高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容及節(jié)能原則探討

史雅娟

（山西省大同市建筑設(shè)計研究院，山西大同 037000）

0 引言

近年來，我國社會的進步讓人們的綠色環(huán)保意識隨之得到了增強。電氣設(shè)計作為高層建筑施工中的重要組織部分。因電氣設(shè)計與人們生命安全有著密切聯(lián)系，所以，為響應(yīng)綠色環(huán)保發(fā)展的社會理念以及保證自身安全，人們隨之對高層建筑電氣設(shè)計提出全新要求。主要可表現(xiàn)在：不僅需要提高電氣設(shè)計質(zhì)量，而且需要滿足綠色節(jié)能要求。而這往往需要設(shè)計人員在具體設(shè)計時，對節(jié)能原則加以重視。針對該內(nèi)容的探討，本文首先將對電氣設(shè)計概念進行闡述，其次再分別探討電氣設(shè)計的主要內(nèi)容與電氣設(shè)計的節(jié)能原則，以供參考。

1 高層建筑電氣設(shè)計概念

一般情況下，設(shè)計主要指的是對一個概念的表達，然后根據(jù)對表達方式的確定，最后進行反復(fù)探討與評估的過程。大致可將其分為三個階段，分別是吸收、創(chuàng)新與構(gòu)思。從一開始設(shè)計便要經(jīng)歷漫長過程，在設(shè)計中設(shè)計人員除了需要發(fā)散思維廣度外，還需要拓展思路深度，盡可能在多種表達方式運用中選擇出一種最佳的方案。只有這樣才能在保證設(shè)計表現(xiàn)多樣性的同時，讓設(shè)計效果達到最佳狀態(tài)。在高層建筑電氣設(shè)計中，業(yè)主即是設(shè)計中的服務(wù)對象，又是建設(shè)施工單位的服務(wù)對象。所以，為響應(yīng)國家在高層建筑電氣設(shè)計上所提出的規(guī)章制度，設(shè)計師不但需要樹立良好的服務(wù)意識，建立合作概念，而且需要具備敬業(yè)精神。只有這樣才能做到提高高層建筑電氣設(shè)計質(zhì)量與效率的同時，讓我國高層建筑在今后得到更好的發(fā)展。

