试论高层建筑电气设计

试论高层建筑电气设计

朱振永

朱振永

大连市建筑设计研究院有限公司辽宁省大连市116021

摘要：高层建筑中的电气设计要求较高，除了要符合国家规范以外，还得提高其居住的适用性。本文主要对高层建筑工程的电气设计要点进行简要的分析概述。

关键词：高层建筑；电气设计；节能理念

一、建筑电气节能设计的原则

1、满足建筑物的功能

具体问题具体分析，设计师要利用自己的专业知识，并结合某一处高层建筑的特殊要求，还要考虑到当地的自然条件等进行高层建筑电力设计。应首先对高层建筑本身进行调查研究，设计时要达到相关指标。

2、考虑实际经济效益

在高层建筑电气设计中，设计师一定要结合国情这个宏观条件和某一处高层建筑这个微观条件进行设计，尽量采用能够节省能源的方案，避免不必要的开支。

3、节省无谓消耗的能量

在这个方面，要做到对电气设备进行检查维修，保证正常供电，以免出现漏电等现象，在选择材料型号中要选用实用的材料，购买电气材料时要货比三家，买到经济合理的电气设备材料。

二、高层建筑电气设计的主要内容

1、负荷的计算

电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

2、供电电源及电压的选择

高层建筑的供电是十分重要的，它不仅影响着建筑中所有人的办公和生活，还对人们的生命安全带来着不同的隐患。所以，保障建筑物的供电系统和供电能力是势在必行的。因此，在考虑到这些因素的前提下，现在的高层建筑都会安装两个及其以上的独立电源，而且它们都是同时启动，相互备用。而且，除了独立电力外，还应安装紧急备用的柴油发电机，主要用于在遇到突发情况时，用于应急，减少各种事故的发生率。

3、注重变电所位置的确定

变电所就是电力系统中对电能的电流和电压进行集中、变换以及分配的场所。为确保设备的安全以及电能的质量，还需在变电所中进行电压调整、主要电工设备和输配电线路的保护以及潮流（电力系统中支路中的电压、各节点电流、功率的流向、分布）控制。按用途可分为牵引变电所和电力变电所，而电力变电所则用于工程建筑，它不仅保证供电能的质量和设备的安全，同时还减少了电能的损耗，达到了节能的目的。变压所的位置有多重选择，但是无论是放在哪里，都应考虑是否安全、便利、经济。

4、电气照明设计

电气照明设计，包括对光源的选择和对照明度进行计算以及对灯具布置、调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计应与建筑内部的装饰和环镜相互配合，这样不仅可以使建筑内部看上去美观富有艺术美感，还让人在这种环境下做出应有的成绩。建筑工程中的照明系统由正常供电系统和应急供电系统组成，通常用高光效电光源供电，这种光源在完成照明的同时，还具有节能的特性。

5、微电脑在变电所中的应用

现代高层建筑规模很大，所以其变电所的规模也较大。如某大厦的初步设计时，中心变电所设在地下三层，内设手车式高压开关柜14台，抽屉式低压配电柜近40台，电容补偿柜12台，40Ah镐镍电池柜一套及中央信号屏，1600kVA变压器二台，1250kVA变压器二台，在第26层（主楼）设有变电所一个。在地下一层，设600kW自起动柴油发电机组二台。供电系统是很复杂的，如果人工值班，采用人工巡视或者电话联络，对于这样一个供电系统来说，要保证供电的可靠，以及各种供电参数以及变压器运行状态、开关状态和各个机房运行的状态，其工作量比较大，同时，速度也会很慢。使用微电脑设计人员在预留的控制室内进行管理、监测，对故障能迅速发现，实现遥控遥测，使设备作最佳工况运行，达到节约能源，减少人力，安全、合理运行。

6、防雷与接地

由于现代高层建筑的出现，防雷设计已成为高层建筑中不可忽视的设计之一，据专家统计，在美国，每年被雷击的人数大约400人，其中死亡大约90人。这一恐怖的数据也充分的表现了防雷设计是现代建筑中，必不可少的安全设施。我国在高层建筑设计中一般采用的是避雷针和避雷带作为防雷设施，虽然这种简单可靠、经济实惠的方法减少了雷击事件的发生，但是，由于避雷针、避雷带其中存在的缺点也给我们带来不小的损失和麻烦，比如：雷击时它把雷电流引入大地的过程中，要产生强大的感应电流，对电子设备的破坏性尤为巨大；而且避雷针的保护是具有选择性，雷电不能顺利的带到地面进行释放，而存在于建筑内部，这存在这很大的安全隐患。因此，消雷器成为了现代高层建筑的最好选择。它不仅安全可靠，而且没有像避雷针那样有着苛刻的安装条件，并且基本不需要维护。现在已经广泛的运用在建筑行业当中。

7、电梯

电梯按速度分为快速梯、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、服务梯、观景梯、高级客梯、消防梯、货梯、自动扶梯等许多种；按电流分则有直流和交流两大类。设计人员的任务是要决定电梯功能和确定电梯台数。电梯的配置和造型，不是电气设计人员单方面所能决定的，必须与总建筑师共同研究才能确定。

8、灾自动报警灭火系统

火灾自动报警灭火系统在现代高层建筑中，包括：分区消防报警控制器、火灾探测器、气体自动喷射灭火和消防中心及自动灭火洒水系统等四个部分，实现报警灭火自动化。火灾信号被探测器探测到后转换成电信号，发出声光报警信号，进入分区消防中心和报警器。整座大楼火灾的消防指挥和监控由消防中心负责。

三、高层建筑电气设计与节能措施

（一）建筑配电系统和无功补偿装置的节能设计

1、在设计配电系统时，设计人员应当根据配电系统的容量、配点距离以及电气设备的特点来设计，尽量缩短变配电所和负荷中心的距离，不仅能够节省电缆材料，还能减少在输电过程中消耗的电能，达到节能效果。此外，设计人员还要合理选择变压器的容量和数量，通过变压器的设计节省电能。

2、电容器放完电后才能充电，如果没有放完电就进行充电，则会浪费电能，因此，应尽量避免这种情况。

（二）提高供配电系统功率因数

自然功率因数的提高，这可以通过选择异步电机、使用同步电动机以及实现电力变压器轻载运行的方法来实现。无功功率的人工补偿，设计人员在设计的过程中可以采用高低压柜集中补偿和分散就地补偿的办法，结合建筑电气设备的实际情况来进行设计。

（三）减少线路电能损耗

线路电能损耗也是高层建筑电能损耗的重要方面，设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、机械长度来进行低压线路截面选择，减少线路损耗，选用电阻率比较小的材质作为线路导线，包括铜芯导线和铝线。

（四）照明节能设计

设计人员应该尽量的选用高效光源，室内场所照明可以使用小功率高压钠灯和荧光灯，室外照明和道路照明可以使用高压钠灯和金属卤化物灯，对于气体放电灯和荧光灯，则需要安装电容器。

结束语

在我国城市化进程不断加快的同时，高层建筑也随着大规模的建设发展。由于高层建筑较为特殊，对建筑工程设计及施工的要求则更高。在对其进行设计时，设计人员必须充分考虑节能的原则，按照建筑用电设备地特点、负载容量、供电分布的特点进行电气设计，进而有效的减少电气能耗，节省运营的成本。

参考文献：

[1]陈宏飞；浅谈高层建筑电气设计的特点[J]；建筑设计管理；2011（03）

[2]夏能勇；现代城市高层建筑电气设计的要点[J]；江西建材；2012（02）

[3]尹鹏；刘海成；浅谈高层建筑电气设计内容及节能原则[J]；黑龙江科技信息；2009