高层建筑的功能越完善，所配备的电气控制系统越复杂，电气设备的运行监控管理系统也就越难控制，建筑电气机电设备的总体耗能越大。特别是随着信息技术、电力电子技术和现代控制技术的快速发展，建筑电气综合自动化水平有了极大的提升，所以相应的能耗也大幅增加。21世纪是一个能源匮乏的时代，研究智能高层建筑中电气系统节能对于建筑能源可持续发展具有非常重要的战略意义。

1高层建筑中电气节能技术的现状

高层建筑是多学科交融的多功能综合体，随着人们对室内环境舒适性质量水平要求的不断提高，为了满足建筑物内部相应人性化服务功能需求，高层建筑中增设了许多智能电气控制系统。其中，建筑电气系统集中了供配电系统、消防系统、照明系统、电机拖动系统、空调系统以及给排水系统等多个子系统。

现代高层建筑中，在电气节能技术层面上存在一定的不合理现象。若使节能技术在高层建筑的设计中发挥特色，需要将其中的不足和问题仔细分析，为管理者和设计者提供有针对性的建议和措施。结合高层建筑电气设计的工作经验，在变压器技术经济性选择、降低供配电线路损耗、绿色节能照明、电机拖动系统变频调速等方面，还存在着一些不合理的现象，需要引起足够的重视，采取合理的措施和方法，有效提高机电系统的电能综合利用效率，降低建筑电气的综合能耗，保证高层建筑中各电气设备系统能发挥最佳的电气性能。

2设计原则

随着经济的发展和城市人口的增多，高层建筑建设的同时增加了能源的浪费，建筑所消耗的电能非常惊人。高层建筑电气设计人员在做好电气设计的同时，还要遵循节能原则，将其贯穿到整个电气设计中。首先，电气节能要满足建筑使用功能的要求，满足建筑的日常照明、室内温度、通风量，确保建筑上下通道的畅通和电气娱乐设施的用电。其次，在电气设备设计时，要考虑到经济因素和效益，实现电力运行和电气节能之间的协调，提高高层建筑的整体综合效益。高层建筑电气节能还要避免不必要电能的消耗，设计人员要首先确定建筑能耗的关键点，对功能损耗严重的电气设备进行处理，采用先进的技术来降低能耗，加大新技术和新型节能设备在高层建筑中的应用，真正实现建筑节能。

2.1动力保障的适用原则

在满足建筑物内部各机电系统正常运行、保证电力供应的需求和营造良好人工环境的基础上，需参考机电设备对电能综合质量、电力负荷容量以及供电可靠性等安全稳定方面的要求，优化高层建筑中的电力供配电系统，促进整个建筑电气系统中电能资源得到充分合理的利用。

2.2综合效益的实际原则

在技术性上，满足高层建筑电气系统需求的同时，要结合实际工程情况来充分考虑实际应用节能减排效益和经济效益等，合理选用先进的节能材料和设备，保证在节能过程中增加的投资成本能在较短的时间内通过节约电费等技术收回，从而提高整个建筑电气系统经济的效益性能。

2.3优化节能性原则

在设计中，要充分考虑高层建筑系统内部的电气负荷容量、用电等级和类型等重要因素，并采取相应技术措施减少或消除与高层建筑构建物功能无关的电能消耗。例如，通过控制系统优化降低电气设备自身电能浪费，通过综合布线优化方式建设供配电线路上的电能消耗，通过变频调速提高电机拖动系统综合运行效率等，这些是建筑电气系统节能主要切入点。建筑照明系统节能设计应遵循绿色节能照明要求，即高层楼宇建筑物绿色照明并不只关心照明节能方面，还应从有益于提高人们实际生产、工作、学习效率以及生活质量等方面进行充分考虑。因此，建筑电气系统节能技术研究应始终贯彻以人为本、经济舒适、科学合理、技术经济、节能降耗、绿色环保等原则。

