現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

一、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

與高層建筑電氣關(guān)聯(lián)的用電設(shè)備品種繁多。普通照明、安全照明等電器照明設(shè)備；貨梯、客梯等電梯設(shè)備；生活水泵和消防泵等給排水設(shè)備；冷卻塔風(fēng)機(jī)以及水機(jī)組等制冷設(shè)備；引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等鍋爐房設(shè)備等等。總的來說耗電量比較大，且高層建筑的消防用電、客梯電力、應(yīng)急照明等還要有分別獨(dú)立的電源。

二、高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則

在當(dāng)今社會(huì)資源緊張人們提倡節(jié)能減排大環(huán)境下，在高層建筑的設(shè)計(jì)上同樣應(yīng)該遵循節(jié)能的原則。在供配電器材、線路和照明上應(yīng)該做到減少器材投入，節(jié)省能耗最大化。因此，在設(shè)計(jì)階段，保證滿足建筑物的功能情況下，必須堅(jiān)定節(jié)能方針。總的來說，建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅(jiān)持以下幾個(gè)原則：

（一）滿足建筑物的功能

具體問題具體分析，設(shè)計(jì)師要利用自己的專業(yè)知識(shí)，并結(jié)合某一處高層建筑的特殊要求，還要考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件等進(jìn)行高層建筑電力設(shè)計(jì)。應(yīng)首先對(duì)高層建筑本身進(jìn)行調(diào)查研究，設(shè)計(jì)時(shí)要達(dá)到相關(guān)指標(biāo)。

（二）考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一定要結(jié)合國(guó)情這個(gè)宏觀條件和某一處高層建筑這個(gè)微觀條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量采用能夠節(jié)省能源的方案，避免不必要的開支。

（三）高層建筑在供配電器材的節(jié)能設(shè)計(jì)

高層建筑應(yīng)該合理設(shè)計(jì)變壓器的數(shù)量和容量實(shí)現(xiàn)變壓器的靈活切換最大化節(jié)省耗能。高層建筑應(yīng)該采用就地補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償裝置采用集中補(bǔ)償避免無功消耗。還應(yīng)該提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高設(shè)備利用率節(jié)省能耗。

（四）高層建筑在供電線路上的節(jié)能設(shè)計(jì)

配電系統(tǒng)要縮小供電距離，以節(jié)省線材和減少線路電能損耗。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該選用電阻率較小的電線來進(jìn)行供電。在進(jìn)行大功率的電壓供電時(shí)應(yīng)該選用截面較大的導(dǎo)線。同事注重導(dǎo)線的質(zhì)量既要減少能耗又要降低火災(zāi)系數(shù)。

（五）高層建筑在建筑照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

在高層建筑的照明設(shè)計(jì)上首先應(yīng)該選用節(jié)能燈具。同時(shí)應(yīng)該合理的布置燈具避免重復(fù)。否則會(huì)造成電能的浪費(fèi)。在建筑設(shè)計(jì)上多借助自然光來進(jìn)行照明。要盡量采用節(jié)能開關(guān)。在燈光控制上盡量采用節(jié)能控制，比如聲控和光控。

三、現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電量負(fù)荷的計(jì)算方式

高層建筑電氣設(shè)計(jì)中有一個(gè)非常重要的部分——電力負(fù)荷，對(duì)電力負(fù)荷計(jì)算的精準(zhǔn)程度，是合理選擇用電設(shè)備，保障其安全、可靠和正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，且在一定程度上決定了電力設(shè)計(jì)的合理性和電力運(yùn)行的安全可靠性。在電力核算計(jì)算方式的選擇上，有兩種核算方式可供選擇，分別是負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法，這兩種方法都是進(jìn)行電量負(fù)荷運(yùn)算的重要方法。

負(fù)荷密度是每平方公里的平均負(fù)荷數(shù)值。一般并不直接預(yù)測(cè)整個(gè)城市的負(fù)荷密度，而是按城市區(qū)域或功能分區(qū)。首先計(jì)算現(xiàn)狀和歷史的分區(qū)負(fù)荷密度，然后根據(jù)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃對(duì)各分區(qū)負(fù)荷發(fā)展的特點(diǎn)，推算出各分區(qū)各目標(biāo)年的負(fù)荷密度預(yù)測(cè)值；至于分區(qū)中的少數(shù)集中用電的大用戶，在預(yù)測(cè)時(shí)可另作點(diǎn)負(fù)荷單獨(dú)計(jì)算。

用負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)的結(jié)果從城市發(fā)展的角度上來說，在一定程度上具有可行性和可操作性。綜合來說，負(fù)荷密度法具有：（1）負(fù)荷密度法能緊密結(jié)合城市規(guī)劃的發(fā)展。（2）負(fù)荷密度法得出的負(fù)荷空間分布有利于變電所布點(diǎn)。（3）負(fù)荷密度法預(yù)測(cè)過程中不確定的因素少等優(yōu)點(diǎn)。

