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摘要：随着我国经济发展，带动建筑业也蓬勃发展起来，越来越多的高层、超高层建筑出现在我们视野中。而随着高层建筑能源消耗与资源浪费情况优为严重，因此引起人们对节能建筑极为关注。本文分析了高层建筑电气设计原则、重要性及其节能措施。
关键词：高层建筑；电气设计；原则；电气节能；措施
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
前言
社会在发展，时代在进步，新时代的建筑风格各异，但是能源问题已经成为制约我国经济社会发展的一个重要因素。据相关研究表明。现世界的能源需求正以每年2%左右的比例增长，而在这些增长的能源当中，大约有32%的能源用于建筑业。由此可以看出，做好建筑节能工作是保证国民经济快速、持续、稳定发展的必要前提。
作为高层建筑施工中一个重要环节，电气工程关系到建筑工程质量。同时随着人们环保节能意识增强，在电气工程中加强电气工程节能设计能够在很大程度上保证在电气使用中做到节能效果。因此，作为施工单位在进行电气工程施工中，需要将电气节能放在一个重要的地位。
一、高层建筑电气设计概念
1、设计概念：设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化。表达方式和工具要适应思维速度，推动思维发展成熟。
2、服务对象：设计是为甲方(业主)的功能需要服务，也是为施工单位施工需要服务。在满足国家有关规定的前提下，设计人员应树立服务意识、树立合作观念、树立敬业精神。对建筑电气专业设计人员而言，妥善处理与各个专业之间关系是十分重要的事情，在协调上所用时间甚至可能超过埋头设计时间。
二、高层建筑电气设计的特点
与高层建筑电气关联的用电设备品种繁多。室内、楼梯过道、安全照明等属于电器照明设备；货梯、客梯等电梯设备；生活水泵和消防泵等给排水设备；冷却塔风机以及水机组等制冷设备；引风机和鼓风机等锅炉房设备；排风机、电冰箱等厨房用电；包括送风机、回风机、风机管盘在内的空调系统送电设备；包括正压风机、排烟风机等在内的消防设备。不同用处的高层建筑在用电量上也存在差别，不过总的来说耗电量比较大。再加上高层建筑的消防用电、客梯电力、应急照明等还要有分别独立的电源。
三、高层电气工程节能设计重要性
1、从保护环境来看，电气工程需要节能设计。现在我们日常生活已经离不开电气，我国发电主要依靠火力发电，在这一过程中消耗了大量不可再生的化石燃料，同时排放出污染环境的气体，因此从保护环境方面，需要对电气工程做节能设计。
2、随着经济发展，需要电气工程节能设计。电气设备需要电能消耗，而我国目前的电力基本上是由传统能源转换，能源制约着人类生存与发展，是我们生存的基础，能源短缺已成为世界关注的问题，同时也是制约经济发展的重要因素，因此从经济发展来看电气工程必须采取节能设计。
3、为提高人民群众生活水平，需要电气工程节能设计。随着现代化建设的发展和人们不断提高生活标准，人们追求更舒适的居住环境，冬季取暖和夏季制冷，这些都需要消耗能源。在能源十分紧张的情况下，电气工程采取节能设计是非常必要的。电气工程节能设计是为了满足正常需要后，通过技术创新，减少电气工程能源消耗，提高能源使用效率，符合电气工程节能的要求。
四、高层建筑电气设计内容
建筑电气设计从狭义上仅指民用建筑中电气设计，从广义上讲应该包括工业建筑、构筑物和道路、广场等户外工程。传统建筑电气设计只包括供电和照明，而今天一般將其设计内容形容为强电和弱电。将供电、照明、防雷归类在强电，而其余部分，如电话、电视、消防和楼宇自控等内容统统归于弱电。这种分类以电压的高低为依据，强调了电气设计中所增加的消防、电讯和自控内容与传统电气设计内容完全不同，容易理解，所以很快被人们所接受。但是这种按电压高低进行分类的方法并不严谨，如动力设备二次控制回路，其电压可能很低；而消防回路中联动也不宜与配电箱完全分割开。又如人防设计、防雷设计、保安设计等功能性设计，其内容不仅仅是弱电信号报警，也包含有动力、照明联锁反应。又如防雷接地，强弱电都要求，而且向等电位联结发展的趋势，实际上又很难分开。如果电气设计仅仅以电压高低进行分工，势必造成强弱两工种之间交叉过多，界限不清楚。
五、建筑电气设计节能原则
1、满足建筑物功能即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施用电，展厅工艺照明及电力用电等；
2、考虑实际经济效益节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收；
3、节省无谓消耗能量节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器功率损耗，传输电能线路上有功损耗都是无用能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
六、电气节能设计具体措施
