高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則

【摘 要】本文通過高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的基本概念、電氣設(shè)計(jì)在高層建筑工程中的重要性、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、高層建筑物電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施以及高層建筑電氣規(guī)劃的安全性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

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

一、高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的基本概念

1、電氣設(shè)計(jì)的概念

設(shè)計(jì)是指將一個(gè)設(shè)想、計(jì)劃、理念或構(gòu)思通過反復(fù)思考與論證，通過一定的方式表達(dá)出來的過程。這是一個(gè)思考與論證反復(fù)推敲的過程。設(shè)計(jì)首先是一個(gè)思維過程，先經(jīng)過思考，規(guī)劃，再付諸行動(dòng)通過一定手段表達(dá)出來。每個(gè)階段思考的角度不同，所達(dá)到的深度與廣度也是不同的。如在進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)是，設(shè)計(jì)師先是在腦子里規(guī)劃好了一件衣服的樣子，經(jīng)過論證可行，再裁剪縫制出設(shè)計(jì)作品。電氣設(shè)計(jì)也一樣，設(shè)計(jì)師構(gòu)思規(guī)劃好設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過論證推敲方案可行，再實(shí)施方案，方案完成，即完成一個(gè)完整的電氣設(shè)計(jì)過程。

2、電氣設(shè)計(jì)的服務(wù)對(duì)象

電氣設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員應(yīng)委托者的要求，在法律允許的范圍內(nèi)，從事思維創(chuàng)造、對(duì)要施工的項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃、指導(dǎo)施工單位的施工活動(dòng)。設(shè)計(jì)人員既要滿足委托人的要求，又要考慮施工單位施工的可操作性。所以，設(shè)計(jì)人員是服務(wù)于委托人和施工單位的。電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)該樹立正確的服務(wù)概念，愛崗敬業(yè)，在委托人與施工單位之間起到協(xié)調(diào)溝通的作用，這樣一個(gè)好的電氣設(shè)計(jì)方案才能得以順利實(shí)施。

二、電氣設(shè)計(jì)在高層建筑工程中的重要性

電氣工程是高層建筑工程項(xiàng)目的重要組成部分，如果把高層建筑比作計(jì)算機(jī)，電氣工程就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的中央處理器，一起供給一切硬件運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能源。而電氣設(shè)計(jì)是電氣工程的重要部分，它直接關(guān)系到全部高層建筑工程的質(zhì)量、工期、出資和預(yù)期作用，工程質(zhì)量直接影響到建筑物全體設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)、節(jié)能作用及高層建筑投入運(yùn)用后的運(yùn)用功用，包含作業(yè)、日子在其間的人員的舒適性、安全性、高效性。

三、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1、建筑物電力負(fù)荷的計(jì)算

高層建筑物的電氣設(shè)計(jì)能夠順利實(shí)施，建筑物的電力負(fù)荷是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。計(jì)算好建筑物的電力負(fù)荷是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要工作也是首要工作，計(jì)算建筑物電力負(fù)荷的方法有很多種，其中最常見、應(yīng)用最多的是需要系數(shù)法和單位面積功率法。對(duì)建筑物電力負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確度直接影響到建筑物中的用電安全和設(shè)備選擇，所以在開始一個(gè)高層建筑物的電氣設(shè)計(jì)時(shí)，一定要先對(duì)該建筑物的電力負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算。

2、建筑物供電電壓及電源的選擇

十千伏標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高層建筑物所采用的供電電壓。對(duì)于電源的選擇，為了避免突然斷電所造成的損失，高層建筑物通常采用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，同時(shí)配備在兩個(gè)電源同時(shí)斷電后能迅速供電的自備應(yīng)急電源。對(duì)于一些突發(fā)情況出現(xiàn)的電力故障，如果一個(gè)供電電源出現(xiàn)問題，則可以選擇另一個(gè)電源供電。如果兩個(gè)供電電源同時(shí)斷電，則需迅速啟動(dòng)自備應(yīng)急電源，保證消防設(shè)備與特別重要設(shè)備的電力供應(yīng)。