需要系數(shù)法也是負(fù)荷計(jì)算的一種常見方法。用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所及長(zhǎng)期運(yùn)行而負(fù)載平穩(wěn)的用電設(shè)備和生產(chǎn)車間（鍋爐引風(fēng)機(jī)、水源泵站、集中空壓機(jī)）的負(fù)荷計(jì)算。但不適合用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少，各臺(tái)間容量相差懸殊且工作制度不同時(shí)的電力負(fù)荷計(jì)算。這種方法多用于初步設(shè)計(jì)，有時(shí)也用于施工設(shè)計(jì)。

（二）供電電源以及電壓的選擇

為保證現(xiàn)代高層建筑的供電可靠性，設(shè)置兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電源是必須的，而電源的具體數(shù)量則可以根據(jù)負(fù)荷的大小以及實(shí)際的電網(wǎng)條件來定量。盡管兩路電源獨(dú)立運(yùn)行，但它們實(shí)際上仍然同時(shí)供電，彼此相互備用。此外還要安裝柴油發(fā)電機(jī)組以應(yīng)急備用，確保能夠在15s之內(nèi)正常恢復(fù)供電。為了保障照明、電腦、電梯、消防等設(shè)備的事故用電，我國(guó)國(guó)內(nèi)的高層建筑，其供電電壓都是用的標(biāo)準(zhǔn)電壓，為10kV。

（三）高層建筑的電氣照明

高層建筑的電氣照明設(shè)計(jì)，主要包括燈具的造型設(shè)計(jì)、燈具的布置、照明度的計(jì)算、光源類型選擇等。電氣的照明設(shè)計(jì)實(shí)際上與建筑的裝飾密切相關(guān)，因此二者之間應(yīng)相互照應(yīng)、相互配合，應(yīng)確保藝術(shù)意境與使用功能的統(tǒng)一。在現(xiàn)代高層建筑中，普遍采取傳感器、定時(shí)器或者光敏元件來實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制作用，并通過各種建筑物的自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)照明電路與接觸器。另外，采取高光效的電光源，也是節(jié)能照明的重要手段。

（四）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑中，通常高壓配電系統(tǒng)是兩路的10kv電源，這兩路電源在供電時(shí)加以使用，這樣能夠更好的保證供電的可靠性。高壓配電采用的形式是單母線分段，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換，同時(shí)也能形成相互備用的情況。高壓系統(tǒng)和低壓干線的配電方式都采用放射式系統(tǒng)，而樓層在進(jìn)行配電的時(shí)候通常都是混合式系統(tǒng)，這樣就使得很多的高層建筑在進(jìn)行施工時(shí)多采用了插接式母線槽，這樣在進(jìn)行水平走線的時(shí)候是非常困難的，因此，可以采用其他方式。

（五）電氣引發(fā)火災(zāi)及防火設(shè)計(jì)

隨著可視化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用信息可視化技術(shù)使得電氣故障隱患一目了然，多媒體報(bào)警手段更為直觀，電氣系統(tǒng)的安全可靠性得到控制。通過信息可視化技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控的可視化，成功引領(lǐng)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。通過圖形組態(tài)軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及報(bào)警信息通過映射方式反映到界面上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖形監(jiān)測(cè)；通過應(yīng)用功能模塊實(shí)現(xiàn)聲光、語音、打印、短信、電話報(bào)警等方式。引起電氣火災(zāi)的主要因素之一就是存在于電氣設(shè)備上的各種安全隱患，目前我們可以通過智能化火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和智能化火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)等有效的現(xiàn)代化手段預(yù)防各種火災(zāi)的發(fā)生。實(shí)施電氣火災(zāi)智能監(jiān)控，提高電氣火災(zāi)防控的有效技術(shù)水平，智能電氣火災(zāi)監(jiān)控規(guī)避了以往報(bào)警系統(tǒng)中存在的不足，致使火災(zāi)發(fā)生率大大地降低。將智能化監(jiān)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于監(jiān)控及預(yù)防電氣火災(zāi)中，實(shí)現(xiàn)全方位可視化的處理各種電氣火災(zāi)的能力，最終實(shí)現(xiàn)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)智能化、信息化，智能化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍得到有效拓展，檢測(cè)技術(shù)與防控水平得到了提高，人民生命財(cái)產(chǎn)安全得到了保護(hù)，對(duì)構(gòu)建和諧社會(huì)起到了重大的意義。

