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摘 要：近年来，我国城市建设进程在不断加快，建筑行业获得了迅速发展，各式各样的高楼大厦拔地而起。然而随着人们可持续发展意识的加强，人们对高层住宅的建筑性能和节能环保方面也有了更高的要求。如何提高建筑的电气系统的安全性和节能性，完善建筑的使用功能，是设计人员在高层住宅电气设计亟需解决的问题。文章通过分析我国高层住宅电气设计中不合理的因素，提出了以节能环保为设计目标的科学改进措施，目的是为了促进电气设计人性化发展。
关键词：高层住宅；电气设计；电气节能
中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0137-02
随着人们生活水平的提高，对建筑的节能和环保提出了更高要求。目前高层住宅建设发展尚处于初级阶段，高层住宅的节能性、环保性、功能性等还没有充分考虑，导致建筑服务效能滞后于行业发展速度。同时由于高层建筑电气设计关系到建筑的用电安全和环保节能，因此应根据实际情况对高层住宅进行科学客观的设计。
1 高层住宅电气设计节能的原则
①适用性。由于高层住宅主要用于人们的生活起居，因此高层住宅电气设计应具有适用性，既要满足照明的色温、显色等指数，又要满足人们居住的舒适卫生、出入搬运等通道的顺畅。因此住宅建筑内要按照负荷容量、电能质量、供电可靠性等内容，为建筑提供电力保障，并要求优化配电设计，提高电能的利用率。②实际性。电气节能设计的目的是为了降低能效，实现资源的最优化利用，因此在实际设计中不能因为节能而过高的增加投资，应因地制宜，合理选择节能材料和设备，使增加的节能投资能在最短的时间内通过降低的运行费用来弥补。③节能性。节能的着手点就是通过找出与建筑功能无关的能源消耗，然后采取相应的解决措施以节省无谓损耗的能量。如：使用先进技术成果降低量大面广的照明容量能耗、变压器的功率损耗等。
2 高层住宅电气节能存在的问题
首先，高层住宅电气设计存在的问题。建筑电气工程设计存在周期短、设计部门和人员在实际工作中重视度不足、设计收费和设计经济效益脱钩等问题，往往导致了电气系统节能性较差，初期投资大，能耗较高。其次，许多设计人员由于对电气运行特点和原理缺乏深入研究，仅仅依照以往的设计经验进行电气系统设计导致电气节能效果不理想。最后，随着城市建设的不断发展，传统的照明控制方式已无法满足高标准的照明要求，因此必须采取必要的技术手段实行节能。
3 高层住宅电气节能设计分析
3.1 供配电系统的节能设计
科学有效的供配电系统，不仅降低了业主的一次性投资，而且对今后工程使用中也起到节约能源的目的，因此在设计中要注意以下几个方面：
①变配电站的合理布置。根据住宅区供电容量及住宅区分布合理设计供配电系统，应依据设计简单可靠、变配电站尽量靠近负荷中心的原则。一方面可减少电力电缆的一次投资，也即是配电半径；另一方面较短的配电半径可减少线路损耗。
②竖井的合理布置。为尽量缩短线路长度，各层的配电竖井、配电箱也应设置在负荷中心附近。
③合理选择变压器容量及台数。为降低部分变压器轻载引起的不必要电能浪费，可根据季节性负荷，灵活选择变压器的投入量和容量。
④尽量提高供配电系统的功率因数。可在部分工程设备中选用功率因数较高设备或在配电设计采用电容器，以减少线路无功功率损耗，实现节能目的。
3.2 关于电气线路的节能设计
②电源进户线采用埋地引入。通过实践证明，高层住宅小区在单元住宅楼采用电缆埋地引入方式，既有利于美化环境又安全可靠，尤其是在大型小区电力线路规划时，相比较架空方式，更能降低能耗，减少一次投资。
③导线穿管时应注意涡流的影响。在设计中三相回路导线应穿过同一根管，尤其是当管道为金属管时，要避免穿交流单根导线。因为三相交流电路中，载流导体附近存在磁场，每相导线交流电电流会产生交变磁场，当三相负荷平衡时三相电流的向量和为零，即ΣI=0。因此其合成磁场也为零，对外无分布磁场。当三相导线都在一个管道内，则铁管不会产生电势和涡流而发热；若分别穿管才导线由于各自的交变磁通产生感应电势和涡流而发热。由于导体在有电流通过时，磁力线会流通整个钢管，而磁力线随载流导体电流的增大而增多，因此当负荷电流增大时，感应电势和涡流发热都会增加大很大的数值，不仅降低了导线载流量，增加了损耗，而且不利于节能。
④电气设计中多采用负荷分散法。由于住宅用电随着时间、季节的不同，差别会很大。因此尽管住宅配电线路截面大小取决于电设备的容量，但在实际设计中，采用多回路小导线截面接线的方法，可以达到节能效果的。如：室内照明一般用电量稳定，而局部照明或者大功率电气设备负荷起伏较大，在设计中采用回路供电，不仅可以实现分流，达到节能的效果，而且可满足负荷变化减少电能损耗。
3.3 合理选择电气设备及配电导线
