关于高层建筑住宅楼电气设计中节能措施的探讨

　　摘要：随着经济的发展和人民生活水平的不断提高以及城市人口的不断增长，高层住宅逐步地进入了人们的生活。在高层住宅的设计工作中，如何更好地在设计中完善建筑的使用功能，并提高电气系统的安全性是建筑电气设计人员的职责。通过笔者设计实践及了解同行与建设单位和住户的回馈意见，总结了几点体会，在此提出，以供探讨。
　　
　　关键词：高层住宅；电气设计；负荷计算；电缆截面；计量装置；节能措施
　　
　　1合理地的进行用电负荷计算
　　用电负荷计算方法选择得当，会达到节材、节能的目的，若选择不当，会给用户带来不必要的投资和能源浪费。关于用电负荷计算方法宜按下列原则选取：在方案设计阶段可采用单位指标法，在初步设计阶段及施工图设计阶段，宜采用需要系数法，对于住宅建设，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。
　　1.1单位面积法
　　单位面积法计算有功功率的公式为：
　　
　　关于单位面积功率P′e的取值，目前，我国内地民用建筑10～35WPm2，香港地区为10～60WPm2,内地一些主要旅游饭店或宾馆大约为60～120WPm2，其中有空调的为70～120WPm2，无空调的为30～60WPm2。
　　1.2单位指标法
　　单位指标法计算有功功率的公式为：
　　
　　式中:P′e———单位用电指标,如W/户,W/人,W/床;
　　N———单位数量,如户数,人数,床位数。
　　1.3需要系数法
　　（1）有功功率：Pjs=Kx•Pe
　　无功功率：Qjs=Pjs•tgφ
　　式中:Kx———需要系数；
　　Pe———用电设备额定功率。
　　（2）配电干线或变电所的计算负荷
　　Pjs=KtpKxPeQjs=KtpKxPetgφ
　　式中:Ktp———有功功率同时系数,取0.8～0.9;
　　2变压器的经济运行
　　通过变压器的经济运行，能使电力系统有功损耗为最小，对于已投入运行的变压器，由实际负荷系数与经济负荷系数Kjib差值情况即可认定运行是否经济，等于或相近时为经济，相关较大时肯定不经济。
　　要解变压器的经济负荷系数，应先计算出设备无功损耗的电力系统引起有功率损耗的增加变量，为此，引入换算系数，无功功率经济当量(Kq)这一概念，表示电力系统每多输1千乏无功功率时，在电力系统中增加的有功功率损耗(kW)。Kq值与电力系统结构和计算点有关，见表1。
　　
　　无功功率经济当量表(kW/KV)
　　
　　无功补偿设备安装地点 无功功率经济当量(Kq)
　　发电厂附近经6～10KV直接供电的电力网 0.02～0.05
　　发电厂附近经二级变压供电的区域变电站 0.05～0.07
　　经三级变压供电的低压用户 0.07～0.10
　　经四级变压远离电厂的低压用户 0.15～0.20
　　
　　将变压器本身的有功损耗和无功损耗在电力系统中引起的有功损耗，称为变压器有功损耗的换算值。
　　一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值为：
　　ΔP≈ΔPb+KqΔQb≈ΔP0+Pd
　　(S/Se)2+KqΔQeΔ(S/Se)2
　　ΔP≈ΔP0KqΔQ0+(ΔPdKqΔQe)(S/Se)2
　　式中：ΔPb———变压器的有功损耗；
　　ΔQb———变压器的无功损耗；
　　ΔP0———变压器的空载损耗；
　　ΔPd———变压器的短路损耗；
　　ΔQ0———变压器空载时的无功损耗增量；
　　ΔQ0≈SeI0%100；
　　ΔQe———变压器空载时的无功损耗增量；
　　ΔQ0≈SeUd%100；
　　Se———变压器的额定容量；
　　I0%———变压器空载电流与额定电流的百分值；
　　Ud%———变压器短路电压占额定电压的百分值。
　　要使变压器运行在经济负荷Sjib下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值ΔP/S为最小的条件，因此：
　　
　　设可得变压器的经济负荷为：
　　
　　
　　
　　变压器经济负荷为额定容量的比值，称为变压器的经济负荷系数或最佳负荷系数,用Kjib表示，由上式得变压器的经济负荷系数为：
　　
　　一般变压器的经济负荷系数为0.5～0.7，对于负荷系数长期偏低的变压器，应该考虑换用较小容量的变压器，如果运行条件许可，两台(或两台以上)并列运行的变压器，可考虑在负荷低时切除一台，或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置，对双电源供电系统，宜用两路电源同时工作的方案，以减少线路损耗。
　　3合理设置计量装置
　　民用建筑电器设计中的计量装置宜按下列原则设置：
　　3.1单元总配电箱设于首层，内设总计量表，层配电箱内设分户表，由总配电箱至层配电箱宜采用树干式配电，层配电箱至各户分户箱采用放射式配电。
　　3.2单位不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式同上项。
　　3.3分户计量表全部集中于首层(或中间某层)电表间内，配电支线以放射式配电至户内。
