浅析超高层建筑电气节能设计技术

高鸿翔

摘 要 近年来通过节能低碳建筑的应用推广，大大降低了节能建筑的使用能耗，大大改善了建筑环境生活质量，有效促进了我国资源节约型经济社会的健康发展，超高层节能建筑已经是典型用电不足建筑。其次，随着我国经济的快速发展，寻找替代能源，实现资源的节能利用是我国能源发展的主要目标，因此高层建筑的节能设计显得尤为重要。本文主要阐述了节能设计的基本原则、建筑技术的一般问题、节能设计的主要内容，并对高层建筑的节能设计技术进行了探讨。

关键词 超高层建筑 电气设计 节能

中图分类号：TU97;F407.6 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）02-0038-02

随着时代的快速发展和人类生活观念的转变，人们的环保节能意识日益增强。而节能的理念也得到了很多部门的广泛认可在现代建筑行业的工程电气设计中，我们不仅仅是可以充分利用各种建筑节能环保技术来大大提高建筑能耗利用率，近年来由于我国的国民经济发展水平已经非常高。建筑业已经开始进入了一个极好的快速发展阶段，建设项目的数量和类型也很重要。为了减少我国建筑业的能源浪费，提高建筑业的整体效益，需要充分考虑建筑节能在电气工程规划阶段的应用。

1 超高层建筑特点及其发展现状

近年来，随着经济和城市化的快速发展，农村向城市的流动日益明显，建筑业得到了认真发展。然而，未来城市土地短缺的问题也十分突出。超高层建筑不仅有效地促进了土地利用，而且还创造了一种景观，利用现代技术和现代建筑展示了城市的形象和文化。它是目前城市给排水系统集成化、供电化、智能化控制的产物。

2 超高层建筑电气节能设计原则

2.1 在保证超高层建筑内电气系统使用安全的基础上节能

众所周知，超高层建筑对电气系统的依赖性很大，因此必须采用独立供电方式，避免突然发生停电等事件，必须设置两个独立的电路，以保证电气系统的稳定。同时，必须这样安装应急发电机，停电等情况下可以第一时间恢复供电。虽然供电设计的主要参数是用电负荷，但在电力系统设计中，要保证电力系统的正常运行，准确计算建筑物的用电需求和设施的正常运行。计算方法主要有需求系数法和负荷密度法。目前，防雷接地是电路设计的重点。在防雷设计中，除一般雷电外，还采用了辐射雷电和消雷器。在现代高层建筑中，钢筋混凝土剪力墙与楼板紧密相连，做好金属管道的接地设计是十分必要的[1]。

2.2 电气系统的节能设计

配电系统分为高压配电系统和低压配电系统。高层建筑提供两个独立的电源。同时，采用电荷分离法和功耗法进行充电。向高压区提供高弓高度计，在低压区安装充电式电能表，抑制对某一电力资源的配置。干线是配电设备的重要组成部分。目前，配电系统多采用放射式配电系统，建筑物每层采用混合式配电系统。配电变压器原理允许根据配电系统的不同原理选择不同的配电变压器，以确保配电线路的有效利用，并减少因使用不匹配变压器而造成的能量损耗。对变压器的使用寿命进行良好的保护也是可能的。此外，还应用了无功补偿技术，可以有效地控制配电线路上的功率，最大限度地减少配电线路上的功率浪费。

3 建筑电气设计常见问题

3.1 质量监管力度不够

建筑电气工程实际施工管理中存在的主要问题是质量控制不到位。同时，很多企业的质量控制和管理体系不完善，在施工过程中没有出现问题。与其他建设项目的施工相比，很多企业对电气工作重视不够，相应的质量控制和管理工作也没有得到有效开展。在这种情况下，管道、电缆、配电箱等电器元件的购置和应用等问题并没有得到充分的限制，往往没有充分考虑熔点、电阻等技术指标[2]。设备规格不符合设计要求，这些问题严重降低了电气工程施工质量。

3.2 施工人员专业水平有限

电气工程施工复杂、麻烦，对专业技术要求高，施工人员需要具备专业技术能力。但事实上，施工队伍的技术水平并不高。施工专业人员和技术水平表明，在实际的电气工程结构中，一些错误是难以避免的。此外，一些施工人员责任心不强，不认真落实电气工程施工工作，不严格执行与具体活动有关的要求，一些协会存在不足。这些问题导致安全隐患，最终影响施工安全，保证工程质量。

3.3 电气工程施工管理的难点

由于电气工程施工中缺乏严格的质量控制和管理，由于施工人员技术水平低，实际质量难以满足，施工要求难以达到且管理困难。同时，由于建筑电气系统的结构较为复杂，必须严格控制各子系统的质量，有效地把握各系统之间的关系。在对管理任务进行单独管理和管理的同时，必须将管理任务有效地联系起来[3]。由于施工过程复杂，质量控制范围广，内容多，难以触及具体管理业务的方方面面，质量控制和施工管理难度加大。