3、建筑物高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

十千伏標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高層建筑物所采用的供電電壓。通常在設(shè)計(jì)中采用一個(gè)供電電源發(fā)生故障，自動(dòng)跳接至另一個(gè)供電電源供電的設(shè)計(jì)模式。對(duì)于高低壓的計(jì)費(fèi)問題，通常采用高供高計(jì)，照明與動(dòng)力負(fù)荷單獨(dú)安裝電能計(jì)量裝置，變壓器低壓側(cè)之間聯(lián)絡(luò)開關(guān)的安裝可以起到防止低壓故障的作用。同時(shí)，出于節(jié)省空間的考慮，可以選擇大容量的變壓器，達(dá)到減少變壓器數(shù)量的目的。

4、建筑中主要設(shè)備的選擇要求

根據(jù)防火要求，在選擇建筑物中主要設(shè)備時(shí)，有以下幾點(diǎn)要求：大容量的油浸電力變壓器設(shè)備不允許出現(xiàn)在主樓內(nèi)，不符合消防安全的要求。高層建筑物的高壓開關(guān)柜，尤其是主樓地下層的高壓開關(guān)柜，規(guī)定不能采用油開關(guān)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需采用真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜，并且要具有“五防”功能。（應(yīng)急備用電源過去通常采用柴油發(fā)電機(jī)組，但隨著科技水平的提高，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)已經(jīng)在國(guó)外高層普遍使用，這種發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)相比，具有重量輕、體積小、故障率低、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)急備用能源不錯(cuò)的選擇。

5、建筑物中變電所位置的選擇

在高層建筑物中，用電量都很大，為了提高用電的安全性，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的，在選擇變電所的位置時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持深入負(fù)荷中心的原則，減小供電距離，提高供電質(zhì)量。

6、建筑物中電氣照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑物的電氣設(shè)計(jì)中，照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)大的分支，每個(gè)樓層每個(gè)房間都離不開照明，在照明設(shè)計(jì)部分，需要考慮與完成的工作有很多如：照度計(jì)算、燈具布置、光源的選擇、調(diào)光控制、燈具造型、照明配電線路等。要想得到藝術(shù)意境與節(jié)能、功能性的統(tǒng)一，可以選擇高光效點(diǎn)光源，使建筑物裝飾與照明設(shè)計(jì)相互配合達(dá)到完美統(tǒng)一。

7、高層建筑物的電梯設(shè)計(jì)

電梯時(shí)高層建筑物中必不可少的工具，電梯的種類有很多，按種類分有：普通客梯，高級(jí)客梯，服務(wù)梯，觀景梯，貨梯，消防梯、自動(dòng)扶梯等多種；根據(jù)速度可以分為超高速梯、高速梯、快速梯和低速梯；根據(jù)電流可劃分為直流與交流兩類，設(shè)計(jì)人員在選擇確定電梯的功能與臺(tái)數(shù)時(shí)，需全方面考慮各種因素，電梯的造型與配置應(yīng)與建筑物整體風(fēng)格相協(xié)調(diào)，必須與總建筑師共同研究協(xié)商決定。

8、建筑物消防自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)

高層建筑物中的消防系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到建筑物里的生命財(cái)產(chǎn)安全，是高層建筑物中電氣設(shè)計(jì)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代高層建筑物中都配有自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，它主要包括分區(qū)消防報(bào)警控制器、火災(zāi)探測(cè)器、消防中心及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警滅火的自動(dòng)化。當(dāng)火災(zāi)探測(cè)器檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)，將信號(hào)傳輸給分區(qū)報(bào)警器和消防中心，分區(qū)消防報(bào)警控制系統(tǒng)接收到火災(zāi)信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警，相應(yīng)區(qū)域的自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)啟動(dòng)灑水系統(tǒng)滅火，消防中心接收到火災(zāi)信號(hào)立即組織人員撤離，并組織指揮滅火。