3高层建筑电气节能技术的应用

3.1供电线路的节能技术措施

当设计高层建筑的电气系统时，需要依照建筑物内部电气设备的负荷容量及分布、机电设备特性和供电距离等因素，进行合理的综合科学布线。在整个供配电系统结构中，应尽量简单、清晰、可靠，且各机电设备系统配电级数不宜超过三级。供配电线路是整个高层楼宇建筑电能输送直接载体，其动力干线、支线等线路是一个错综复杂的交叉性互联网络，其总长度较长，通常在数万米甚至几十万米以上，线路上电能总损耗量相当大，所以供电线路节能技术方案研究也是建筑电气系统节能研究的一个重点。

无功补偿装置应实行就地补偿，减少无功传输，避免电容器在未放电完成的情况下又进行充电，造成电能的浪费。建筑自动扶梯、步行道和电梯都不应增加补偿电容器，避免电机的过电压损害，而民用建筑可以采用就地补偿装置，采取集中补偿的办法来降低能耗。

3.2 配电变压器的节能技术措施

配电变压器节能经济运行方式的优化分析研究，可从变压器运行有功功率损耗最小、无功功率损耗最小以及综合运行功率损耗最小三种组合进行讨论。如要求从节约有功电能为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究，则应按变压器有功功率经济运行方式进行优化比较分析；如要求从提高变压器运行功率因数为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究，则应按变压器无功功率经济运行方式进行优化比较分析；如需要兼顾两者，或以降低供配电系统网损为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究时，则应按变压器综合功率经济运行方式进行优化比较分析。高层建筑电气系统节能不仅要考虑有功功率节能方面，同时还要考虑无功功率节能特性，因此，在进行变压器节能经济运行方式优化分析比较时，选择兼顾有功功率和无功功率两者的供配电系统网损最小的节能经济运行模式进行比较分析。

3.3照明系统的节能技术措施

在进行建筑电气照明系统设计时，要充分领会GB50034—2004《建筑照明设计标准》等规范标准技术要求，在进行高层建筑照明系统控制模式设计时，应根据建筑物内部各房间使用功能特点和技术要求的不同区别对待。应按照技术经济型、适用性、实际性等原则进行建筑艺术照明设计，切不可为了片面追求艺术形式，而降低照明系统的综合经济可靠性。设计人员应尽量选用高效光源，室内场所照明可以使用小功率高压钠灯和荧光灯，室外照明和道路照明可以使用高压钠灯和金属卤化物灯，气体放电灯和荧光灯要安装电容器。其次，设计人员可以采用光通比例高、反射系数高和配光特性稳定的灯具，照明方案要进行合理的设计，充分地利用自然光，在建筑中尽量使用定时开关、节电开关和调光器，建筑室外照明可以采用光电控制器，插座面板上尽量设置开关控制，实现节能。

3.4电梯控制系统的节能技术措施

采用高效可靠、节能经济的电气控制方案是电梯控制系统节能降耗的主要措施，通常采用的技术方案有：利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式，从而根据系统控制对象需求，动态调节电源输入端电源频率，通过调节电机转速使整个电机拖动系统达到输入与输出间动态平衡，从而达到提高系统功率因数、节能降耗的目的；改变电机驱动容量，保证其达到最佳运转工况；合理群控节能控制系统的构筑，通过对高层建筑内部多部电梯进行合理调度分配管理，防止电梯长期运行在空载或轻载工况下，降低电梯系统能耗，达到节能降耗的目的；电梯回馈技术，将电梯运行过程中产生的一部分能耗反馈到供配电系统中，从而降低电梯系统能耗，达到节能降耗的目的等。

4结语

社会经济的发展和城市化的建设，带动了高层以及高层建筑在城市建设中的迅速发展，从而高层建筑对工程的设计和施工都提出了挑战。高层建筑所特有的建筑层数多、面积大和功能复杂等特点，对电气设备的节能技术起着很强的依赖性。本文将节能技术应用于高层建筑设计中，在满足安全可靠和经济等指标的基础上，大幅度减少电气设备引起的能源消耗，从而为经济的可持续发展和建设节约友好型社会做出应有的贡献，为建筑设计工作人员提供参考性建议。在遵循电气设计原则下，对电气设备进行重点选择，实现建筑整体节能技术的提升。

参考文献：

[1]范文.浅谈现代家居的智能化系统[J].安徽建筑，2008（5）

[2]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2009