試論高層建筑電氣設計

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摘要：高層建筑中的電氣設計要求較高，除了要符合國家規范以外，還得提高其居住的適用性。本文主要對高層建筑工程的電氣設計要點進行簡要的分析概述。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；節能理念

一、建筑電氣節能設計的原則

1、滿足建筑物的功能

具體問題具體分析，設計師要利用自己的專業知識，并結合某一處高層建筑的特殊要求，還要考慮到當地的自然條件等進行高層建筑電力設計。應首先對高層建筑本身進行調查研究，設計時要達到相關指標。

2、考慮實際經濟效益

在高層建筑電氣設計中，設計師一定要結合國情這個宏觀條件和某一處高層建筑這個微觀條件進行設計，盡量采用能夠節省能源的方案，避免不必要的開支。

3、節省無謂消耗的能量

在這個方面，要做到對電氣設備進行檢查維修，保證正常供電，以免出現漏電等現象，在選擇材料型號中要選用實用的材料，購買電氣材料時要貨比三家，買到經濟合理的電氣設備材料。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

1、負荷的計算

電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。

2、供電電源及電壓的選擇

高層建筑的供電是十分重要的，它不僅影響著建筑中所有人的辦公和生活，還對人們的生命安全帶來著不同的隱患。所以，保障建筑物的供電系統和供電能力是勢在必行的。因此，在考慮到這些因素的前提下，現在的高層建筑都會安裝兩個及其以上的獨立電源，而且它們都是同時啟動，相互備用。而且，除了獨立電力外，還應安裝緊急備用的柴油發電機，主要用于在遇到突發情況時，用于應急，減少各種事故的發生率。

3、注重變電所位置的確定

變電所就是電力系統中對電能的電流和電壓進行集中、變換以及分配的場所。為確保設備的安全以及電能的質量，還需在變電所中進行電壓調整、主要電工設備和輸配電線路的保護以及潮流（電力系統中支路中的電壓、各節點電流、功率的流向、分布）控制。按用途可分為牽引變電所和電力變電所，而電力變電所則用于工程建筑，它不僅保證供電能的質量和設備的安全，同時還減少了電能的損耗，達到了節能的目的。變壓所的位置有多重選擇，但是無論是放在哪里，都應考慮是否安全、便利、經濟。

4、電氣照明設計

電氣照明設計，包括對光源的選擇和對照明度進行計算以及對燈具布置、調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計應與建筑內部的裝飾和環鏡相互配合，這樣不僅可以使建筑內部看上去美觀富有藝術美感，還讓人在這種環境下做出應有的成績。建筑工程中的照明系統由正常供電系統和應急供電系統組成，通常用高光效電光源供電，這種光源在完成照明的同時，還具有節能的特性。

5、微電腦在變電所中的應用

現代高層建筑規模很大，所以其變電所的規模也較大。如某大廈的初步設計時，中心變電所設在地下三層，內設手車式高壓開關柜14臺，抽屜式低壓配電柜近40臺，電容補償柜12臺，40Ah鎬鎳電池柜一套及中央信號屏，1600kVA變壓器二臺，1250kVA變壓器二臺，在第26層（主樓）設有變電所一個。在地下一層，設600kW自起動柴油發電機組二臺。供電系統是很復雜的，如果人工值班，采用人工巡視或者電話聯絡，對于這樣一個供電系統來說，要保證供電的可靠，以及各種供電參數以及變壓器運行狀態、開關狀態和各個機房運行的狀態，其工作量比較大，同時，速度也會很慢。使用微電腦設計人員在預留的控制室內進行管理、監測，對故障能迅速發現，實現遙控遙測，使設備作最佳工況運行，達到節約能源，減少人力，安全、合理運行。

6、防雷與接地

由于現代高層建筑的出現，防雷設計已成為高層建筑中不可忽視的設計之一，據專家統計，在美國，每年被雷擊的人數大約400人，其中死亡大約90人。這一恐怖的數據也充分的表現了防雷設計是現代建筑中，必不可少的安全設施。我國在高層建筑設計中一般采用的是避雷針和避雷帶作為防雷設施，雖然這種簡單可靠、經濟實惠的方法減少了雷擊事件的發生，但是，由于避雷針、避雷帶其中存在的缺點也給我們帶來不小的損失和麻煩，比如：雷擊時它把雷電流引入大地的過程中，要產生強大的感應電流，對電子設備的破壞性尤為巨大；而且避雷針的保護是具有選擇性，雷電不能順利的帶到地面進行釋放，而存在于建筑內部，這存在這很大的安全隱患。因此，消雷器成為了現代高層建筑的最好選擇。它不僅安全可靠，而且沒有像避雷針那樣有著苛刻的安裝條件，并且基本不需要維護。現在已經廣泛的運用在建筑行業當中。

7、電梯

電梯按速度分為快速梯、低速梯、超高速梯以及高速梯等；按使用功能又可以分，有普通客梯、服務梯、觀景梯、高級客梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按電流分則有直流和交流兩大類。設計人員的任務是要決定電梯功能和確定電梯臺數。電梯的配置和造型，不是電氣設計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師共同研究才能確定。

8、災自動報警滅火系統

火災自動報警滅火系統在現代高層建筑中，包括：分區消防報警控制器、火災探測器、氣體自動噴射滅火和消防中心及自動滅火灑水系統等四個部分，實現報警滅火自動化。火災信號被探測器探測到后轉換成電信號，發出聲光報警信號，進入分區消防中心和報警器。整座大樓火災的消防指揮和監控由消防中心負責。

三、高層建筑電氣設計與節能措施

（一）建筑配電系統和無功補償裝置的節能設計

1、在設計配電系統時，設計人員應當根據配電系統的容量、配點距離以及電氣設備的特點來設計，盡量縮短變配電所和負荷中心的距離，不僅能夠節省電纜材料，還能減少在輸電過程中消耗的電能，達到節能效果。此外，設計人員還要合理選擇變壓器的容量和數量，通過變壓器的設計節省電能。

2、電容器放完電后才能充電，如果沒有放完電就進行充電，則會浪費電能，因此，應盡量避免這種情況。

（二）提高供配電系統功率因數

自然功率因數的提高，這可以通過選擇異步電機、使用同步電動機以及實現電力變壓器輕載運行的方法來實現。無功功率的人工補償，設計人員在設計的過程中可以采用高低壓柜集中補償和分散就地補償的辦法，結合建筑電氣設備的實際情況來進行設計。

（三）減少線路電能損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設計人員要重視線路上的電能損耗，按照發熱條件、機械長度來進行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質作為線路導線，包括銅芯導線和鋁線。

（四）照明節能設計

設計人員應該盡量的選用高效光源，室內場所照明可以使用小功率高壓鈉燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，對于氣體放電燈和熒光燈，則需要安裝電容器。

結束語

在我國城市化進程不斷加快的同時，高層建筑也隨著大規模的建設發展。由于高層建筑較為特殊，對建筑工程設計及施工的要求則更高。在對其進行設計時，設計人員必須充分考慮節能的原則，按照建筑用電設備地特點、負載容量、供電分布的特點進行電氣設計，進而有效的減少電氣能耗，節省運營的成本。

參考文獻：

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