高層建筑物中的消防設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的問題，需要考慮的問題眾多，涉及的學(xué)科范圍廣，雖然說自動(dòng)滅火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但還是存在一些漏洞需要注意：控制聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)出錯(cuò)；報(bào)警點(diǎn)與顯示不一致；報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)率高；出現(xiàn)這些問題是在消防配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中可以避免的，有時(shí)候報(bào)警系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)延誤，那要考慮，在主電源出現(xiàn)故障不能供電時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)是否會(huì)由主電源自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至備用電源供電。有的建筑物雖滿足要求采用兩路電源供電，但在接線過程中，兩路電源并不獨(dú)立，一旦出現(xiàn)問題，兩路電源都沒有辦法正常供電。在進(jìn)行高層建筑物的電氣設(shè)計(jì)時(shí)不管是消防設(shè)施設(shè)計(jì)單位還是工程實(shí)施單位，都應(yīng)該嚴(yán)格要求自己，建立自身機(jī)制，嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)施工，層層把關(guān)。同時(shí)，公安消防機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)監(jiān)督管理機(jī)制，制定嚴(yán)格的專業(yè)審核和技術(shù)審核機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，及時(shí)消除消防安全隱患。

9、高層建筑物電氣設(shè)計(jì)中的防雷與接地

傳統(tǒng)的高層建筑物防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有避雷帶和避雷針兩種，現(xiàn)在又誕生了放射性避雷針和消雷器。這兩種避雷方法在理論上一直備受爭(zhēng)議，但在實(shí)際應(yīng)用中卻得到了不少應(yīng)用，現(xiàn)代高層建筑因?yàn)椴捎昧虽摻罨炷嗤两Y(jié)構(gòu)，樓板與墻壁的連接十分可靠，那么防雷技術(shù)的重點(diǎn)就放在了金屬線的接地上，現(xiàn)代防雷技術(shù)采用了混合接地系統(tǒng)，電氣設(shè)備的保護(hù)接地、工作接地、防雷技術(shù)的接地有效的融為一體。接地電阻通常在一歐姆以下，按最小的要求而定。

四、高層建筑物電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

1、電氣設(shè)計(jì)中照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

我國(guó)每年消耗在照明上的電量數(shù)額是巨大的，占到全國(guó)發(fā)電總量的百分之十二左右，由此可見，從照明系統(tǒng)入手，采取節(jié)能錯(cuò)有很大的潛力。在具體設(shè)計(jì)中有幾個(gè)方面可以考慮：使用高效光源，在工業(yè)廠房、體育館等場(chǎng)所，使用的光源多，能源消耗量大，使用高強(qiáng)度的氣體放電燈如金屬鹵化物燈、高壓鈉燈，可以起到節(jié)能的作用。而在商場(chǎng)、圖書館、教室、辦公樓則適合采用直管熒光燈。緊湊型熒光燈則可以替代傳統(tǒng)的白熾燈用于旅館、走廊、家庭照明等。采用合理的控制方式，走廊、公共衛(wèi)生間的燈，如果采用傳統(tǒng)的開關(guān)控制方式，就會(huì)因?yàn)楹芏嗳送涥P(guān)掉開關(guān)而造成能源浪費(fèi)，現(xiàn)在有很多開關(guān)都為節(jié)能發(fā)揮著重要作用，如光控開關(guān)、延時(shí)開關(guān)、電子調(diào)光器、感應(yīng)式開關(guān)、聲控開關(guān)等。選擇合理的照明方式，利用建筑物的結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自然采光是最環(huán)保的節(jié)能方式，同時(shí)也可以利用一些集成裝置采光，如目前廣泛應(yīng)用的太陽(yáng)能燈，這樣，既滿足了照明要求又節(jié)省了能源。