①合理选择电源插座。通过中国节能产品认证中心的抽样检验发现，住宅区的平均待机能耗约占家庭总能耗的10%，主要是电脑主机、电饭煲、音响功效等。因此针对这些电气选用节能插座（主要应用于客厅、厨房及书房），可有效的达到节能的效果。但目前技术及应用还不成熟，应是未来的发展方向。若从经济性因素考虑，可在电视、电脑、音响等设备位置用电插座回路来达到节能的目的。
②箱体内断路器的整定和电度表的合理选取。由于住宅内负荷变化较大，设备容量选取较为困难，因此断路器的整定电流要根据回路电流所允许通过的电流而确定。为避免不必要浪费，用户容量根据建筑面积及空间大小分为：4 kW、5 kW、6 kW、8 kW，断路器整定电流分为：20 A、25 A、32 A、40 A。电能表应选用新型的DD86型号，这种电表不仅具有过载能力强、灵敏度高、使用寿命长等优点，还具有转电流低的优势，仅为额定电流的0.25%，有利于节能。 ③导线和电缆的合理选择。首先，由于配电线路的损耗与阻抗、电流的平方成正比，线路的阻抗与导线导电率和长度成正比，与导线的截面积成反比，因此为实现节能可选用高导电率导体如：铜芯线、铝芯线。两者相比，宜用铜芯线。其次，根据实际实践，根据经济运行要求选择电线截面可有效的降低电能损耗。最后，要综合考虑建筑的地理位置、经济状况。
4 住宅照明节能设计
户主的家庭经济收入、文化素质、艺术修养和生活习惯，对照明消费起决定作用。但由于住宅居民往往缺少有关照明文化、照明技术和照明节能等知识，因此，需要引导户主了解相应的住宅照明节能知识。
4.1 节能原则
照明设计节能指导思想是体现以人为本，注重舒适、健康的环境，包括个性化、智能化、健康化、艺术化。当前国际上认为，在考虑和制定节能政策、法规和措施时，所遵循的原则必须在保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能节能，这才是照明节能的唯一正确原则：照明节能主要是通过采用高效节能照明产品，提高质量，优化照明设计等手段，达到受益的目的。采取照明节能措施时，必须研究对单位产品耗电量产生怎样的影响、是否能取得节能效果，必须系统综合考虑。此外，亦可采用“能效率”来探讨或评价节能效果。“能效率”表示单位能量能得到多少产品。即：能效率=每单位能量的产品生产量=生产量/所需总能量。
4.2 节能措施
①推广使用高光效光源。各种照明光源的电能转换中，高压钠灯的光效为最高，而荧光灯和金属卤化物灯次之，高压汞灯不高，而白炽灯为最低。为了节约电能，要合理选用光源，其主要措施如下：尽量减少白炽灯的使用量；优先使用细管荧光灯和紧凑型荧光灯；逐步减少高压汞灯的使用量，特别是不应随意使用自镇流高压汞灯；积极推广高效：长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯。
②采用高效率节能灯具，在满足眩光限制要求下，应选择直接型灯具，室内灯具效率≥70%，室外灯具效率≥55%；根据使用场所不同，选择控光合理的灯具；选用光通量维持率好的灯具；采取光利用系数高的灯具；采用照明与空调一体化灯具。
③优先选择气体放电灯启动设备。荧光灯用电感镇流器一般功耗为灯管额定功率的20%，高强度气体放电灯（HID）的镇流器功耗为额定功率的15%～16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较，具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，大于电感镇流器节电10%。其本身功耗也比电感镇流器降低50%～75%，综合电输入功率降低18%～23%，节电效益显著。
④照明方式合理。选取合理的照度标准值，正确考虑照度标准的高、中、低三档的照度值；选用合适的照明方式，照度要求较高的场所采用混合照明，少用一般照明，适当采用分区一般照明方式；充分利用天然光及各种集光装置进行采光，如反射镜、光导纤维及光导管方式；从建筑结构方面充分获取天然光，如开大面积的顶部天窗、利用天井空间与利用屋顶采光。
⑤灯具控制方案先进。合理选择照明控制方式，充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围；根据照明使用特点，可采取分区控制灯光和适当增加照明开关点；考察各种类型的节电开关和管理措施；公共场所照明、室外照明，可采用集中控制遥控管理或自动控光装置；低压配电系统设计，应便于按经济核算单位装表计量。
5 结 语
高层住宅电气设计只有精心设计，以人为本，才能实现国民经济的持续的高速发展，才能保护环境、提高人民群众的生活水平，才能取得最佳的节能效果和实现最佳的经济效益。因此在今后的发展中仍应加强开展节约型社会的研究。
参考文献：
[1] 王自立.关于高层建筑住宅楼电气设计中节能措施的探讨[J].城市建设，2010，（13）.