1、电压配置选择。为了达到节能目的，应首先纠正电压等级选择，例如，高低压配电电压应采用10KV，低压配电应采用220/380V。对于电源电压选择应该全面考虑。技术和经济因素根据用户计算容量，供电局供电设备特点，电源电路的数目，当地公共电网地位现状和发展集中考虑。另外小负荷用户用电时，应挑选低压电网，当用户计算能力，电气设备，单电源仪表电源的距离和计算负荷超过一定范围内，就该采用高压供电。
2、供应和分配系统设计。供电和配电系统采取以下措施达到节能的目的：电源和配电系统设计应该是简单的，可靠的，不应有太多配电级数，对于同一电压配电级数不多于两级，低压力一般不应超过三级，三级负荷不应超过四级，运用措施，使变压器深入负荷中心，这样供电半径可以被缩短，从而降低损耗，减少电压损失;对于供电所，供电的范围和线路应该明确，合理规划不重叠。
3、选择节能设备。在选择合适节能设备的时候， 应按照国家环保和节能要求，以及本地经济条件和技术发展水平为根据，以达到节能目的。在这里选择设备时，尽量选择大规模厂商生产设备，该设备必须拥有合格证明和质量保证书，并提供详细的能源消耗指标。此外，已达到其使用寿命的设备应及时更换，并对其进行合理的配置。
4、电容无功补偿容量选择。为了提高电能使用率，可以通过提高供电功率因数的方式。在我国对用电单位功率因数要求低压供电者为0.85以上，高压供电者为0.9以上。大多数的高层建筑采用在低压配电室的配电母线上安装若干组低压电力电容器补偿供电范围内的无功功率以达到提高功率因数的目的。
5.照明节能。照明节能设计是在确保作业面视觉要求、保证照明质量前提下，充分利用光能，减小光能损失。在充分利用自然光情况下，采用合理照明设备安装方式，采用高光效的电光源、节能型电气设备、高效节能灯具等，是节能的一种重要手段。同时对节能照明灯具进行智能控制，采用光控、声控、自熄开关等也是一种有效的方法。随着技术不断进步以及产品价格的下降，智能灯控系统、光导管技术已经被越来越多的高层建筑设计方案采用。
6、电力电缆的选择
6.1电力电缆材质的选择：电缆线路的有功电能损耗为Wt= Pt-t，其中，Pt为三相线路中有功功率损耗，t为最大负荷年损耗小时数。而参数Pt主要取决于线路的电阻和感抗，即导体材质、截面积及绝缘形式。相对于铝导体，铜导体的导电率高且能耗低，因此，铜芯电力电缆在工程设计中被广泛使用。
6.2按经济电流选择：电缆截面选择除技术条件外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。电气设计领域逐步同国际接轨．陆续等同或等效采用国际电工标准，推广应用IEC 287-3-2／1995《电力电缆截面的经济最佳化》标准。
按经济电流条件及技术条件选择结果的比较：通常按经济条件选择的截面大于按技术条件选择的截面1～2级，但也有按热稳定等技术条件选择的截面大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济电流条件，取二者截面较大者。简化设计程序时，可按允许载流量所选的截面放大1～2级，基本上能接近按经济电流条件所选择的结果。年最大负荷利用小时Tmax愈大，經济电流值愈小，反之愈大。经济寿命变化时，经济截面变化不大。
由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初期投资加大，根据计算，一般要2～4年收回投资。年最大负荷利用小时Tmax愈大，回收年限愈短。当超过回收年限之后，因损耗减小每年可节约的费用逐年累计是十分可观的，即从发展的角度看，按经济条件选择电缆有利于电缆的节能降耗。
7、采取抑制谐波的技术措施。
谐波的抑制方法很多， 常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器、采用有源滤波器／ 无源滤波器等新型滤波措施。谐波抑制措施的选择要根据滤波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
8、太阳能光伏发电
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源，太阳每秒钟释放出来的能量，相当于目前全世界一年内能源总消耗量的3.5万倍。然而太阳能必须被高效地收集并转化为热能、电能等常规能源，才能被充分利用。国家《电力法》规定，鼓励各企业使用清洁环保能源及可再生能源，如风能、水能、太阳能等。太阳能是容易直接获取的清洁环保能源之一，太阳光伏发电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。目前中新生态城几乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太阳能光伏发电装置及太阳能热水。
结束语
高层建筑电气节能是一项系统工程，节能潜力很大，有效节能是在不降低建筑功能节约的前提下，选择合理的设计方案，可有效地减小电能损耗，提高建筑系统运行的经济性，对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。
参考文献
[1] 孔凡一，浅谈高层建筑电气设计的原则与措施，黑龙江科技信息，2012.6
[2] 许琳.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].黑龙江科技信息，2O07,(5).
