現代城市高層建筑電氣設計的要點分析

曹東亮

摘 要：作為現代城市高層建筑工程中不可或缺的一個部分，電氣設計對其產生的作用是非常重要的。對整個高層建筑的質量，電氣設計都有著極為重大的意義。想要完成高質量的電氣設計，就必須要對所在高層建筑的綜合質量有明確的認識。本文將通過對現代城市高層建筑電氣設計的要點分析，將電氣設計中出現的幾個主要問題加以研究和探討。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計

引言：越來越多的高層建筑拔地而起，這就為設計帶來了新的要求，而高層建筑的電氣設計是個復雜問題，要保證電氣設計的質量，就要從戰略的高度出發，找到適合高層建筑的電氣設計方法。好的電氣設計都是建立在對高層建筑各方面的詳細分析之上的，也只有這樣才能保證電氣設計方案與高層建筑的實際情況相吻合，在電氣工程施工中起到積極的指導作用。

一、高層電氣設計的特點

高層建筑的電氣設計質量問題已成為社會普遍關注的話題，再加上由于高層建筑的能耗浪費現象較嚴重，有效提高高層建筑電氣設計水平，對高層建筑的合理應用具有重要意義。建筑面積大是現代城市高層建筑的一個顯著特點，一些新技術、新設備在高層建筑工程中起到了很多作用，所以伴隨大空間、大面積出現的就是電氣設備眾多。為了能夠發揮出高層建筑各部分的功能，大量的電氣設備被使用在高層建筑工程當中。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

1.電量負荷的計算

作為高層建筑在供電設計上的一個重要參數，電力負荷對電氣設計的影響是非常關鍵的。電力負荷計算的準確度直接影響著電力設備的選擇和電力安全兩個重要方面，而且還對整個設計的節能效果起到一定的作用。一般情況下的電力負荷計算方式采用都是負荷密度法和需要系數法。

2.高低壓電的配電系統

在高層建筑的高壓配電系統都是由兩路10kV的電源組成的，而且兩路電源都是同時供電。高壓配電的形式采用的一般都是單母線分段，起到的作用就是在自動切換電源的同時也起到相互備用的目的。想要在電氣設計中減少變壓器的數量，就需要使用單臺容量大于1000kV·A的變壓器，正常狀態下的變壓器能夠解列運行，中間設置聯絡開關，來控制低壓時短路電流的情況。另外，在配電的計費方法上，大多采用的是高供高計的方式，所以依然需要對電路安裝計費電度表，同時把照明和動力兩種用電分開計價。

3.供電電源以及電壓的選擇

在現代高層建筑的電氣設計中，對供電的可靠性要求非常高，所以必須要具備兩個獨立的電源，而具體的電源數量則取決于負荷的大小以及實際的電網條件。雖然設置的是兩個電源獨立運作，但采取的仍然是同時供電的方式，目的就死要形成彼此的互相備用。另外，為了應對突發狀況，還需要準備柴油發電機以備急用，確保不出現長時間斷電的情況、為了保證應急設備在突發情況下的使用正常，在高層建筑中的供電電壓都是選擇標準的10kV電壓。

4.接地和防雷設計

現代高層建筑多為鋼筋混凝土剪力墻，與樓板之間的連接比較可靠，因此在接地設計中需要考慮的重點就是金屬管線的工作保障。在高層建筑的避雷措施上，多以避雷針和避雷帶同時使用的方式，而在新技術的支持下，也已經出現了 放射性避雷針與消雷器等設備。雖然這兩種技術已經在很多工程中得以應用，但卻在理論上始終存在爭議，仍需要更多實踐的支持。

5.電氣的照明設計

高層建筑在電氣照明的設計上所包含的主要是登記造型、燈具布置、照明度和光源類型等內容。其設計是與建筑裝修緊密相連的，這兩者之間的操作上就需要相互照應，互相配合，達到設計的美感要求和實用要求。目前，傳感器、定時器和光敏原件設備在高層建筑中使用較多，其好處就是能夠實現照明系統的自動控制， 并通過各種建筑物的自動化系統來實現照明電路與接觸器。另外，采取高光效的電光源，也是節能照明的重要手段。

6.消防自動滅火與報警機制的設計

在新技術、新設備的支持下，高層建筑的火災自動報警與滅火機制都取得了很大的進步，也實現了滅火與報警機制的統一。這個機制主要是由火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心、自動灑水滅火器和氣體自動噴射這五個部分組成的，確保了滅火報警系統自動化的運行。在這個過程中，由探測器探測火災信號，并自動轉為電信號，電信號進入分區報警器以及消防中心，轉為聲光報警信號。而整個消防指揮與監控由消防中心完成。由于高層建筑消防用電設計跨多學科，規模、功能和控制范圍都日趨復雜，因此設計的復雜程度也越來越高。

7.電梯的用電設計

在高層建筑中，電梯的機房一般都被安排在井道的上方。電梯之間的梯井也是相互連通的。當前的使用情況下，電梯大體分為客梯和貨梯兩種；如果以速度來劃分，則有超高速、高速、快速與低速的區別；按電流可分為直流和交流兩種。

為了提升高層建筑電梯的運載能力，目前多采用的是超高速和高速電梯，控制方式上一般采用分組控制。而為了保證電梯乘坐的舒適性與穩定性上，客梯多用直流電機作為動力驅動。另外，在進行電梯的電氣設計時，需要做好各項配電設計、電氣照明、選擇主開關、設置插座、裝置通風及控制等相關問題。

四、高層建筑電氣的節能設計

人們現在對高層建筑除了追求美觀、使用外，也逐漸有了較強的節能環保意識。因此在高層建筑的電氣設計中也應該把節能環保作為一項重點工作來重視。

1.滿足建筑物的使用功能

在現代高層建筑的電氣設計中對節能設計的要求涉及到很多方面。在滿足了建筑內使用功能的前提下，應該盡可能的達到節能環保的程度。在一些往往不太引起人們的注意的地方，尤其要做好節能管理。不但要滿足建筑在色溫、照度、顯色指數這幾方面的要求，也要考慮到空調溫度和風量，保證建筑使用的舒適度和環境衛生。而在建筑中間的通道上也應該嚴格管理，避免出現通道被雜物堵塞的情況。一些特殊技術方面使用的要求要滿足，如在娛樂場的用電、展廳的工藝照明以及電力用電等。

2.經濟效益需要充分考慮

在節能的同時，必須要考慮的還有電氣設計過程中的經濟因素。所有的設計工作都應該以降低成本、減少能耗為宗旨，一定要避免出現為了追求節能效果而過度增加設計成本投入的問題，這是本末倒置。而且節能的重點也應該在電氣設計中有所體現，要求能在短時間內以節能的方式獲得收益。

3.以減少無謂耗能為主

高層建筑的節能管理中，最需要注意和日常需要維護的就是減少不必要的能源消耗。要對建筑內的各類電氣設施按照使用頻率和重要程度進行劃分，減少一些與建筑日常運轉不相關的電氣消耗。遵循“經濟合理、價值實用、技術先進”等原則。

高層建筑存在用電量大的現實問題，但這也說明其在節能管理上的提升空間也很大，這個問題應該在電氣設計時就考慮在內，在選擇電氣節能的設備時，應對其性能、原理、效果等多方面因素給予考慮，無論是從技術上還是經濟上，都要反復比較，在最后定選節能設備，以實現真正的節能功效。

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