　　多层住宅照明计量应一户一表，其公用走道，楼梯间照明计量可采取：当供电部门收费到户时，可设公用电度表，如收费到楼总表时，一般不另设表。
　　4合理选择电线，电缆截面
　　合理选择电线、电缆截面，在用电负荷计算时要尽可能算得准确，电线、电缆截面与保护开关的配合原则一般是：
　　对于25A以下的保护开关，电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值得0.85倍。对于25A以上的保护开关，电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值的1倍。
　　5照明节能设计与控制
　　除了建筑设备监控系统以外，在建筑中照明节能也是一项重点需要解决的问题。对于高大的公共空间可以采用智能照明控制系统，然而由于投资或具体使用的问题等原因，有相当多的房间照明仍然是采取就地控制的方式。
　　针对照明能源的利用，如何做到既满足工作、生活的照度标准要求，又达到节约能源的目的，这是我们在进行照明设计时必须认真考虑的问题。照明设计，首先离不开对被照明空间的了解，确定采用何种照明方式。一旦确定了照明方式，则应考虑照明的种类。
　　在建筑中，哪些区域或部位需要设置何种照明，需要根据建筑本身的特点和使用情况来确定。概括起来主要从四方面进行：
　　5．1照明光源的选择
　　主要考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。这是在照明设计中做到切合实际应用很重要的要素。在民用建筑中，主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、HID灯，根据技术的发展，还有一些新的光源也逐渐得到应用，例如光纤照明、LED等。
　　各种光源均有其应用范围，但必须做到合理地应用。有些节能光源，例如紧凑型荧光灯，它是替代白炽灯的最理想光源。虽然从一次性投资来看是要高出一些，但从长远的效果来看，即从灯具的寿命、灯具的能耗来看，其综合效益比白炽灯要好许多。在工程实际应用中如何合理地选择光源，应根据工程的具体性质、使用的场所、人员的视觉要求、照明的数量和质量来确定。
　　5．2照明灯具及其附属装置的选择
　　在实际的应用中，以上各类光源是很少单独使用。光源必须配备各种灯具，才能真正体现其实用价值。因此在照明设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具；还应注意灯具的配光曲线，这是我们进行照明设计时的依据之一，以便对确切的照度值等做到心中无数。
　　要设计好照明，应针对不同面积和高度的房间，计算室空间比RCR(RoomCavityRatio)，然后确定选用宽、中、窄光束的照明灯具，再根据房间中天花板、墙面以及地面的反射系数，求出所选用灯具在该房间的利用系数，这才是较为科学的照明设计的方式。根据计算得出的RCR值来确定采用何种灯具的配光，采用合理的灯具配光可提高光的利用率，达到节能的效果。
　　在附属装置的选择方面主要是针对镇流器。从荧光灯到HID的高压钠灯、金属卤化物灯，均需采用镇流器。而目前市场上的镇流器种类较多，主要分为普通电感型、节能型电感型、电子型三大类。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，在考虑照明节能时，必须认真加以考虑，合理地选择。
　　5.2改善照明器的控制方式
　　照明器的控制，要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。
　　5.2.1面积较小的居住，办公用房或类似的房间，宜采用一灯一控或二灯一控的方式，在经济条件允许时可采用变光开关。
　　5.2.2面积较大的房间宜采用多灯一控的方式，当整个房间有均匀照度要求时，可采用隔一控一的方式，无均匀照度要求时可分区控制，此时，应考虑适当数量的单控灯。
　　5.2.3居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，照明器宜采用定时开关控制。
　　5.2.4在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电器照明，宜采用光电控制的自动调光装置，以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱，保证室内照明的稳定。
　　5.2.5室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制，按预定的照度和预定的时间自动接通或断开电源。
　　6结束语
　　关于民用建筑电气设计中的节能措施还有很多，如提高电网功率因数，采用节能机电产品，智能化系统以及各工种之间的密切配合等。从民用建筑电气设计方面，只要掌握以上措施，便能达到节约能源的理想效果。
　　参考文献
　　［1］中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施电气[M].北京：中国计划出版社,2003.