高層建筑電氣設計的主要內容及節能原則探討

史雅娟

（山西省大同市建筑設計研究院，山西大同 037000）

0 引言

近年來，我國社會的進步讓人們的綠色環保意識隨之得到了增強。電氣設計作為高層建筑施工中的重要組織部分。因電氣設計與人們生命安全有著密切聯系，所以，為響應綠色環保發展的社會理念以及保證自身安全，人們隨之對高層建筑電氣設計提出全新要求。主要可表現在：不僅需要提高電氣設計質量，而且需要滿足綠色節能要求。而這往往需要設計人員在具體設計時，對節能原則加以重視。針對該內容的探討，本文首先將對電氣設計概念進行闡述，其次再分別探討電氣設計的主要內容與電氣設計的節能原則，以供參考。

1 高層建筑電氣設計概念

一般情況下，設計主要指的是對一個概念的表達，然后根據對表達方式的確定，最后進行反復探討與評估的過程。大致可將其分為三個階段，分別是吸收、創新與構思。從一開始設計便要經歷漫長過程，在設計中設計人員除了需要發散思維廣度外，還需要拓展思路深度，盡可能在多種表達方式運用中選擇出一種最佳的方案。只有這樣才能在保證設計表現多樣性的同時，讓設計效果達到最佳狀態。在高層建筑電氣設計中，業主即是設計中的服務對象，又是建設施工單位的服務對象。所以，為響應國家在高層建筑電氣設計上所提出的規章制度，設計師不但需要樹立良好的服務意識，建立合作概念，而且需要具備敬業精神。只有這樣才能做到提高高層建筑電氣設計質量與效率的同時，讓我國高層建筑在今后得到更好的發展。

2 高層建筑電氣設計的主要內容

相對一般建筑而言，因高層建筑高度決定電氣運行的特殊性。電氣裝置主要是在高層建筑內安裝，所有這些都是由法律和法規規定的。主要分為動力屋、供電系統、照明系統、空調系統、電梯系統、防雷系統、消防系統、供水系統、接地系統等。電氣設計和安裝專業人員需要考慮幾種不同的建筑接地系統的任何建筑物或結構。所有接地系統應符合當地規定。保護接地的目的是防止過高的沖擊危險電壓持續在非帶電的可接近的電器導電部件上。它是通過將非活部件連接到接地電極或接地部分實現的[3]。因此，為增強高層建筑電氣設計效果，保證高層建筑電氣在今后得到穩定運行，就必須對電氣設計中的內容有全面了解。目前，高層建筑電氣設計中所包含的內容主要有：①負荷計算。負荷計算作為高層建筑電氣設計中的重要部分。在電氣設計中，設計人員首先需要做的就是對電力負荷進行科學計算，進而保證建筑中設備選擇的精確性以及建筑的用電安全。通常情況下，設計人員可采用兩種方法完成計算，其分別是符合密度與需要系數。總的來說就是，只有科學的負荷計算，才能為電氣設計奠定良好基礎，設計人員必須加大重視；②供電電源與電壓。在高層建筑電氣設計中，要想在保證建筑供電安全性的同時，保證供電的穩定性，就必須為高層建筑設計兩個或者是兩個以上的獨立供電電源。供電電源數量的確認上應根據建筑電力負荷以及當地供電部門的供電能力進行確定。其次，在供電過程中應讓兩個電源同時進行供電，相互作為彼此的備用電源。最后，需要為高層建筑配置應急發電機組，保證在電力出現故障的時候，應急發電機組能夠在15s 內自動恢復供電，避免影響人們的正常生活；③高壓配電系統設計。設計人員應注重以下四點：a.在高壓配電系統的設計上應根據建筑實際需求分別設置兩個獨立的10kV 電源一起供電；b.在設計的時候可應用高供高計為的計費方式。在低壓側設計上可應用計費電度表；c.需保證單臺變壓器容量均超過1000kVA，進而減少變壓器臺數的應用；d.通過對放射式系統的合理應用完成高壓系統和低壓干線的配電設計，必要時可根據樓層具體需求設計一個混合式的系統；④設備型號選擇。由于高層建筑的變配電室通常設置在主樓的地下層，所以，根據有關規定不能選擇開關，而需要按照高層建地下室的標準要求選擇具有五防功能的真空開關柜。其次，需要根據防火需求選擇電力變壓器，在最大限度上避免主樓里面存在大容量的電力變壓器。在選擇低配電頻的時候，因國外大都應用的都是抽屜式的結構，對此，根據我國高層建筑電氣特點，在低壓配電屏上應將其改成手車式。最后，我國以往采用的柴油發電機組已不再滿足新時代發展需求，基于此，可通過引入國外的燃氣輪發電機，增強應急處理效果，并降低故障發生率；⑤電氣照明設計。光源選擇、照明度計算以及燈光布置等均是電氣照明設計中所包含的內容。由于照明設計和建筑裝飾聯系較為密切，所以設計時，設計人員需要注重照明設計與建筑裝飾之間的配合，進而讓建筑功能與藝術得到統一。在電光源選擇上竟可能選擇高光，進而才能達到高效節能效果；⑥節能設計。在節能設計上本文將從兩個方面對其進行闡述。一方面，變電所位置的選擇。由于高層建筑本身布局就存在有一定的局限性。因樓層數量通常比較多，所以，建筑的整個負荷運行都為分散狀態。面對這一現象，要想降低電能損耗，就必須科學確定變電所的位置，盡可能減少大截面電纜的應用量。基于此，在變電所位置的確定上應讓變電所靠近負荷運載中心，通常可將位置安排在地下室。當然，具體位置還應根據高層建筑設計實際情況選擇，只有這樣才能節省經濟，實現高效原則。另一方面，變壓器節能。由于變壓器自身的運行現狀同樣會給電能消耗帶來巨大的影響。對此，變壓器的選擇也很重要。首先可以根據高層建筑中的電氣設備運行情況，確定變壓器數量。其次，可在條件允許的情況下，選擇節能型變壓器。這一做法雖然一開始的時候需要投入大量資金，但今后運行起來將降低很多能耗。最后需要做好平時的維護與管理，減少變壓器故障的發生概率；⑦消防自動報警滅火系統設計。消防自動報警滅火系統作為高層建筑電氣設計中的一部分，自動報警滅火系統在其中的重要性不言而喻。對于火災自動報警滅火系統來說，該系統包含的組成部分主要有火災探測器、分區消防報警器以及消防中心等。在此過程中，探測器在其中的作用主要為探測高層建筑中的火災信號，此時若探測系統探測到火災信號，那么該系統將把該信號轉變成電信號的形式輸送到分區警報器或者是消防中心。目前，消防中心通常在此過程中發揮的作用為對整棟大樓的或者進行監控和指揮。總的來說，高層建筑電氣方面有關消防用電的設計十分重要，再加上消防用電設計牽涉到了很多學科領域，所以其功能越多設計內容也就越復雜，因此必須對其加以重視。

