高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則

陳桂江

（天津中發機電工程有限公司天津300392）

高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則

陳桂江

（天津中發機電工程有限公司天津300392）

城市化進程的逐漸加快，高層建筑越來越多地出現在人們的生活之中，成為城市至關重要的一部分，與一般的樓層建筑不同，高層建筑對于電氣系統的需求格外的高。因此也就決定了在高層建筑電氣系統的設計中，要針對高層建筑本身的需求進行專門的設計，確保高層建筑在電力方面的正常運轉。此外，為了響應國家可持續發展的號召，為了構建和諧社會，在進行電氣系統的設計時，還應充分考慮節能環保方面的應用，為國家節能減排事業貢獻力量。

高層建筑；電氣設計；節能原則

1 高層建筑電器設計的主要設計內容

電器設計是一項非常復雜的工作，隨著人民生活水準的不斷提高，電器設備種類以及組成上的也在逐漸復雜化多元化。在高層建筑中，由于需要滿足人們對于生活中不同方面的需求以及建筑本身功能的要求，在高層建筑中對于各種電氣設備，如：照明設備、消防設備、制冷設備、排水設備、空調設備等都需要進行設計，對于整體的設計理念，在根據建筑本身功能上的要求以及國家的相關規定和基本設計原則等等基礎上表達出設計者對于電力系統的設計構想。因此設計者在進行高層建筑電氣設計的過程中，除了基本的電氣設計原則外，還要對電力的符合情況、建筑用途以及對應的用電需求、不同的配電方式進行合理的選擇設計，在最大的限度內，滿足高層建筑中日常的使用與維護。

1.1 負荷的計算

電力負荷的計算是整個高層建筑中電氣設計的基礎工作，在對高層建筑的用電負荷進行整體又細致的計算和分析后，才能根據所得的結果進行很好地設計，才能根據所得出的數據進行電力設備的選擇和相關管線等建材的選型。目前，負荷密度法和需要系數法是常用的兩種電力負荷計算方法。

1.2 高層建筑電氣設備的供電的選擇

在供電方面，由于高層建筑中所需供電較為龐大，在對高層建筑電氣設計時還要考慮到供電的穩定性對于建筑內人員安全等方面的影響，因此在一般的情況下，高層建筑電氣設計的供電方面都會選擇兩個或兩個以上的獨立電源來進行供電。供電時電源獨立進行，同時對高層建筑進行供電，當一個供電設備發生故障停止斷電時，其他供電設備就會成為故障供電設備的備用電源，替代其進行工作。而當所有供電設備都發生故障，或因其他原因停止供電時，高層建筑內部還會有足夠功率和數量的才有發電機替代供電設備進行工作，維持電梯、照明設備等一級負荷供電的工作，保障高層建筑中人員的生命財產安全。

1.3 高層建筑中供電配電設備的選擇和變電所的選址

在高層建筑中，由于需要供電配電的設備的種類繁多，包括變壓設備、消防供電設備、低壓供電設備以及高壓供電設備情況復雜。對這些設備進行設計選擇時，應格外注意用電安全方面的考慮，對于不同的設備，選擇不同的開管模式，并配備足夠的防電防火設備和器材，注重在電氣設備使用方面的安全。變電所的選擇，則是根據上述供配電設備的位置分布情況以及安全上的考慮進行的選擇，保證電力系統中，電流和電壓的變換和集中分配。從安全的角度考慮，變電所還需要有電壓調整、對電力系統中節點和電路中電壓、電流方向的控制以及主要電線管路和電氣設備方面的保護。目前高層建筑主要應用電力變電所與牽引變電所兩種，不僅能保證用電的安全，還能減少電力方面的損耗更好地節能環保。對于變電所位置的選擇，不僅要參考安全方面，更應從便利、節能多個角度進行考慮。