（六）防雷與接地

在高層建筑接地設(shè)計(jì)中，因?yàn)楦邔咏ㄖ诘鼗┕し矫嫱ǔ６紩?huì)選擇使用鋼筋混凝土剪力墻技術(shù)進(jìn)行施工，這樣能在施工過程中和樓板之間有更加可靠的連接，因此，在進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)金屬管線的工作進(jìn)行保障。很多的高層建筑施工中都將防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)接地和工作接地都合在一起，這樣就形成了混合接地系統(tǒng)。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)能夠作為接地板，有時(shí)還需要人工接地來進(jìn)行處理，這樣能夠更好的提高建筑物的安全性。

（七）現(xiàn)代城市高層建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)

當(dāng)代社會(huì)，由于國(guó)家工業(yè)化步伐的逐步加快，對(duì)于能源的需求也在逐步增加，在資源有限的條件下，逐步提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置就成了解決能源緊張問題的一大措施。其中，節(jié)能環(huán)保逐步成為社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)，各個(gè)行業(yè)都在追求節(jié)能環(huán)保發(fā)展，建筑行業(yè)也不例外。現(xiàn)代城市高層建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1、滿足建筑物的基本電氣需要

雖然高層的電氣設(shè)計(jì)要考慮到節(jié)能環(huán)保，但必須以保障建筑物的基本電氣需要為基礎(chǔ)。高層電氣設(shè)計(jì)中要滿足基本的照明要求，選擇符合照明度、色度需要的燈具；要保障室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)的正常需求，維持正常的室內(nèi)溫度；保障運(yùn)輸?shù)耐ㄟ_(dá)性，維持建筑物內(nèi)人員的正常通行，并對(duì)特殊地區(qū)進(jìn)行特殊處理。

2、建設(shè)能量的無謂消耗

電氣設(shè)計(jì)在保障基本的用電需求后，就要著重減少無謂的消耗。高層建筑的用電量大，這就使得電氣設(shè)計(jì)具有較大的改進(jìn)空間，可以通過合理的變壓器提高用電設(shè)備的工作效率，利用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備對(duì)線路進(jìn)行改組，減少無謂損耗。

3、合理分析成本收益

要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)電氣進(jìn)行節(jié)能進(jìn)行設(shè)計(jì)，在增加節(jié)能設(shè)計(jì)資本投入時(shí)要對(duì)其成本和收益進(jìn)行分析和考慮，而不能只為了節(jié)能設(shè)計(jì)一味地加大投資，最終使得節(jié)能投入大于節(jié)能設(shè)計(jì)所能夠獲得的收益，不能得到應(yīng)有的回報(bào)，從而使得企業(yè)利益受損。因此，在工程建筑節(jié)能設(shè)計(jì)之前，要對(duì)其成本和收益進(jìn)行分析，以合理的節(jié)能設(shè)計(jì)為指導(dǎo)進(jìn)行資本投入，讓企業(yè)獲得最大的利益。

（八）高層建筑電氣設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)解析

配電線路的安裝設(shè)計(jì)是高層建筑安裝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。配電裝置會(huì)影響到整棟建筑的電力系統(tǒng)，所以，在安裝的過程中要嚴(yán)格采用質(zhì)量控制措施，避免各類的安全隱患，在安裝后要定期維護(hù)和檢查。開關(guān)柜是高層建筑電氣設(shè)備的樞紐，扎實(shí)的開關(guān)柜的安裝技術(shù)是高層建筑的供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障，與此同時(shí)，也要確保箱體的牢固。開關(guān)柜要安裝一個(gè)方便打開的門，柜內(nèi)的一切安裝程序都應(yīng)該按照合理安全措施來安裝。鋪設(shè)電纜工作至關(guān)重要，在鋪設(shè)前先檢查好電纜的型號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，做好絕緣測(cè)試等工作。在安裝線路的時(shí)候，要防止電路損壞對(duì)消防設(shè)備的功能造成的影響，要慎重選用礦物絕緣的防火電纜。在電氣的線路設(shè)計(jì)上，使用導(dǎo)線的原則是要有足夠橫截面積，導(dǎo)線需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度的選擇，還要保證導(dǎo)線可以安全地運(yùn)行。

四、結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市的用地面積也變得緊張起來，尤其是城市人口的急劇增加，高層建筑變得越來越重要。而電氣設(shè)計(jì)在高層建筑中起著舉足輕重的作用。要想完善高層建筑的電氣系統(tǒng)，必須做好高層建筑的電氣設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須保證電氣系統(tǒng)的安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]路琦，林峰，周瑛俊，高層建筑中的電氣節(jié)能措施[J].低溫建筑技術(shù)，2009（6）：110-111.

[2]吳紅升.淺析高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能[J].中華名居.2013.（16）：45-46

[3]章楷盛，李洪偉.現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容分析[J].中國(guó)科技財(cái)富，2010（6）：95.