关键词：高层建筑；电气设计；原则；电气节能；措施
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
前言
社会在发展，时代在进步，新时代的建筑风格各异，但是能源问题已经成为制约我国经济社会发展的一个重要因素。据相关研究表明。现世界的能源需求正以每年2%左右的比例增长，而在这些增长的能源当中，大约有32%的能源用于建筑业。由此可以看出，做好建筑节能工作是保证国民经济快速、持续、稳定发展的必要前提。
作为高层建筑施工中一个重要环节，电气工程关系到建筑工程质量。同时随着人们环保节能意识增强，在电气工程中加强电气工程节能设计能够在很大程度上保证在电气使用中做到节能效果。因此，作为施工单位在进行电气工程施工中，需要将电气节能放在一个重要的地位。
一、高层建筑电气设计概念
1、设计概念：设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化。表达方式和工具要适应思维速度，推动思维发展成熟。
2、服务对象：设计是为甲方(业主)的功能需要服务，也是为施工单位施工需要服务。在满足国家有关规定的前提下，设计人员应树立服务意识、树立合作观念、树立敬业精神。对建筑电气专业设计人员而言，妥善处理与各个专业之间关系是十分重要的事情，在协调上所用时间甚至可能超过埋头设计时间。
二、高层建筑电气设计的特点
与高层建筑电气关联的用电设备品种繁多。室内、楼梯过道、安全照明等属于电器照明设备；货梯、客梯等电梯设备；生活水泵和消防泵等给排水设备；冷却塔风机以及水机组等制冷设备；引风机和鼓风机等锅炉房设备；排风机、电冰箱等厨房用电；包括送风机、回风机、风机管盘在内的空调系统送电设备；包括正压风机、排烟风机等在内的消防设备。不同用处的高层建筑在用电量上也存在差别，不过总的来说耗电量比较大。再加上高层建筑的消防用电、客梯电力、应急照明等还要有分别独立的电源。
三、高层电气工程节能设计重要性
1、从保护环境来看，电气工程需要节能设计。现在我们日常生活已经离不开电气，我国发电主要依靠火力发电，在这一过程中消耗了大量不可再生的化石燃料，同时排放出污染环境的气体，因此从保护环境方面，需要对电气工程做节能设计。
2、随着经济发展，需要电气工程节能设计。电气设备需要电能消耗，而我国目前的电力基本上是由传统能源转换，能源制约着人类生存与发展，是我们生存的基础，能源短缺已成为世界关注的问题，同时也是制约经济发展的重要因素，因此从经济发展来看电气工程必须采取节能设计。
3、为提高人民群众生活水平，需要电气工程节能设计。随着现代化建设的发展和人们不断提高生活标准，人们追求更舒适的居住环境，冬季取暖和夏季制冷，这些都需要消耗能源。在能源十分紧张的情况下，电气工程采取节能设计是非常必要的。电气工程节能设计是为了满足正常需要后，通过技术创新，减少电气工程能源消耗，提高能源使用效率，符合电气工程节能的要求。
四、高层建筑电气设计内容
建筑电气设计从狭义上仅指民用建筑中电气设计，从广义上讲应该包括工业建筑、构筑物和道路、广场等户外工程。传统建筑电气设计只包括供电和照明，而今天一般將其设计内容形容为强电和弱电。将供电、照明、防雷归类在强电，而其余部分，如电话、电视、消防和楼宇自控等内容统统归于弱电。这种分类以电压的高低为依据，强调了电气设计中所增加的消防、电讯和自控内容与传统电气设计内容完全不同，容易理解，所以很快被人们所接受。但是这种按电压高低进行分类的方法并不严谨，如动力设备二次控制回路，其电压可能很低；而消防回路中联动也不宜与配电箱完全分割开。又如人防设计、防雷设计、保安设计等功能性设计，其内容不仅仅是弱电信号报警，也包含有动力、照明联锁反应。又如防雷接地，强弱电都要求，而且向等电位联结发展的趋势，实际上又很难分开。如果电气设计仅仅以电压高低进行分工，势必造成强弱两工种之间交叉过多，界限不清楚。
五、建筑电气设计节能原则
1、满足建筑物功能即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施用电，展厅工艺照明及电力用电等；
2、考虑实际经济效益节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收；
3、节省无谓消耗能量节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器功率损耗，传输电能线路上有功损耗都是无用能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
六、电气节能设计具体措施
1、电压配置选择。为了达到节能目的，应首先纠正电压等级选择，例如，高低压配电电压应采用10KV，低压配电应采用220/380V。对于电源电压选择应该全面考虑。技术和经济因素根据用户计算容量，供电局供电设备特点，电源电路的数目，当地公共电网地位现状和发展集中考虑。另外小负荷用户用电时，应挑选低压电网，当用户计算能力，电气设备，单电源仪表电源的距离和计算负荷超过一定范围内，就该采用高压供电。