3 高層建筑電氣設計的節能原則

在人口數量不斷增加、人們生活質量日益提高的今天，使能源消耗速度變得越來越快，采取措施節約能源已迫在眉睫。基于此，在高層建筑電氣設計中，設計人員除了需要對電氣設計內容加以重視外，還應做到遵循節能這一原則。具體可體現在四個方面：①需要滿足建筑物的功能。首先，在設計高層建筑電氣的時候，設計人員不僅需要對建筑的照明顯色指數以及照明溫色進行考慮，而且需要符合舒適性空調的問題與上下運輸通道的流暢性。其次，應滿足特殊工藝給予的要求。例如：娛樂場所的一些電氣設備用電等；②需要滿足實際經濟效益。雖然國外高層建筑電氣設計節能效果顯著，但不能盲目跟風國外，而應該在考慮到我國發展實情以及經濟效益的基礎上進行設計。其次需要杜絕因節能而過高消耗投資的現象發生。最后要保證添加的這部分投資能在很短的實踐里節能節約下來的運行費進行回收；③減少沒必要的能源消耗。減少沒有必要的能源消耗作為實現節能的關鍵。在此過程中，設計人員首先需要清楚哪些地方的能量消耗和建筑物功能發揮沒有關系，其次需要在徹底了解清楚之后采取最合適的節能方案。針對這些問題，設計人員可通過對先進技術的應用降低能耗；④嚴格遵守我國給予的規范與行業標準。伴隨著我國科學技術的進一步發展，高層建筑電氣設計工作的開展隨之具有一定的時代特性。電氣設計中要想做到合理利用各種技術，就必須提高設計的綜合水平。在高層建筑電氣設計工作開展中，除了需要做到系統性的分析之外，還應注重對問題及成因的探討，然后根據問題選擇對應技術手段解決。以上就是高層建筑電氣設計中需要遵循的四個節能原則，只有在滿足這四種原則的基礎上開展設計與施工，才能實現能源消耗的降低。

4 結束語

總而言之，高層建筑數量的日益增多，讓電氣設計隨之顯得尤為重要。通過上述對高層建筑電氣設計內容與節能原則的分析可知，要想促進高層建筑今后的健康發展，在電氣設計時就必須遵循技能原則，通過對電氣設計中各內容的合理規劃設計，采用節能建筑材料或者是產品。