高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則

【摘要】在社會的發展進程中，隨著人們對可持續發展的認識逐漸加深，節能環保已經成了一個世界性的話題。同樣，在建筑行業領域中，建筑節能可以有效的對社會能源資源進行節約，從而緩解由于人類社會發展對生態環境造成的壓力。建筑節能不僅能夠有效的促進社會的經濟循環，實現真正意義上的可持續發展，還對社會的環境保護以及人類生活質量的提高有著長遠意義。為了落實建筑節能這一科學發展觀，在工程施工建設之前必須對建筑工程進行科學、客觀、合理的設計。高層建筑電氣方面的節能是建筑節能中非常重要的一個方面，本文通過對高層建筑電氣節能的主要內容進行深入的探析，并對其節能設計原則提出了些個人看法，希望能夠拋磚引玉，使同行相互探討達到共同提高的目的，并且為我國今后的高程建筑電氣設計提供一些理論性的參考。

【關鍵詞】高層建筑；電氣設計；內容；節能原則

0.引言

隨著科學技術的日新月異，建筑行業也在進行著蓬勃發展，在城市化建設過程中各種各樣的高樓拔地而起。在現代建筑的高層建筑的設計過程中，電氣設計是一項綜合性高的復雜課題。與此同時，解決高層建筑的高耗能問題也迫在眉睫。在目前的高層建筑設計中，設計師應該對國家出臺的相關標進行深入的探討研究，從而對高層建筑進行科學合理的進行電氣設計。隨著社會的不斷進步，人們的生態環保意識逐步提高，因此在進行高層建筑電氣設計時，必須從分的考慮到節能環保問題，從而為實現社會的可持續發展。

1.高層建筑電氣設計的主要內容

1.1在進行高層高建筑電氣設計時，首先應該對電力負荷進行科學客觀的計算，對電力負荷計算的精確程度直接影響到建筑中的設備的選擇和建筑用電安全。在對高層建筑進行電力負荷計算時，通常情況下采用負荷密度法和需要系數法進行計算，從而得出科學客觀的數據，為高層建筑電氣設計打下堅實基礎。

1.2 在對高層建筑進行設計時，為了保證建筑供電的安全性和可靠性，城市中的高層建筑通常有兩個或者兩個以上獨立的供電電源，而供電電源的具體數量應該根據建筑的電力負荷和當地供電部門供電能力而定。在進行供電時，兩個供電電源同時供電，相互作為備用電源，此外，高層建筑還應該配置應急的發電機組，在電力出現故障時應急發電機組必須要在15秒鐘內自動恢復供電，以防電力出現故障時不能及時供電而影響人們的生產生活。國內高層建筑的供電電壓，都采用10kV標準電壓等級。

1.3高低壓配電系統的設計

（1）高壓配電系統：現代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。（2）計費方式，采用高供高計。但在低壓側，仍裝設計費電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。（3）為減少變壓器臺數，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側的短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設聯絡開關。（4）高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統。樓層配電則為混合式系統。配電設備中的主要部分是干線。現代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯接等等。

1.4主要設備的選型

（1）高壓開關柜。現代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開關。應根高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。（2）電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。（3）低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。（4）應急備用發電機組。過去大多是采用柴油發電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發電機。這種發電機具有體積小、重量輕、反應速度快，故障率低等優點。

1.5變電所位置的確定

現代高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時，應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節約電能，提高供電質量都有重要意義。

1.6電氣照明設計

電氣照明設計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系，應該相互配合，在使用功能及藝術意境方面求得統一。選用高光效電光源，可以取得節能的明顯效果。

1.7防雷與接地

現代高層建筑的防雷設計，除采用避雷針和避雷帶的傳統做法外，近年還出現有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術雖然在工程上得到不少實際應用，但在理論上一直是有爭議的。現代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關鍵是做好金屬管線的接地。

現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

1.8電梯

電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類。設計人員的任務是要確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

1.9消防自動報警和自動滅火系統

現代高層建筑的火災自動報警滅火系統，包括：火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統等四個部分，實現報警滅火自動化。

探測器探測到火災信號后轉換成電信號，進入分區報警器和消防中心，發出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監控和消防指揮。關于高層建筑中消防用電的設計問題，涉及到其他許多學科，而且規模越大，功能越多，控制內容越廣泛，設計內容也就越復雜。

2.建筑電氣設計中的節能原則

由于人口的增加，工業的發展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機迫在眉睫。因此，各行各業提出了節能的要求，節約二次能源——電能，也就成為民用建筑電氣設計的焦點。建筑電氣設計節能的原則建筑電氣節能應堅持以下三個原則：

2.1滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數；滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

2.2考慮實際經濟效益

節能應按國情考慮實際經濟效益，不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。

2.3節省無謂消耗的能量

節能的著眼點，應是節省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的，再考慮采取什么措施節能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進技術使其能耗降低。

3.結束語

因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。建筑節能是整個建筑全壽命過程中每一個環節節能的總和。是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過程中，通過合理的規劃設計，采用節能型的建筑材料、產品和設備，執行建筑節能標準，加強建筑物節能設備的運行管理，合理設計建筑圍護結構的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統的運行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。民用建筑的節能潛力很大，應在設計中精心考慮。但是在選用節能的新設備上，應具體了解其原理、性能、效果，從技術、經濟上進行比較后，再選定節能設備，以達到真正節能的目的。 [科]