摘要：电气系统是现代建筑的重要组成部分，也是实现建筑自动化和人性化的关键。对于建筑特别是高层建筑来说，电气系统能耗直接占到整个建筑能耗的60%～80%，可以说，加强对高层建筑电气系统节能的研究，对我国可持续发展战略的实施将起到极大的推动作用。本文就高层建筑电气系统节能技术进行探讨，分析当前高层建筑电气系统节能技术存在的主要问题，并提出了高层建筑电气系统节能技术的优化措施，以期促进我国高层建筑电气系统有效节约能源。
关键词：高层建筑；电气系统；节能技术
近年来，随着我国社会经济的快速发展和城市化的不断加快，我国建筑业迎来良好的发展契机，建筑工程数量显著增加。其中，高层建筑在建筑项目中所占的比重越来越大，在土地资源日渐紧张的今天，高层建筑已然成为最为理想的建筑类型。但是，与其他建筑类型相比，高层建筑电气系统规模更加庞大，组成更加复杂，能耗也相应增加。特别是随着建筑楼层的不断升高，电气线路、电气设备运行过程中产生的损耗更为严重，如何提升高层建筑电气系统节能效果，已经成为建筑业亟待解决的重要问题。
1高层建筑电气系统概述
1.1高层建筑电气系统组成
高层建筑电气系统集成了供配电系统、照明系统、空调系统、动力系统以及消防系统等，这些系统都是现代高层建筑中不可缺少的组成部分[1-2]。随着能源的日渐匮乏以及绿色环保概念的推广和普及，现代高层建筑也将朝着节能环保的方向发展，许多新型的绿色能源技术，如太阳能供电、潮汐能等也将渗透到高层建筑中，高层建筑电气系统的整体规模也会由此而变得更为庞大。
1.2高层建筑电气系统能耗分析
高层建筑电气系统能耗与高层建筑的自动化水平息息相关。高层建筑电气系统建设的目的是保持建筑内部的智能化[3-4]。特别是随着电力电子技术、计算机技术、人工智能技术以及现代控制技术的快速发展，建筑电气系统的复杂程度不断提升，电气系统的能耗也与日俱增。
2高层建筑电气系统节能技术存在的问题
2.1变压器的节能问题
变压器是高层建筑电气系统中用于电能切换的关键设备，也是电能分配和调度的核心电气设备。高层建筑中变压器运行中电能的损耗占到了整个配电系统中电能损耗的一半以上，造成大量能源在无形中流失。在许多高层建筑的设计中，变压器的选择需要考虑有功负荷能力和负载容量。但是，对于这种计算和选择方式，人们存在较大的误区，变压器长期在满负荷状态下运行，不仅不能降低能源损耗，也很难达到预期的能源转换效率。选择变压器时，人们必须从技术、经济、运行状态等多个角度出发，以充分发挥变压器的负载能力和运行效率为原则，合理选择变压器型号。同时，还需要考虑变压器的运行环境、运行方式等，降低外界因素引起的电能损耗。
2.2供配电线路的节能问题
供配电线路是维持高层建筑电气系统正常运行的关键，合理的供配电线路设计将带来良好的节能效果，不合理的线路布局将直接导致有功功率的大量消耗。在高层建筑的设计中，需要应用多种型号的供配电导线和电缆，随着机电设备的不断增加，高层建筑电气系统能源需求显著提升，供配电线路设计不合理、线路扩展性不足，必然会造成大量供配电线路长期处于低效工况状态，这不但降低了高层建筑的综合服务水平，而且给用户增加了额外的用电负担[5-6]。因此，在高层建筑的施工设计之初，就需要加强对供配电线路的关注和重视，注意线路敷设的合理性、线路的截面型号、线路的负荷及扩展能力等，最大程度地保证线路的运行效果，降低线路上的能源损耗。
2.3照明系统的节能问题
照明系统首先应以满足室内光照效果为首要目标，其次要营造温馨舒适的内部环境，为用户带来适宜的居住和工作环境。但是，在实际的规划和建设过程中，也有一些设计盲目地追求光照效果，导致照明系统消耗能源非常高，许多高层建筑照明灯具和光源选择不合理，照明范围的不合理，智能控制和调节技术的应用不科学，成为高层建筑能源无端消耗的重要原因。例如，为控制建筑照明系统建设成本，许多施工企业在建筑内部大量安装白炽灯。白炽灯在使用过程中无法提供足够的光照，其消耗的电力更是达到了节能灯的几倍甚至十几倍。在实际设计和规划过程中，高层建筑的照明系统必须本着合理、规范、节能的标准实施相关作业，在保持正常室内照明效果的基础上，优化照明灯具、光源、照明控制，以节约更多的电力能源[7-8]。
3高层建筑电气系统节能技术的分析
3.1变压器的节能技术措施
3.1.1确定变压器负载的经济分配
高层建筑中通常有多台变压器同时运行，负责为各楼层供电。在用电负荷总量不变和变压器运行方式不变的情况下，各变压器负荷量的分配差异也会导致功率损耗出现较大的悬殊。因此，确定变压器负载，对变压器总负载进行合理分配，能够显著降低变压器的能源损耗问题。人们应该对各变压器的工作情况进行全面的分析和评估，按照变压器的实际特点调整各变压器的负载量，确保各变压器在最佳的运行条件下，使总有功功率损耗和无功功率损耗始终维持在系统的最低值，以达到降低变压器能耗的目的。
3.1.2确保变压器三相负荷平衡
