高層建筑電氣設計的主要內容及節(jié)能原則

【摘 要】本文通過高層建筑的電氣設計的基本概念、電氣設計在高層建筑工程中的重要性、高層建筑電氣設計的主要內容、高層建筑物電氣設計中的節(jié)能措施以及高層建筑電氣規(guī)劃的安全性進行簡要分析。

【關鍵詞】高層建筑；電氣設計；主要內容；節(jié)能原則

一、高層建筑的電氣設計的基本概念

1、電氣設計的概念

設計是指將一個設想、計劃、理念或構思通過反復思考與論證，通過一定的方式表達出來的過程。這是一個思考與論證反復推敲的過程。設計首先是一個思維過程，先經(jīng)過思考，規(guī)劃，再付諸行動通過一定手段表達出來。每個階段思考的角度不同，所達到的深度與廣度也是不同的。如在進行服裝設計是，設計師先是在腦子里規(guī)劃好了一件衣服的樣子，經(jīng)過論證可行，再裁剪縫制出設計作品。電氣設計也一樣，設計師構思規(guī)劃好設計方案，經(jīng)過論證推敲方案可行，再實施方案，方案完成，即完成一個完整的電氣設計過程。

2、電氣設計的服務對象

電氣設計是指設計人員應委托者的要求，在法律允許的范圍內，從事思維創(chuàng)造、對要施工的項目進行規(guī)劃、指導施工單位的施工活動。設計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，設計人員是服務于委托人和施工單位的。電氣設計人員應該樹立正確的服務概念，愛崗敬業(yè)，在委托人與施工單位之間起到協(xié)調溝通的作用，這樣一個好的電氣設計方案才能得以順利實施。

二、電氣設計在高層建筑工程中的重要性

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

三、高層建筑電氣設計的主要內容

1、建筑物電力負荷的計算

高層建筑物的電氣設計能夠順利實施，建筑物的電力負荷是整個設計的重要依據(jù)。計算好建筑物的電力負荷是整個設計的重要工作也是首要工作，計算建筑物電力負荷的方法有很多種，其中最常見、應用最多的是需要系數(shù)法和單位面積功率法。對建筑物電力負荷計算的準確度直接影響到建筑物中的用電安全和設備選擇，所以在開始一個高層建筑物的電氣設計時，一定要先對該建筑物的電力負荷進行科學合理的計算。

2、建筑物供電電壓及電源的選擇

十千伏標準電壓等級是目前國內大多數(shù)高層建筑物所采用的供電電壓。對于電源的選擇，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獨立電源供電，同時配備在兩個電源同時斷電后能迅速供電的自備應急電源。對于一些突發(fā)情況出現(xiàn)的電力故障，如果一個供電電源出現(xiàn)問題，則可以選擇另一個電源供電。如果兩個供電電源同時斷電，則需迅速啟動自備應急電源，保證消防設備與特別重要設備的電力供應。

3、建筑物高低壓配電系統(tǒng)的設計

十千伏標準電壓等級是目前國內大多數(shù)高層建筑物所采用的供電電壓。通常在設計中采用一個供電電源發(fā)生故障，自動跳接至另一個供電電源供電的設計模式。對于高低壓的計費問題，通常采用高供高計，照明與動力負荷單獨安裝電能計量裝置，變壓器低壓側之間聯(lián)絡開關的安裝可以起到防止低壓故障的作用。同時，出于節(jié)省空間的考慮，可以選擇大容量的變壓器，達到減少變壓器數(shù)量的目的。

4、建筑中主要設備的選擇要求

根據(jù)防火要求，在選擇建筑物中主要設備時，有以下幾點要求：大容量的油浸電力變壓器設備不允許出現(xiàn)在主樓內，不符合消防安全的要求。高層建筑物的高壓開關柜，尤其是主樓地下層的高壓開關柜，規(guī)定不能采用油開關，根據(jù)標準需采用真空開關手車式高壓開關柜，并且要具有“五防”功能。（應急備用電源過去通常采用柴油發(fā)電機組，但隨著科技水平的提高，燃氣輪發(fā)電機已經(jīng)在國外高層普遍使用，這種發(fā)電機與傳統(tǒng)柴油發(fā)電機相比，具有重量輕、體積小、故障率低、反應速度快的優(yōu)點，是應急備用能源不錯的選擇。

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，達到環(huán)保節(jié)能的目的，在選擇變電所的位置時，應堅持深入負荷中心的原則，減小供電距離，提高供電質量。

6、建筑物中電氣照明系統(tǒng)設計

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

7、高層建筑物的電梯設計

電梯時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，高級客梯，服務梯，觀景梯，貨梯，消防梯、自動扶梯等多種；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，設計人員在選擇確定電梯的功能與臺數(shù)時，需全方面考慮各種因素，電梯的造型與配置應與建筑物整體風格相協(xié)調，必須與總建筑師共同研究協(xié)商決定。

8、建筑物消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)

高層建筑物中的消防系統(tǒng)的好壞直接關系到建筑物里的生命財產(chǎn)安全，是高層建筑物中電氣設計至關重要的環(huán)節(jié)。現(xiàn)代高層建筑物中都配有自動報警滅火系統(tǒng)，它主要包括分區(qū)消防報警控制器、火災探測器、消防中心及自動灑水滅火系統(tǒng)四個部分，實現(xiàn)了報警滅火的自動化。當火災探測器檢測到火災信號，將信號傳輸給分區(qū)報警器和消防中心，分區(qū)消防報警控制系統(tǒng)接收到火災信號，發(fā)出聲光報警，相應區(qū)域的自動灑水滅火系統(tǒng)啟動灑水系統(tǒng)滅火，消防中心接收到火災信號立即組織人員撤離，并組織指揮滅火。

