高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則

陳桂江

（天津中發(fā)機(jī)電工程有限公司天津300392）

高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則

陳桂江

（天津中發(fā)機(jī)電工程有限公司天津300392）

城市化進(jìn)程的逐漸加快，高層建筑越來越多地出現(xiàn)在人們的生活之中，成為城市至關(guān)重要的一部分，與一般的樓層建筑不同，高層建筑對(duì)于電氣系統(tǒng)的需求格外的高。因此也就決定了在高層建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要針對(duì)高層建筑本身的需求進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，確保高層建筑在電力方面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，為了響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，為了構(gòu)建和諧社會(huì)，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)充分考慮節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用，為國家節(jié)能減排事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能原則

1 高層建筑電器設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

電器設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，隨著人民生活水準(zhǔn)的不斷提高，電器設(shè)備種類以及組成上的也在逐漸復(fù)雜化多元化。在高層建筑中，由于需要滿足人們對(duì)于生活中不同方面的需求以及建筑本身功能的要求，在高層建筑中對(duì)于各種電氣設(shè)備，如：照明設(shè)備、消防設(shè)備、制冷設(shè)備、排水設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于整體的設(shè)計(jì)理念，在根據(jù)建筑本身功能上的要求以及國家的相關(guān)規(guī)定和基本設(shè)計(jì)原則等等基礎(chǔ)上表達(dá)出設(shè)計(jì)者對(duì)于電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想。因此設(shè)計(jì)者在進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)的過程中，除了基本的電氣設(shè)計(jì)原則外，還要對(duì)電力的符合情況、建筑用途以及對(duì)應(yīng)的用電需求、不同的配電方式進(jìn)行合理的選擇設(shè)計(jì)，在最大的限度內(nèi)，滿足高層建筑中日常的使用與維護(hù)。

1.1 負(fù)荷的計(jì)算

電力負(fù)荷的計(jì)算是整個(gè)高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，在對(duì)高層建筑的用電負(fù)荷進(jìn)行整體又細(xì)致的計(jì)算和分析后，才能根據(jù)所得的結(jié)果進(jìn)行很好地設(shè)計(jì)，才能根據(jù)所得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行電力設(shè)備的選擇和相關(guān)管線等建材的選型。目前，負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法是常用的兩種電力負(fù)荷計(jì)算方法。

1.2 高層建筑電氣設(shè)備的供電的選擇

在供電方面，由于高層建筑中所需供電較為龐大，在對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到供電的穩(wěn)定性對(duì)于建筑內(nèi)人員安全等方面的影響，因此在一般的情況下，高層建筑電氣設(shè)計(jì)的供電方面都會(huì)選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源來進(jìn)行供電。供電時(shí)電源獨(dú)立進(jìn)行，同時(shí)對(duì)高層建筑進(jìn)行供電，當(dāng)一個(gè)供電設(shè)備發(fā)生故障停止斷電時(shí)，其他供電設(shè)備就會(huì)成為故障供電設(shè)備的備用電源，替代其進(jìn)行工作。而當(dāng)所有供電設(shè)備都發(fā)生故障，或因其他原因停止供電時(shí)，高層建筑內(nèi)部還會(huì)有足夠功率和數(shù)量的才有發(fā)電機(jī)替代供電設(shè)備進(jìn)行工作，維持電梯、照明設(shè)備等一級(jí)負(fù)荷供電的工作，保障高層建筑中人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.3 高層建筑中供電配電設(shè)備的選擇和變電所的選址

在高層建筑中，由于需要供電配電的設(shè)備的種類繁多，包括變壓設(shè)備、消防供電設(shè)備、低壓供電設(shè)備以及高壓供電設(shè)備情況復(fù)雜。對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇時(shí)，應(yīng)格外注意用電安全方面的考慮，對(duì)于不同的設(shè)備，選擇不同的開管模式，并配備足夠的防電防火設(shè)備和器材，注重在電氣設(shè)備使用方面的安全。變電所的選擇，則是根據(jù)上述供配電設(shè)備的位置分布情況以及安全上的考慮進(jìn)行的選擇，保證電力系統(tǒng)中，電流和電壓的變換和集中分配。從安全的角度考慮，變電所還需要有電壓調(diào)整、對(duì)電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)和電路中電壓、電流方向的控制以及主要電線管路和電氣設(shè)備方面的保護(hù)。目前高層建筑主要應(yīng)用電力變電所與牽引變電所兩種，不僅能保證用電的安全，還能減少電力方面的損耗更好地節(jié)能環(huán)保。對(duì)于變電所位置的選擇，不僅要參考安全方面，更應(yīng)從便利、節(jié)能多個(gè)角度進(jìn)行考慮。