变压器三相负荷不平衡会导致三相压差过大，进而出现负序电压，使变压器输出电压发生波动，从而影响到电压质量和供配电系统的整体安全性。变压器中某相绕组负荷电流过大，会造成绕组铜损增大，变压器电力损耗也随之增加。三相负荷的不平衡还会造成变压器内部零部件发热甚至烧毁，带来巨大的安全隐患。因此，在高层建筑电气系统设计过程中，必须要对变压器的电力负荷进行全面的分析和统计，针对供配电系统的线路布局，设计高效、经济的最佳方案，保持变压器运行时三相负荷的基本平衡，避免三相负荷差异过大引起能耗过高。而在后期维护过程中，必须加强对变压器、线路的检查和检测，对不合理的运行工况及时进行调整，保持电压的正常水平。此外，在高压网络上要设立单相变压器，使用无功补偿和消谐装备，以提高供配电系统的功率因数，确保高层建筑电气系统的稳定运行。
3.2供配电线路的节能技术措施
高层建筑供配电线路上的电能损耗在整个电气系统电能损耗中占比非常高，供配电线路节能技术的应用至关重要。高层建筑供配电线路节能的技术应用，一定要综合权衡和分析工程实际情况，采取合理的节能降耗措施，减少线路上的电能损耗，确保电能运送质量。在高层建筑电气系统设计上，要尽量控制线路总长，适当减少线路的长度，以实现能源损耗的降低。在电力运输过程中，电力的损耗是在所难免的。供电线路越长，电力的损耗越大。因此，在实际设计时，一定要尽量将变配电所设置在靠近负荷中心的位置，并且靠近建筑物的强电竖井部位，以最大限度地缩短配电线路的供电距离，减少线路中的电能损耗。增大线缆的截面，也能有效降低损耗。高层建筑电路设计不可避免地会遇到机电设备距离配电系统较远的情况，此时应在满足线路基本电流和电压的基础上，选择大一级的线缆截面。此外，供电点距离较远且无功功率需求较大的供电设备，除了应用上述几种方法之外，还可以采取无功补偿措施减少线路上无功传输的损耗，确保电气设备的高效运行，同时达到节能降耗的目的。
3.3照明系统的节能技术措施
3.3.1选用高效节能灯具
在高层建筑照明系统的设计中，亮度是首要考虑的因素，但是光照营造的室内环境也必须予以重视。因此，要将高层建筑照明系统各类光源进行综合搭配，将不同光源的优缺点进行互补，真正发挥照明系统的功能价值。对于高层建筑的办公场所，可以选用荧光灯和LED球泡灯，这两种灯具的合理搭配能最大化地保证照明区域亮度，同时起到节能效果。而LED球泡灯耗电量较低，光衰小，使用寿命更长。对于室外照明，可以选用LED泛光灯，这类灯具的特点在于使用持久，灯光照射距离更长，同时便于拆卸和安装。此外，设计人员在灯具选择上，除了使用节能灯具外，还需要充分利用自然光，尽量依靠自然光满足室内照明效果，而在走廊、通道和大厅等区域依靠节能灯具实现照明效果，减少对电力能源的依赖。
3.3.2优化照明控制方式
照明控制方式的合理选择也能对电力节约起到不俗的效果。许多高层建筑照明的系统设计盲目追求亮度和照明效果，而忽略了照明控制部分，这就导致许多照明设备在亮度较高时开启，从而导致大量能源的浪费。高层建筑的照明控制方式较为多样，如声控、光控和红外线控制等，这些都是较为理想的照明控制方式。在白天室内照明条件良好的情况下，照明光源在光控模块的作用下，能够及时关闭，减少照明设备的能源消耗。而在阴雨天气，室内照明效果不良的情况下，控制系统在接受光控模块反馈信息后开启照明设备，保持足够的室内亮度。随着科学技术的不断发展，大量新型照明控制方式不断得到研发和应用，极大地提升了设备照明设备控制的合理性和科学性。在实际设计过程中，应该积极进行引入和应用新技术，增强照明系统的智能性，减少照明系统的能源消耗。
4结论
高层建筑电力系统规模庞大，系统组成非常复杂，系统运行过程中消耗的能源巨大。因此，在高层建筑电力系统的设计及施工过程中，要充分考虑高层建筑电力系统节能技术的运用，充分利用先进节能技术，对供配电变压器、供配电线路、照明系统等高能耗系统进行改进和优化，减少不必要的能源消耗，提高系统的运行质量和运行效率，在满足用户对高层建筑室内环境舒适性要求的基础上实现电气系统的高效低耗、节能环保，为可持续发展战略的实施提供可靠保障。
参考文献
1张跃庆.建筑电气节能设计探讨[J].电子技术与软件工程，2015，（2）：240
2曾伟.电气工程自动化系统中节能设计技术的应用探究[J].华东科技（学术版），2015，（1）：43-44.
3宋艳歌.建筑电气设计在节能技术上的应用[J].四川水泥，2014，（9）：36.
4詹银波.建筑电气供配电系统节能设计研究[J].广东科技，2014，23（14）：57.
5邓崇.关于电气自动化节能控制系统的设计[J].电子世界，2014，（24）：210.
6沈洋.浅谈建筑电气控制设计中的安全节能策略[J].中小企业管理与科技，2015，（9）：298-299.
7何小平.关于高层楼宇建筑电气节能技术研究[J].江西建材，2015，（1）：219-220.
作者:袁红