关键词：高层住宅；电气设计；电气节能
中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0137-02
随着人们生活水平的提高，对建筑的节能和环保提出了更高要求。目前高层住宅建设发展尚处于初级阶段，高层住宅的节能性、环保性、功能性等还没有充分考虑，导致建筑服务效能滞后于行业发展速度。同时由于高层建筑电气设计关系到建筑的用电安全和环保节能，因此应根据实际情况对高层住宅进行科学客观的设计。
1 高层住宅电气设计节能的原则
①适用性。由于高层住宅主要用于人们的生活起居，因此高层住宅电气设计应具有适用性，既要满足照明的色温、显色等指数，又要满足人们居住的舒适卫生、出入搬运等通道的顺畅。因此住宅建筑内要按照负荷容量、电能质量、供电可靠性等内容，为建筑提供电力保障，并要求优化配电设计，提高电能的利用率。②实际性。电气节能设计的目的是为了降低能效，实现资源的最优化利用，因此在实际设计中不能因为节能而过高的增加投资，应因地制宜，合理选择节能材料和设备，使增加的节能投资能在最短的时间内通过降低的运行费用来弥补。③节能性。节能的着手点就是通过找出与建筑功能无关的能源消耗，然后采取相应的解决措施以节省无谓损耗的能量。如：使用先进技术成果降低量大面广的照明容量能耗、变压器的功率损耗等。
2 高层住宅电气节能存在的问题
首先，高层住宅电气设计存在的问题。建筑电气工程设计存在周期短、设计部门和人员在实际工作中重视度不足、设计收费和设计经济效益脱钩等问题，往往导致了电气系统节能性较差，初期投资大，能耗较高。其次，许多设计人员由于对电气运行特点和原理缺乏深入研究，仅仅依照以往的设计经验进行电气系统设计导致电气节能效果不理想。最后，随着城市建设的不断发展，传统的照明控制方式已无法满足高标准的照明要求，因此必须采取必要的技术手段实行节能。
3 高层住宅电气节能设计分析
3.1 供配电系统的节能设计
科学有效的供配电系统，不仅降低了业主的一次性投资，而且对今后工程使用中也起到节约能源的目的，因此在设计中要注意以下几个方面：
①变配电站的合理布置。根据住宅区供电容量及住宅区分布合理设计供配电系统，应依据设计简单可靠、变配电站尽量靠近负荷中心的原则。一方面可减少电力电缆的一次投资，也即是配电半径；另一方面较短的配电半径可减少线路损耗。
②竖井的合理布置。为尽量缩短线路长度，各层的配电竖井、配电箱也应设置在负荷中心附近。
③合理选择变压器容量及台数。为降低部分变压器轻载引起的不必要电能浪费，可根据季节性负荷，灵活选择变压器的投入量和容量。
④尽量提高供配电系统的功率因数。可在部分工程设备中选用功率因数较高设备或在配电设计采用电容器，以减少线路无功功率损耗，实现节能目的。
3.2 关于电气线路的节能设计
②电源进户线采用埋地引入。通过实践证明，高层住宅小区在单元住宅楼采用电缆埋地引入方式，既有利于美化环境又安全可靠，尤其是在大型小区电力线路规划时，相比较架空方式，更能降低能耗，减少一次投资。
③导线穿管时应注意涡流的影响。在设计中三相回路导线应穿过同一根管，尤其是当管道为金属管时，要避免穿交流单根导线。因为三相交流电路中，载流导体附近存在磁场，每相导线交流电电流会产生交变磁场，当三相负荷平衡时三相电流的向量和为零，即ΣI=0。因此其合成磁场也为零，对外无分布磁场。当三相导线都在一个管道内，则铁管不会产生电势和涡流而发热；若分别穿管才导线由于各自的交变磁通产生感应电势和涡流而发热。由于导体在有电流通过时，磁力线会流通整个钢管，而磁力线随载流导体电流的增大而增多，因此当负荷电流增大时，感应电势和涡流发热都会增加大很大的数值，不仅降低了导线载流量，增加了损耗，而且不利于节能。
④电气设计中多采用负荷分散法。由于住宅用电随着时间、季节的不同，差别会很大。因此尽管住宅配电线路截面大小取决于电设备的容量，但在实际设计中，采用多回路小导线截面接线的方法，可以达到节能效果的。如：室内照明一般用电量稳定，而局部照明或者大功率电气设备负荷起伏较大，在设计中采用回路供电，不仅可以实现分流，达到节能的效果，而且可满足负荷变化减少电能损耗。
3.3 合理选择电气设备及配电导线
①合理选择电源插座。通过中国节能产品认证中心的抽样检验发现，住宅区的平均待机能耗约占家庭总能耗的10%，主要是电脑主机、电饭煲、音响功效等。因此针对这些电气选用节能插座（主要应用于客厅、厨房及书房），可有效的达到节能的效果。但目前技术及应用还不成熟，应是未来的发展方向。若从经济性因素考虑，可在电视、电脑、音响等设备位置用电插座回路来达到节能的目的。
