高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則

【摘要】在社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中，隨著人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)逐漸加深，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成了一個(gè)世界性的話題。同樣，在建筑行業(yè)領(lǐng)域中，建筑節(jié)能可以有效的對(duì)社會(huì)能源資源進(jìn)行節(jié)約，從而緩解由于人類(lèi)社會(huì)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力。建筑節(jié)能不僅能夠有效的促進(jìn)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)發(fā)展，還對(duì)社會(huì)的環(huán)境保護(hù)以及人類(lèi)生活質(zhì)量的提高有著長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。為了落實(shí)建筑節(jié)能這一科學(xué)發(fā)展觀，在工程施工建設(shè)之前必須對(duì)建筑工程進(jìn)行科學(xué)、客觀、合理的設(shè)計(jì)。高層建筑電氣方面的節(jié)能是建筑節(jié)能中非常重要的一個(gè)方面，本文通過(guò)對(duì)高層建筑電氣節(jié)能的主要內(nèi)容進(jìn)行深入的探析，并對(duì)其節(jié)能設(shè)計(jì)原則提出了些個(gè)人看法，希望能夠拋磚引玉，使同行相互探討達(dá)到共同提高的目的，并且為我國(guó)今后的高程建筑電氣設(shè)計(jì)提供一些理論性的參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；內(nèi)容；節(jié)能原則

0.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，建筑行業(yè)也在進(jìn)行著蓬勃發(fā)展，在城市化建設(shè)過(guò)程中各種各樣的高樓拔地而起。在現(xiàn)代建筑的高層建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性高的復(fù)雜課題。與此同時(shí)，解決高層建筑的高耗能問(wèn)題也迫在眉睫。在目前的高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該對(duì)國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)標(biāo)進(jìn)行深入的探討研究，從而對(duì)高層建筑進(jìn)行科學(xué)合理的進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的生態(tài)環(huán)保意識(shí)逐步提高，因此在進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，必須從分的考慮到節(jié)能環(huán)保問(wèn)題，從而為實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.1在進(jìn)行高層高建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)客觀的計(jì)算，對(duì)電力負(fù)荷計(jì)算的精確程度直接影響到建筑中的設(shè)備的選擇和建筑用電安全。在對(duì)高層建筑進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算時(shí)，通常情況下采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，從而得出科學(xué)客觀的數(shù)據(jù)，為高層建筑電氣設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證建筑供電的安全性和可靠性，城市中的高層建筑通常有兩個(gè)或者兩個(gè)以上獨(dú)立的供電電源，而供電電源的具體數(shù)量應(yīng)該根據(jù)建筑的電力負(fù)荷和當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)供電能力而定。在進(jìn)行供電時(shí)，兩個(gè)供電電源同時(shí)供電，相互作為備用電源，此外，高層建筑還應(yīng)該配置應(yīng)急的發(fā)電機(jī)組，在電力出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組必須要在15秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，以防電力出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)供電而影響人們的生產(chǎn)生活。國(guó)內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。

1.3高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。（2）計(jì)費(fèi)方式，采用高供高計(jì)。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計(jì)費(fèi)電度表，采用將照明與動(dòng)力分開(kāi)的兩部電價(jià)法。（3）為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。（4）高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設(shè)備中的主要部分是干線?，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接等等。

1.4主要設(shè)備的選型

（1）高壓開(kāi)關(guān)柜。現(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，按規(guī)定不宜采用油開(kāi)關(guān)。應(yīng)根高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的真空開(kāi)關(guān)手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜。（2）電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器的。（3）低壓配電屏。國(guó)外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車(chē)式。（4）應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過(guò)去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急備用電源的。近年國(guó)外高層建筑已開(kāi)始采用燃汽輪發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

1.5變電所位置的確定

現(xiàn)代高層建筑的用電量相當(dāng)大，在確定變電所位置時(shí)，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對(duì)節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

1.6電氣照明設(shè)計(jì)

電氣照明設(shè)計(jì)，包括光源選擇、照度計(jì)算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。

1.7防雷與接地

現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實(shí)際應(yīng)用，但在理論上一直是有爭(zhēng)議的。現(xiàn)代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線的接地。

現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對(duì)均衡電位，提高安全性都有好處。

1.8電梯

電梯按使用功能分，有高級(jí)客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類(lèi)。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是要確定電梯臺(tái)數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計(jì)人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設(shè)計(jì)人員共同研究才能確定。

1.9消防自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)

現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。

探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。關(guān)于高層建筑中消防用電的設(shè)計(jì)問(wèn)題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜。

2.建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則

由于人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。因此，各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源——電能，也就成為民用建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅(jiān)持以下三個(gè)原則：

2.1滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無(wú)阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂(lè)場(chǎng)所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

2.2考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)按國(guó)情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

2.3節(jié)省無(wú)謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無(wú)謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無(wú)用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。

3.結(jié)束語(yǔ)

因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。建筑節(jié)能是整個(gè)建筑全壽命過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)能的總和。是指建筑在選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過(guò)程中，通過(guò)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用節(jié)能型的建筑材料、產(chǎn)品和設(shè)備，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建筑物節(jié)能設(shè)備的運(yùn)行管理，合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。民用建筑的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。 [科]