2、供应和分配系统设计。供电和配电系统采取以下措施达到节能的目的：电源和配电系统设计应该是简单的，可靠的，不应有太多配电级数，对于同一电压配电级数不多于两级，低压力一般不应超过三级，三级负荷不应超过四级，运用措施，使变压器深入负荷中心，这样供电半径可以被缩短，从而降低损耗，减少电压损失;对于供电所，供电的范围和线路应该明确，合理规划不重叠。
3、选择节能设备。在选择合适节能设备的时候， 应按照国家环保和节能要求，以及本地经济条件和技术发展水平为根据，以达到节能目的。在这里选择设备时，尽量选择大规模厂商生产设备，该设备必须拥有合格证明和质量保证书，并提供详细的能源消耗指标。此外，已达到其使用寿命的设备应及时更换，并对其进行合理的配置。
4、电容无功补偿容量选择。为了提高电能使用率，可以通过提高供电功率因数的方式。在我国对用电单位功率因数要求低压供电者为0.85以上，高压供电者为0.9以上。大多数的高层建筑采用在低压配电室的配电母线上安装若干组低压电力电容器补偿供电范围内的无功功率以达到提高功率因数的目的。
5.照明节能。照明节能设计是在确保作业面视觉要求、保证照明质量前提下，充分利用光能，减小光能损失。在充分利用自然光情况下，采用合理照明设备安装方式，采用高光效的电光源、节能型电气设备、高效节能灯具等，是节能的一种重要手段。同时对节能照明灯具进行智能控制，采用光控、声控、自熄开关等也是一种有效的方法。随着技术不断进步以及产品价格的下降，智能灯控系统、光导管技术已经被越来越多的高层建筑设计方案采用。
6、电力电缆的选择
6.1电力电缆材质的选择：电缆线路的有功电能损耗为Wt= Pt-t，其中，Pt为三相线路中有功功率损耗，t为最大负荷年损耗小时数。而参数Pt主要取决于线路的电阻和感抗，即导体材质、截面积及绝缘形式。相对于铝导体，铜导体的导电率高且能耗低，因此，铜芯电力电缆在工程设计中被广泛使用。
6.2按经济电流选择：电缆截面选择除技术条件外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。电气设计领域逐步同国际接轨．陆续等同或等效采用国际电工标准，推广应用IEC 287-3-2／1995《电力电缆截面的经济最佳化》标准。
按经济电流条件及技术条件选择结果的比较：通常按经济条件选择的截面大于按技术条件选择的截面1～2级，但也有按热稳定等技术条件选择的截面大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济电流条件，取二者截面较大者。简化设计程序时，可按允许载流量所选的截面放大1～2级，基本上能接近按经济电流条件所选择的结果。年最大负荷利用小时Tmax愈大，經济电流值愈小，反之愈大。经济寿命变化时，经济截面变化不大。
由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初期投资加大，根据计算，一般要2～4年收回投资。年最大负荷利用小时Tmax愈大，回收年限愈短。当超过回收年限之后，因损耗减小每年可节约的费用逐年累计是十分可观的，即从发展的角度看，按经济条件选择电缆有利于电缆的节能降耗。
7、采取抑制谐波的技术措施。
谐波的抑制方法很多， 常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器、采用有源滤波器／ 无源滤波器等新型滤波措施。谐波抑制措施的选择要根据滤波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
8、太阳能光伏发电
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源，太阳每秒钟释放出来的能量，相当于目前全世界一年内能源总消耗量的3.5万倍。然而太阳能必须被高效地收集并转化为热能、电能等常规能源，才能被充分利用。国家《电力法》规定，鼓励各企业使用清洁环保能源及可再生能源，如风能、水能、太阳能等。太阳能是容易直接获取的清洁环保能源之一，太阳光伏发电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。目前中新生态城几乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太阳能光伏发电装置及太阳能热水。
结束语
高层建筑电气节能是一项系统工程，节能潜力很大，有效节能是在不降低建筑功能节约的前提下，选择合理的设计方案，可有效地减小电能损耗，提高建筑系统运行的经济性，对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。
参考文献
[1] 孔凡一，浅谈高层建筑电气设计的原则与措施，黑龙江科技信息，2012.6
[2] 许琳.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].黑龙江科技信息，2O07,(5).