②箱体内断路器的整定和电度表的合理选取。由于住宅内负荷变化较大，设备容量选取较为困难，因此断路器的整定电流要根据回路电流所允许通过的电流而确定。为避免不必要浪费，用户容量根据建筑面积及空间大小分为：4 kW、5 kW、6 kW、8 kW，断路器整定电流分为：20 A、25 A、32 A、40 A。电能表应选用新型的DD86型号，这种电表不仅具有过载能力强、灵敏度高、使用寿命长等优点，还具有转电流低的优势，仅为额定电流的0.25%，有利于节能。 ③导线和电缆的合理选择。首先，由于配电线路的损耗与阻抗、电流的平方成正比，线路的阻抗与导线导电率和长度成正比，与导线的截面积成反比，因此为实现节能可选用高导电率导体如：铜芯线、铝芯线。两者相比，宜用铜芯线。其次，根据实际实践，根据经济运行要求选择电线截面可有效的降低电能损耗。最后，要综合考虑建筑的地理位置、经济状况。
4 住宅照明节能设计
户主的家庭经济收入、文化素质、艺术修养和生活习惯，对照明消费起决定作用。但由于住宅居民往往缺少有关照明文化、照明技术和照明节能等知识，因此，需要引导户主了解相应的住宅照明节能知识。
4.1 节能原则
照明设计节能指导思想是体现以人为本，注重舒适、健康的环境，包括个性化、智能化、健康化、艺术化。当前国际上认为，在考虑和制定节能政策、法规和措施时，所遵循的原则必须在保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能节能，这才是照明节能的唯一正确原则：照明节能主要是通过采用高效节能照明产品，提高质量，优化照明设计等手段，达到受益的目的。采取照明节能措施时，必须研究对单位产品耗电量产生怎样的影响、是否能取得节能效果，必须系统综合考虑。此外，亦可采用“能效率”来探讨或评价节能效果。“能效率”表示单位能量能得到多少产品。即：能效率=每单位能量的产品生产量=生产量/所需总能量。
4.2 节能措施
①推广使用高光效光源。各种照明光源的电能转换中，高压钠灯的光效为最高，而荧光灯和金属卤化物灯次之，高压汞灯不高，而白炽灯为最低。为了节约电能，要合理选用光源，其主要措施如下：尽量减少白炽灯的使用量；优先使用细管荧光灯和紧凑型荧光灯；逐步减少高压汞灯的使用量，特别是不应随意使用自镇流高压汞灯；积极推广高效：长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯。
②采用高效率节能灯具，在满足眩光限制要求下，应选择直接型灯具，室内灯具效率≥70%，室外灯具效率≥55%；根据使用场所不同，选择控光合理的灯具；选用光通量维持率好的灯具；采取光利用系数高的灯具；采用照明与空调一体化灯具。
③优先选择气体放电灯启动设备。荧光灯用电感镇流器一般功耗为灯管额定功率的20%，高强度气体放电灯（HID）的镇流器功耗为额定功率的15%～16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较，具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，大于电感镇流器节电10%。其本身功耗也比电感镇流器降低50%～75%，综合电输入功率降低18%～23%，节电效益显著。
④照明方式合理。选取合理的照度标准值，正确考虑照度标准的高、中、低三档的照度值；选用合适的照明方式，照度要求较高的场所采用混合照明，少用一般照明，适当采用分区一般照明方式；充分利用天然光及各种集光装置进行采光，如反射镜、光导纤维及光导管方式；从建筑结构方面充分获取天然光，如开大面积的顶部天窗、利用天井空间与利用屋顶采光。
⑤灯具控制方案先进。合理选择照明控制方式，充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围；根据照明使用特点，可采取分区控制灯光和适当增加照明开关点；考察各种类型的节电开关和管理措施；公共场所照明、室外照明，可采用集中控制遥控管理或自动控光装置；低压配电系统设计，应便于按经济核算单位装表计量。
5 结 语
高层住宅电气设计只有精心设计，以人为本，才能实现国民经济的持续的高速发展，才能保护环境、提高人民群众的生活水平，才能取得最佳的节能效果和实现最佳的经济效益。因此在今后的发展中仍应加强开展节约型社会的研究。
参考文献：
[1] 王自立.关于高层建筑住宅楼电气设计中节能措施的探讨[J].城市建设，2010，（13）.