高層建筑電氣設(shè)計的要點分析

劉創(chuàng)仕

摘要：建筑工程中的電氣工程是建筑工程中最重要的工程之一，因此，研究高層建筑電氣自動化設(shè)計非常必要。高層建筑電氣自動化設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，需要做的工作內(nèi)容有很多，因此，必須找到高層建筑電氣自動化設(shè)計要點，并加以控制作為電氣設(shè)計工程師，應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計選用目前節(jié)能的電氣設(shè)備和照明設(shè)備。按照高層建筑電氣有關(guān)的設(shè)計規(guī)范，精心設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣設(shè)計;節(jié)能

一、高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

（一）負(fù)荷的計算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計的依據(jù)參數(shù)。計算準(zhǔn)確與否，對合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

（二）供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個獨立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15 秒鐘內(nèi)自動恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。國內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kV 標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。

（三）高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

1、高壓配電系統(tǒng)?，F(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV 電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。

2、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。現(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。每層樓豎井設(shè)配電小間。層間配電箱經(jīng)插接自動空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。當(dāng)層數(shù)較多負(fù)荷數(shù)較大時，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或最頂層。

3、功率因數(shù)按規(guī)定應(yīng)補(bǔ)償?shù)?.9～0.95，無功補(bǔ)償都采用集中自動補(bǔ)償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設(shè)在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。

（四）主要設(shè)備的選型

1、高壓開關(guān)柜?，F(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，國內(nèi)用于高層建筑的電氣開關(guān)選擇10kV 真空斷路器較為普遍。因此，應(yīng)根據(jù)高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的中直式KYN28-12KV 高壓開關(guān)柜。維護(hù)檢修方便，互換性好?？杀ＷC供電系統(tǒng)安全、可靠運行。

2、電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許選用油浸電力變壓器的。目前選用干式節(jié)能型配電變壓器。

3、低壓配電屏。目前大多選擇抽屜式，優(yōu)點是配電回路數(shù)多，節(jié)省土建面積。

4、應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(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。應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組必須是快速自起動的，一般應(yīng)能在15s 內(nèi)恢復(fù)供電。

（五）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，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

（六）電氣照明設(shè)計

電氣照明設(shè)計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制，調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計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。優(yōu)先選用高光效LED 光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。

（七）防雷與接地

現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計，采用避雷針和避雷帶的做法簡單可靠、經(jīng)濟(jì)合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋有可靠的連接，形成等電位層?，F(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?，F(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1 歐姆以下。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)，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

（八）電梯

電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種;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。設(shè)計人員的任務(wù)是要確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或建設(shè)單位的技術(shù)人員共同研究才能確定。

（九）消防

現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心、氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實現(xiàn)報警滅火自動化。探測器探測到火災(zāi)信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)入分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。

二、建筑電氣節(jié)能設(shè)計措施

（一）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、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

（二）考慮實際經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)按國情考慮實際經(jīng)濟(jì)效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進(jìn)行回收。

（三）節(jié)省無謂消耗能量

節(jié)能的著眼點，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的選擇空載損耗和有載損耗低的配電變壓器，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗。又如量大面廣的照明容量，應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)LED 光源使其能耗降低。因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。

在工程實踐中，公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)能耗分別占建筑總能耗的50% 和20% 以上，系統(tǒng)節(jié)能潛力是巨大的。目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動控制基本上采用建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，簡稱BAS 或BA 系統(tǒng)，節(jié)能效率達(dá)10%～30%。而《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》推動了照明領(lǐng)域的科技進(jìn)步，有利于提高照明能效并推進(jìn)綠色照明的實施，如用細(xì)管徑直管型三基色T8 和T5 熒光燈，可節(jié)能率為25%～35%。優(yōu)先選用國家推廣應(yīng)用的LED 節(jié)能光源。

三 結(jié)語

高層建筑的電氣設(shè)計需要各個專業(yè)相互協(xié)調(diào)配合，同時結(jié)合電氣設(shè)計的經(jīng)驗，根據(jù)設(shè)計的內(nèi)容與要求，考慮設(shè)計的投資成本，實現(xiàn)最佳設(shè)計要求。在整個電氣設(shè)計的過程中，只要任何一方面出現(xiàn)問題都會產(chǎn)生嚴(yán)重風(fēng)險，電氣設(shè)計需要不斷提升對設(shè)備質(zhì)量與功能的關(guān)注度，保證電網(wǎng)安全供電，關(guān)注企業(yè)的工作效益與企業(yè)的整體利益。

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