1.4 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)是一個(gè)高層建筑或者說對(duì)于所有的建筑來講都是不可或缺的。在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，除了一般的電路設(shè)計(jì)外，還要考慮到燈具方面的使用、光源的合理利用、光照強(qiáng)度的控制和安全環(huán)保等因素。在燈具的具體設(shè)置上，除了滿足基本功能和節(jié)約能源外，還要考慮到燈具是否能融入到建筑本身的大環(huán)境中，是否能具備一定美化環(huán)境的作用，合適的燈具選擇決定了在照明方面是否能凸顯出建筑本身所具備的美感，甚至通過燈具和光照的相關(guān)設(shè)計(jì)還能在一定程度上滿足人們對(duì)于感官享受的追求。因此，在進(jìn)行照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，要盡可能地控制好燈具、光源和照度的關(guān)系，盡可能合理的設(shè)計(jì)出符合建筑功能需求的照明系統(tǒng)。此外，還要考慮到對(duì)于環(huán)保方面的影響，爭取在照明方面營造出一個(gè)即可以給使用者帶來舒適享受，又能節(jié)能環(huán)保的照明系統(tǒng)。

1.5 高層建筑的防雷系統(tǒng)與接地系統(tǒng)

防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于現(xiàn)代高層建筑而言，也是相當(dāng)有必要的。目前，采取避雷針和接閃帶的做法是我國的高層建筑防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)做法，另外，近些年還出現(xiàn)了新型防雷技術(shù)，如消雷器和放射性避雷針。雖然在實(shí)際工程中這兩種防雷技術(shù)都有較多的運(yùn)用，但是關(guān)于這兩種技術(shù)的理論還是存有一定的爭議?，F(xiàn)代高層建筑多為是鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，墻柱的鋼筋和各層樓板鋼筋之間的連接非?？煽?，因此各種金屬管道的接地成為關(guān)鍵。對(duì)于現(xiàn)代高層建筑而言，一般均采用聯(lián)合接地體的方式，設(shè)備的接地與防雷接地共用接地網(wǎng)。其接地電阻通常以諸種接地系統(tǒng)中要求接地電阻值最小的接地電阻值為依據(jù)，接地電阻值不應(yīng)大于1歐姆。一般情況下建筑本身的鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻值的要求，但是為了均衡電位，提高接地系統(tǒng)的安全性，更好的達(dá)到接地電阻值得要求，通常需要設(shè)水平的人工接地體，將建筑物的基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)。

1.6 電梯系統(tǒng)

電梯是高層建筑中必不可少的一部分，需要合理的確定電梯的數(shù)量和功能。按照電梯的使用功能劃分，可分為客梯、觀光電梯、消防電梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等多種類型；按照電梯的速度劃分又可分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按照電流劃分又可劃分為交流電梯和直流電梯。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)就是要合理的確定電梯數(shù)量和決定電梯功能，而電梯的具體配置和造型，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。

2 高層建筑的電氣節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

目前，我國大力提倡節(jié)能減排，因此節(jié)能環(huán)保的原則，對(duì)于高層建筑中電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，同樣應(yīng)該遵循。在各種供配電器材的選擇上、在供配電線路的路由選擇上和建筑照明的燈具選擇和控制方式上應(yīng)該做到節(jié)能環(huán)保。

2.1 供配電器材方面的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

高層建筑要實(shí)現(xiàn)其節(jié)能目標(biāo)，應(yīng)該選擇節(jié)能型變壓器，并合理地選擇變壓器的容量與數(shù)量，使得變壓器的負(fù)載率處于最佳，最大程度地節(jié)省耗能。選擇低損耗的電器元件。高層建筑的無功補(bǔ)償方式為變壓器高壓側(cè)高壓自動(dòng)補(bǔ)償和變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，避免無功消耗。

2.2 供配電線路方面的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

在高層建筑供電線路節(jié)能環(huán)保方面，變配電站要深入或接近負(fù)荷中心，減少供電距離，縮短電纜線路損耗，達(dá)到減少電能消耗和節(jié)省線材的目的。應(yīng)該選用電阻率較小的電纜電線來進(jìn)行供電。根據(jù)負(fù)荷等級(jí)及負(fù)荷大小，選擇適當(dāng)?shù)墓╇姺绞?，?duì)于大功率用電設(shè)備供電時(shí)，應(yīng)該選擇樹干式供電。同時(shí)還應(yīng)注重導(dǎo)線的質(zhì)量和選型，選用高質(zhì)量的電纜以減少能耗。

2.3 建筑照明方面的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

高層建筑的照明設(shè)計(jì)方面，燈具不得采用高能耗的燈具，并進(jìn)行合理的燈具布置，不應(yīng)超過相關(guān)規(guī)范的照明功率密度值，否則會(huì)造成電能的浪費(fèi)。同時(shí)應(yīng)對(duì)天然光充分的進(jìn)行利用，使自然光與燈具相結(jié)合。燈具的控制方式同樣是相當(dāng)重要的，需要合理選擇燈具的控制管理方式，可以采取分區(qū)控制、根據(jù)照度自動(dòng)控制、按照時(shí)間控制等控制方式，最大限度達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4 節(jié)能環(huán)保方面的整體控制

在高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中需要在整體建筑功能需求的基礎(chǔ)上找出與其自身功能運(yùn)行發(fā)揮不相關(guān)的能耗，然后根據(jù)相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行情況，來制定針對(duì)型的節(jié)能措施與方案，最大限度的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

[1]劉華普.試論高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則[J].商品與質(zhì)量，2016（19）.

[2]施麗娜.簡析高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其節(jié)能原則[J].科學(xué)與財(cái)富，2016（12）.

[3]梁桂寧，隋紅霞.高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015（27）.