高層建筑物中的消防設計是一個復雜的問題，需要考慮的問題眾多，涉及的學科范圍廣，雖然說自動滅火報警系統(tǒng)設計國內已經(jīng)應用相當廣泛，但還是存在一些漏洞需要注意：控制聯(lián)動系統(tǒng)出錯；報警點與顯示不一致；報警系統(tǒng)誤報率高；出現(xiàn)這些問題是在消防配電系統(tǒng)設計過程中可以避免的，有時候報警系統(tǒng)的啟動時間會延誤，那要考慮，在主電源出現(xiàn)故障不能供電時，報警系統(tǒng)是否會由主電源自動跳轉至備用電源供電。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，兩路電源并不獨立，一旦出現(xiàn)問題，兩路電源都沒有辦法正常供電。在進行高層建筑物的電氣設計時不管是消防設施設計單位還是工程實施單位，都應該嚴格要求自己，建立自身機制，嚴格按照國家相關技術規(guī)范設計施工，層層把關。同時，公安消防機構要加強監(jiān)督管理機制，制定嚴格的專業(yè)審核和技術審核機制，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，及時消除消防安全隱患。

9、高層建筑物電氣設計中的防雷與接地

傳統(tǒng)的高層建筑物防雷系統(tǒng)的設計，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議，但在實際應用中卻得到了不少應用，現(xiàn)代高層建筑因為采用了鋼筋混泥土結構，樓板與墻壁的連接十分可靠，那么防雷技術的重點就放在了金屬線的接地上，現(xiàn)代防雷技術采用了混合接地系統(tǒng)，電氣設備的保護接地、工作接地、防雷技術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、高層建筑物電氣設計中的節(jié)能措施

1、電氣設計中照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

我國每年消耗在照明上的電量數(shù)額是巨大的，占到全國發(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)能錯有很大的潛力。在具體設計中有幾個方面可以考慮：使用高效光源，在工業(yè)廠房、體育館等場所，使用的光源多，能源消耗量大，使用高強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、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)的開關控制方式，就會因為很多人忘記關掉開關而造成能源浪費，現(xiàn)在有很多開關都為節(jié)能發(fā)揮著重要作用，如光控開關、延時開關、電子調光器、感應式開關、聲控開關等。選擇合理的照明方式，利用建筑物的結構合理設計實現(xiàn)自然采光是最環(huán)保的節(jié)能方式，同時也可以利用一些集成裝置采光，如目前廣泛應用的太陽能燈，這樣，既滿足了照明要求又節(jié)省了能源。

2、電氣設計中監(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，用它可以實現(xiàn)建筑物中的各種設備的監(jiān)視、控制，對供配電系統(tǒng)、采暖、給排水系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)、通風等進行監(jiān)視、控制，其作用是一方面保證了設備和人員安全，一方面隨時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)還節(jié)約了能源。但是對空調通風系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)的研究發(fā)展空間還很大，電氣設計人員應繼續(xù)努力發(fā)展?jié)撃埽〉酶蟮某晒?/p>

3、電氣設計中供電系統(tǒng)的節(jié)能措施

變壓器在高層建筑物的配電輸電領域有廣泛的應用，然而由于它的運行時間長、容量大、數(shù)量多，能量損耗也相當大，存在著很大的節(jié)能潛能，為了節(jié)省能源，選擇變壓器時，盡量選擇負載率設計在百分之八十左右的變壓器。電動機與排水、暖通等設備是配套使用的，采用變頻的方式，使負載的變化與調節(jié)轉速達到統(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。電力在如今建筑中占有重要作用，沒有了電，建筑就會處于癱瘓狀況。確保建筑電力的安穩(wěn)供應是確保居民正常生活得基礎。因而，為了確保供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑最少應有兩個獨立電源，詳細數(shù)量應依據(jù)負荷巨細及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源原則上是兩路同時供電，互為備用。此外，還須裝設應急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機組，需要在15秒鐘內主動康復供電，確保事端照明、電腦設備、消防設備、電梯等事端用電。關于高壓開關柜應根建筑標準，選用具有\(zhòng)"五防\"功用的真空開關手車式高壓開關柜。關于電力變壓器，依據(jù)防火需求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。關于容量低壓配電屏的出線，應做成手車式。

2、電氣設備的接地。如今建筑中存在電腦、電視、冰箱等很多電子設備，電子設備通過維護接地體系的重復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大于1Ω。

3、建筑消防操控。建筑消防規(guī)劃指火災主動報警救活體系.包含火災探測器、分區(qū)消防報警操控器、消防中間和氣體主動噴發(fā)救活及主動澆水救活體系等四個部分，完成報警救活主動化。

其中，宜采用金屬管或經(jīng)阻燃處理的硬質塑料管保護，意圖是火災發(fā)生后可以堅持消防線路的正常運用，確保信號、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，消防水泵的操控應設置兩路：一條由引至消防水泵操控柜；另一路則引至消防操控室。

結束語

建筑電氣的建設逐漸向自動化、節(jié)能化、信息化和智能化方向發(fā)展，這些方面必然對電氣設計有許多新的要求，使建筑電氣的設計業(yè)務范圍不斷擴大，技術要求越來越高。一個設計的合理性直接影響電氣設備的成本，以上只是討論了較大系統(tǒng)方面的影響，而在實際的細部設計中還有許多值得探討的關于更安全、更可靠、更好的節(jié)約成本的問題，只有經(jīng)過仔細的設計，根據(jù)實際情況，即為將來發(fā)展留出裕量又節(jié)省投資，這樣才是一個合理的設計。

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