浅析超高层建筑电气节能设计技术

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摘要：从供配电系统节能、建筑动力系统节能、电气照明系统节能、建筑电气新技术实现节能四个方面对实现超高层建筑电气节能作了有益的探讨，阐述了节能设计的理论基础，提出了对应的节能设计措施。

关键词：建筑动力系统；建筑电气节能；建筑电气新技术

中图分类号：TM59 文献标识码：A

1概述

随着我国经济的高速增长 ，能源消耗及其所带来的污染问题日益突出，据有关统计数据显示，目前我国建筑能耗约占全社会总能耗的25%，其中建筑电器约占14%，且该比例还有进一步上升的趋势。超高层建筑是建筑能耗中比较典型的大户，为响应国家倡导的低炭经济，绿色环保的低炭生活理念，建设能源节约型社会，对其进行电气节能设计就显得至关重要。本文探讨了超高层建筑电气节能设计的理论基础和具体的设计措施。

2建筑电气节能设计的原则

（1）满足建筑物的功能。即满足建筑物的照明需求，环境舒适度需求，通道的畅通无阻和特殊场所用电设备的用电安全性需求等各个方面的要求。

（2）建筑节能应满足经济性要求。结合建筑物的具体情况，合理采用节能材料及节能设施，节能耗费的投资不能过高，为节能增加的投资以能在短期内通过节能设备节约的费用收回为宜。

（3）节省无谓的能量消耗。找出建筑物电能浪费的具体地方，然后采取有针对性的节能措施，这是建筑电气节能的重点。

（4）建筑节能应采用先进性的技术原则。

3供配电系统节能设计

3.1优先选用节能型变压器

节能变压器具有损耗低、重量轻、噪音低、效率高、抗冲击、节能显著等点，建或改建工程设计时应首选高效低损的节能变压器，如SL7、S9、SC（B）9、SGB10及SGB11—R等型号的节能型变压器。与传统产品相比，SL7无励磁调压变压器，10kV系列的空载损失和短路损失分别降低41.5%和13.9%；S9系列变压器与SL7系列变压器相比，其空载损失和短路损失又分别降低5.9%和23.3%。SGB11—R系列卷铁芯式变压器比SC（B）9系列变压器空载损耗降低40%，空载电流降低70%～85%；比SGB10系列变压器空载损耗降低24%，负载损耗降低11.7%。S11系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75%左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，采用节能变压器，可以节约能源、减少温室气体的排放，拥有巨大的节能潜力，事实证明在设计中选择节能型变压器其节能效果十分理想。

另在对变压器进行选择时，要合理选择变压器的容量和台数，注重其容量与电力负荷相适应，一般而言，变压器的负荷载率在75%—85 %较为适宜，季节性负荷适合采用单独变压器供电。

3.2高压线路深入负荷中心

为了节约能源，降低线路损耗，设计始终要求变压器深入负荷中心。即变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200 m以内，供电线路的电压损失已满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。其理论依据主要有以下两点。

由式（2）可知，配电线缆的长度与电压偏差成正比，即线缆越长，电压偏差越大。供给用户端的电压若超过其允许范围，就会影响到用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给用户带来损失，故设计时应缩短低压供配电线路的长度，使其控制在200 m以内。

3.3功率因数补偿与谐波抑制

（1）选择用电设备时，应将其功率因数作为一个重要指标，优先选用功率因数指标较好的供配电系统及用电设备，从而保证配电系统有一个较高的自然功率因数值。当系统自然功率因数达不到电网规定要求时，（国家规定值：高压用户0.95，低压用户0.90.），必须采用电力电容器进行补偿，以减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数或使用静电电容器等进行无功补偿以减少能耗。

（2）无功补偿设备应适当靠近无功源，高压用电设备产生的无功功率由高压侧的电容器来补偿，低压用电设备产生的无功功率宜由低压侧的电容器来进行补偿。

（3）高次谐波会增加电力系统的无功损耗，所以设计时要选择谐波指标符合要求的电力、电子设备，特别是一些容易产生谐波的设备，如UPS、EPS电源、变频器、软起动器、大型调光装置、医疗检查设备等。当线路谐波比较严重时，应串联电抗器对电容进行保护。工程上用于抑制3次及以上谐波，一般采用电抗率为12%的串联电抗器

（4）设计时应采用多种措施来降低谐波产生的影响。如保护接地采用TN—S制，可防止谐波引起的中性点电位升高；选择中性线及相同截面的相线可防止谐波引起的中性线电流的增大；变压器绕组采用Dynll接线， 变压器原绕组内可以形成环流，可抑制3次、5次及以上的高次谐波励磁电流，防止电流波形畸变。

4建筑动力系统节能设计

据统计，建筑动力用电设备消耗的电能约占整个建筑耗电的40%一60%，如此大容量的动力用电设备，无疑使我们在节电方面大有做为。动力系统节能应在满足各方面要求的前提下，尽可能减少电动机电能损耗，提高电能的有效利用率。其节能措施如下：

4.1采用高效率节能型电动机

采用高效率节能型电动机（Y，Y2系列），可以减少电动机的负载损耗及空载损耗、提高电动机的效率和功率因数。与普通标准电动机相比，高效率节能型电动机（Y，Y2系列）总损耗可减少20%一30%，效率可提高3%一6%。

4.2根据负荷特性合理地选择电动机

根据电机的工作环境及负载特点，选用合适的电动机，可提高电动机及其拖动负载的运行效率，减小损耗。

4.3选择正确的起动方式

对需要频繁起动的电动机设备，选择正确的起动方式，将起到节能的效果。如降压起动有利于节电，适用于容量较大的电动机；采用变频器起动，可以根据负载变化自行调节电动机转速使两者相适应，从而提高电动机的运行效率，达到省电目的。变频技术应用于风机、泵类设备驱动，提高了设备效率，大大减少了设备维护和维修费用，取得了显著的节能效果，是一种理想的节能方式。