1.4 照明系統的設計

照明系統是一個高層建筑或者說對于所有的建筑來講都是不可或缺的。在照明系統的設計上，除了一般的電路設計外，還要考慮到燈具方面的使用、光源的合理利用、光照強度的控制和安全環保等因素。在燈具的具體設置上，除了滿足基本功能和節約能源外，還要考慮到燈具是否能融入到建筑本身的大環境中，是否能具備一定美化環境的作用，合適的燈具選擇決定了在照明方面是否能凸顯出建筑本身所具備的美感，甚至通過燈具和光照的相關設計還能在一定程度上滿足人們對于感官享受的追求。因此，在進行照明系統的設計上，要盡可能地控制好燈具、光源和照度的關系，盡可能合理的設計出符合建筑功能需求的照明系統。此外，還要考慮到對于環保方面的影響，爭取在照明方面營造出一個即可以給使用者帶來舒適享受，又能節能環保的照明系統。

1.5 高層建筑的防雷系統與接地系統

防雷系統設計對于現代高層建筑而言，也是相當有必要的。目前，采取避雷針和接閃帶的做法是我國的高層建筑防雷系統設計的傳統做法，另外，近些年還出現了新型防雷技術，如消雷器和放射性避雷針。雖然在實際工程中這兩種防雷技術都有較多的運用，但是關于這兩種技術的理論還是存有一定的爭議。現代高層建筑多為是鋼筋混凝土剪力墻結構，墻柱的鋼筋和各層樓板鋼筋之間的連接非常可靠，因此各種金屬管道的接地成為關鍵。對于現代高層建筑而言，一般均采用聯合接地體的方式，設備的接地與防雷接地共用接地網。其接地電阻通常以諸種接地系統中要求接地電阻值最小的接地電阻值為依據，接地電阻值不應大于1歐姆。一般情況下建筑本身的鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻值的要求，但是為了均衡電位，提高接地系統的安全性，更好的達到接地電阻值得要求，通常需要設水平的人工接地體，將建筑物的基礎連接成接地網。

1.6 電梯系統

電梯是高層建筑中必不可少的一部分，需要合理的確定電梯的數量和功能。按照電梯的使用功能劃分，可分為客梯、觀光電梯、消防電梯、貨梯、自動扶梯等多種類型；按照電梯的速度劃分又可分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按照電流劃分又可劃分為交流電梯和直流電梯。設計人員的任務就是要合理的確定電梯數量和決定電梯功能，而電梯的具體配置和造型，必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

2 高層建筑的電氣節能環保設計

目前，我國大力提倡節能減排，因此節能環保的原則，對于高層建筑中電氣設備的設計，同樣應該遵循。在各種供配電器材的選擇上、在供配電線路的路由選擇上和建筑照明的燈具選擇和控制方式上應該做到節能環保。

2.1 供配電器材方面的節能環保設計

高層建筑要實現其節能目標，應該選擇節能型變壓器，并合理地選擇變壓器的容量與數量，使得變壓器的負載率處于最佳，最大程度地節省耗能。選擇低損耗的電器元件。高層建筑的無功補償方式為變壓器高壓側高壓自動補償和變壓器低壓側集中補償，避免無功消耗。

2.2 供配電線路方面的節能環保設計

在高層建筑供電線路節能環保方面，變配電站要深入或接近負荷中心，減少供電距離，縮短電纜線路損耗，達到減少電能消耗和節省線材的目的。應該選用電阻率較小的電纜電線來進行供電。根據負荷等級及負荷大小，選擇適當的供電方式，對于大功率用電設備供電時，應該選擇樹干式供電。同時還應注重導線的質量和選型，選用高質量的電纜以減少能耗。

2.3 建筑照明方面的節能環保設計

高層建筑的照明設計方面，燈具不得采用高能耗的燈具，并進行合理的燈具布置，不應超過相關規范的照明功率密度值，否則會造成電能的浪費。同時應對天然光充分的進行利用，使自然光與燈具相結合。燈具的控制方式同樣是相當重要的，需要合理選擇燈具的控制管理方式，可以采取分區控制、根據照度自動控制、按照時間控制等控制方式，最大限度達到節能的目的。

2.4 節能環保方面的整體控制

在高層建筑電氣節能設計的過程中需要在整體建筑功能需求的基礎上找出與其自身功能運行發揮不相關的能耗，然后根據相關的設備運行情況，來制定針對型的節能措施與方案，最大限度的達到節能環保的目的。

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[2]施麗娜.簡析高層建筑電氣設計的主要內容及其節能原則[J].科學與財富，2016（12）.

[3]梁桂寧，隋紅霞.高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則[J].房地產導刊，2015（27）.