2、電氣設(shè)計(jì)中監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能措施

高層建筑物中的監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的，用它可以實(shí)現(xiàn)建筑物中的各種設(shè)備的監(jiān)視、控制，對(duì)供配電系統(tǒng)、采暖、給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)、通風(fēng)等進(jìn)行監(jiān)視、控制，其作用是一方面保證了設(shè)備和人員安全，一方面隨時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)還節(jié)約了能源。但是對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)的研究發(fā)展空間還很大，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)繼續(xù)努力發(fā)展?jié)撃?，取得更大的成果?/p>

3、電氣設(shè)計(jì)中供電系統(tǒng)的節(jié)能措施

變壓器在高層建筑物的配電輸電領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，然而由于它的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、容量大、數(shù)量多，能量損耗也相當(dāng)大，存在著很大的節(jié)能潛能，為了節(jié)省能源，選擇變壓器時(shí)，盡量選擇負(fù)載率設(shè)計(jì)在百分之八十左右的變壓器。電動(dòng)機(jī)與排水、暖通等設(shè)備是配套使用的，采用變頻的方式，使負(fù)載的變化與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到統(tǒng)一亦可以起到節(jié)約能源的作用。

五、高層建筑電氣規(guī)劃的安全性

1、電力供應(yīng)。電力在如今建筑中占有重要作用，沒有了電，建筑就會(huì)處于癱瘓狀況。確保建筑電力的安穩(wěn)供應(yīng)是確保居民正常生活得基礎(chǔ)。因而，為了確保供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑最少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，詳細(xì)數(shù)量應(yīng)依據(jù)負(fù)荷巨細(xì)及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。此外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機(jī)組，需要在15秒鐘內(nèi)主動(dòng)康復(fù)供電，確保事端照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等事端用電。關(guān)于高壓開關(guān)柜應(yīng)根建筑標(biāo)準(zhǔn)，選用具有\(zhòng)"五防\"功用的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。關(guān)于電力變壓器，依據(jù)防火需求，主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。關(guān)于容量低壓配電屏的出線，應(yīng)做成手車式。

2、電氣設(shè)備的接地。如今建筑中存在電腦、電視、冰箱等很多電子設(shè)備，電子設(shè)備通過維護(hù)接地體系的重復(fù)接地與共用接地體相連，為確保人員安全，此共用接地體的電阻不應(yīng)大于1Ω。

3、建筑消防操控。建筑消防規(guī)劃指火災(zāi)主動(dòng)報(bào)警救活體系.包含火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警操控器、消防中間和氣體主動(dòng)噴發(fā)救活及主動(dòng)澆水救活體系等四個(gè)部分，完成報(bào)警救活主動(dòng)化。

其中，宜采用金屬管或經(jīng)阻燃處理的硬質(zhì)塑料管保護(hù)，意圖是火災(zāi)發(fā)生后可以堅(jiān)持消防線路的正常運(yùn)用，確保信號(hào)、命令得到有用的傳輸。消防水泵的操控尤為重要，為且確保安全，消防水泵的操控應(yīng)設(shè)置兩路：一條由引至消防水泵操控柜；另一路則引至消防操控室。

結(jié)束語(yǔ)

建筑電氣的建設(shè)逐漸向自動(dòng)化、節(jié)能化、信息化和智能化方向發(fā)展，這些方面必然對(duì)電氣設(shè)計(jì)有許多新的要求，使建筑電氣的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，技術(shù)要求越來越高。一個(gè)設(shè)計(jì)的合理性直接影響電氣設(shè)備的成本，以上只是討論了較大系統(tǒng)方面的影響，而在實(shí)際的細(xì)部設(shè)計(jì)中還有許多值得探討的關(guān)于更安全、更可靠、更好的節(jié)約成本的問題，只有經(jīng)過仔細(xì)的設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況，即為將來發(fā)展留出裕量又節(jié)省投資，這樣才是一個(gè)合理的設(shè)計(jì)。

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