4 超高层建筑电气节能设计

4.1 变电所位置的选择

由于单位面积内分布的层数较大，荷载相对分散。为了有效降低电能损耗，必须合理確定变电站的位置，尽量减少大截面电缆的使用。因此，变电站只设置在地下室和顶层的中间层、中间层和顶层，这些层通常尽可能靠近位于地下室或辅助建筑内的负荷中心。在选择某一特定场所时，应根据建筑物本身的实际情况，按照经济、高效的原则选择日常维护。

4.2 变压器节能

变压器的运行状态也会影响电能的损耗，应合理选择变压器。首先，根据建筑物内电气设备的运行要求，合理确定变压器的数量和容量，从用电负荷的角度满足运行条件。第二，在条件允许的情况下，可以选择节能变压器。初期投资高，后期运行节省大量能源消耗。节能变压器具有重量轻、损耗低、噪声低、耐冲击等特点，有效地降低了能耗，提高了变压器的运行效率。三是加强对常用变压器的运行控制和维护，处理日常维护中存在的问题。应使用保护装置来降低变压器故障率。当变压器负载发生变化时，能及时动作，减少能耗损失[4]。

4.3 提高系统的功率因数

功率驱动因数控制是一种衡量工业电气设备正常运行管理效率的重要科学技术指标。超高层结构建筑电气系统中经常使用的许多大型电气控制装置在正常运行期间都会产生无功功率。这部分设备电能消耗是最终导致设备用电保证设备正常运行管理效率低下的重要影响因素，有效控制电能消耗是设备用电保证设备正常运行所需最必需的，因此如果有必要及时采取措施可以提高设备功率损失因数，降低设备能耗。另一方面，通过对各种电气设备的合理进行选择，可以大大提高自然选择性的能力。可对电力变压器、电动机、整流器部件进行性能优化，改变产品型号、规格和其他运行控制方式。在不需要增加设备成本的前提情况下，可以大大提高整个自然机成功率中的因数。

4.4 电动机在运行中的节能

在大型高层建筑中，暖通、给排水、建筑等供电设备与高压电动机配套，并提供给设备厂家。因此，可以实施节能措施。除上述两种局部负载补偿交流电容器外，还建议应尽量减少交流电动机的部分轻载和局部空载连续运行，以有效减少无功功率交流传输系统造成的有效率和功率传输损失。在这种工作情况下，电机的工作效率很低，功率值的消耗与电机负载功率下降不可能成正比。

4.5 降低线路电能的损耗

输电系统损耗一直是影响高层建筑系统电能利用损耗的一个重要组成方面。设计工作人员要充分注意设计线路的电压功率值和损耗，根据线路加热环境条件、电压功率损耗和使用机械线路长度综合选择好的低压电源线路部分，减少高压线路功率损耗，并考虑选择低阻金属材料部分作为低压电线部分布线，包括低压铜线和低阻铝线[5]。在系统设计接线过程中，可以尽量减少接线的复杂程度，尽量避免其在接线过程中的短路绕行和后匝，变压器接线应尽量靠近交流负荷线的中心，以有效缩短其与供电线的距离，减少交流输电变压线路的最大功率总和损耗。此外，设计者在设计过程中还需要尝试增加导线的截面，以满足热稳定性、电压和安培度的要求。

4.6 照明系统的节能

设计师必须尽最大努力正确选择高效的使用光源。低功率静电高压硅酸钠照明灯、荧光灯和LED照明灯具等可广泛用于室外室内照明和高速道路室内照明，如室内照明、高压钠灯、金属卤化物灯和LED灯。设计师们还可以选择使用各种具有高强度发射光功率、高强度反射光功率和稳定光电子分布率等特性的日光灯具。照明解决方案设计合理，充分利用室内自然光源也是必要的。在整个建筑物内必须尽可能多地能够使用无线定时开关、节电控制开关和无线调光器。建筑室外灯光照明系统可尽量采用光电照明控制器，开关灯的控制可尽量选择设置在背光面板上，实现高效节能。

5 结语

随着现代人们对于节能环保意识的不断提高，节能建筑技术在我国建筑行业已经得到广泛应用，相应的节能技术也不断创新发展，并逐步走向规范化、系统化。建设节能技术，未来还有更广阔的发展空间。因此，对于工程技术人员来说，也需要对现代建筑节能进行深入的研究和研究。事实上，他们总会需要不断提高自己的技术水平，借鉴发达国家的节能技术，更好地我们的国家节能做出贡献。

参考文献：

[1] 蒋宏伟.建筑电气节能设计技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2020（23）：3533.

[2] 陳新平.浅析超高层建筑电气节能设计技术[J].中国新技术新产品，2012（18）：193-194.

[3] 周秋华.浅析建筑电气节能设计技术[J].江西建材，2009 （02）：68-69.

[4] 李正明.超高层建筑电气节能设计技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015，05（28）：5167-5168.

[5] 张晨.超高层建筑电气节能设计技术浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2014（28）：3531-3532.