2 高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

相對一般建筑而言，因高層建筑高度決定電氣運行的特殊性。電氣裝置主要是在高層建筑內(nèi)安裝，所有這些都是由法律和法規(guī)規(guī)定的。主要分為動力屋、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、接地系統(tǒng)等。電氣設(shè)計和安裝專業(yè)人員需要考慮幾種不同的建筑接地系統(tǒng)的任何建筑物或結(jié)構(gòu)。所有接地系統(tǒng)應(yīng)符合當(dāng)?shù)匾?guī)定。保護接地的目的是防止過高的沖擊危險電壓持續(xù)在非帶電的可接近的電器導(dǎo)電部件上。它是通過將非活部件連接到接地電極或接地部分實現(xiàn)的[3]。因此，為增強高層建筑電氣設(shè)計效果，保證高層建筑電氣在今后得到穩(wěn)定運行，就必須對電氣設(shè)計中的內(nèi)容有全面了解。目前，高層建筑電氣設(shè)計中所包含的內(nèi)容主要有：①負荷計算。負荷計算作為高層建筑電氣設(shè)計中的重要部分。在電氣設(shè)計中，設(shè)計人員首先需要做的就是對電力負荷進行科學(xué)計算，進而保證建筑中設(shè)備選擇的精確性以及建筑的用電安全。通常情況下，設(shè)計人員可采用兩種方法完成計算，其分別是符合密度與需要系數(shù)?？偟膩碚f就是，只有科學(xué)的負荷計算，才能為電氣設(shè)計奠定良好基礎(chǔ)，設(shè)計人員必須加大重視；②供電電源與電壓。在高層建筑電氣設(shè)計中，要想在保證建筑供電安全性的同時，保證供電的穩(wěn)定性，就必須為高層建筑設(shè)計兩個或者是兩個以上的獨立供電電源。供電電源數(shù)量的確認上應(yīng)根據(jù)建筑電力負荷以及當(dāng)?shù)毓╇姴块T的供電能力進行確定。其次，在供電過程中應(yīng)讓兩個電源同時進行供電，相互作為彼此的備用電源。最后，需要為高層建筑配置應(yīng)急發(fā)電機組，保證在電力出現(xiàn)故障的時候，應(yīng)急發(fā)電機組能夠在15s 內(nèi)自動恢復(fù)供電，避免影響人們的正常生活；③高壓配電系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)注重以下四點：a.在高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計上應(yīng)根據(jù)建筑實際需求分別設(shè)置兩個獨立的10kV 電源一起供電；b.在設(shè)計的時候可應(yīng)用高供高計為的計費方式。在低壓側(cè)設(shè)計上可應(yīng)用計費電度表；c.需保證單臺變壓器容量均超過1000kVA，進而減少變壓器臺數(shù)的應(yīng)用；d.通過對放射式系統(tǒng)的合理應(yīng)用完成高壓系統(tǒng)和低壓干線的配電設(shè)計，必要時可根據(jù)樓層具體需求設(shè)計一個混合式的系統(tǒng)；④設(shè)備型號選擇。由于高層建筑的變配電室通常設(shè)置在主樓的地下層，所以，根據(jù)有關(guān)規(guī)定不能選擇開關(guān)，而需要按照高層建地下室的標(biāo)準(zhǔn)要求選擇具有五防功能的真空開關(guān)柜。其次，需要根據(jù)防火需求選擇電力變壓器，在最大限度上避免主樓里面存在大容量的電力變壓器。在選擇低配電頻的時候，因國外大都應(yīng)用的都是抽屜式的結(jié)構(gòu)，對此，根據(jù)我國高層建筑電氣特點，在低壓配電屏上應(yīng)將其改成手車式。最后，我國以往采用的柴油發(fā)電機組已不再滿足新時代發(fā)展需求，基于此，可通過引入國外的燃氣輪發(fā)電機，增強應(yīng)急處理效果，并降低故障發(fā)生率；⑤電氣照明設(shè)計。光源選擇、照明度計算以及燈光布置等均是電氣照明設(shè)計中所包含的內(nèi)容。由于照明設(shè)計和建筑裝飾聯(lián)系較為密切，所以設(shè)計時，設(shè)計人員需要注重照明設(shè)計與建筑裝飾之間的配合，進而讓建筑功能與藝術(shù)得到統(tǒng)一。在電光源選擇上竟可能選擇高光，進而才能達到高效節(jié)能效果；⑥節(jié)能設(shè)計。在節(jié)能設(shè)計上本文將從兩個方面對其進行闡述。一方面，變電所位置的選擇。由于高層建筑本身布局就存在有一定的局限性。因樓層數(shù)量通常比較多，所以，建筑的整個負荷運行都為分散狀態(tài)。面對這一現(xiàn)象，要想降低電能損耗，就必須科學(xué)確定變電所的位置，盡可能減少大截面電纜的應(yīng)用量?；诖?，在變電所位置的確定上應(yīng)讓變電所靠近負荷運載中心，通?？蓪⑽恢冒才旁诘叵率?。當(dāng)然，具體位置還應(yīng)根據(jù)高層建筑設(shè)計實際情況選擇，只有這樣才能節(jié)省經(jīng)濟，實現(xiàn)高效原則。另一方面，變壓器節(jié)能。由于變壓器自身的運行現(xiàn)狀同樣會給電能消耗帶來巨大的影響。對此，變壓器的選擇也很重要。首先可以根據(jù)高層建筑中的電氣設(shè)備運行情況，確定變壓器數(shù)量。其次，可在條件允許的情況下，選擇節(jié)能型變壓器。這一做法雖然一開始的時候需要投入大量資金，但今后運行起來將降低很多能耗。最后需要做好平時的維護與管理，減少變壓器故障的發(fā)生概率；⑦消防自動報警滅火系統(tǒng)設(shè)計。消防自動報警滅火系統(tǒng)作為高層建筑電氣設(shè)計中的一部分，自動報警滅火系統(tǒng)在其中的重要性不言而喻。對于火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)包含的組成部分主要有火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警器以及消防中心等。在此過程中，探測器在其中的作用主要為探測高層建筑中的火災(zāi)信號，此時若探測系統(tǒng)探測到火災(zāi)信號，那么該系統(tǒng)將把該信號轉(zhuǎn)變成電信號的形式輸送到分區(qū)警報器或者是消防中心。目前，消防中心通常在此過程中發(fā)揮的作用為對整棟大樓的或者進行監(jiān)控和指揮?？偟膩碚f，高層建筑電氣方面有關(guān)消防用電的設(shè)計十分重要，再加上消防用電設(shè)計牽涉到了很多學(xué)科領(lǐng)域，所以其功能越多設(shè)計內(nèi)容也就越復(fù)雜，因此必須對其加以重視。

3 高層建筑電氣設(shè)計的節(jié)能原則

在人口數(shù)量不斷增加、人們生活質(zhì)量日益提高的今天，使能源消耗速度變得越來越快，采取措施節(jié)約能源已迫在眉睫?；诖?，在高層建筑電氣設(shè)計中，設(shè)計人員除了需要對電氣設(shè)計內(nèi)容加以重視外，還應(yīng)做到遵循節(jié)能這一原則。具體可體現(xiàn)在四個方面：①需要滿足建筑物的功能。首先，在設(shè)計高層建筑電氣的時候，設(shè)計人員不僅需要對建筑的照明顯色指數(shù)以及照明溫色進行考慮，而且需要符合舒適性空調(diào)的問題與上下運輸通道的流暢性。其次，應(yīng)滿足特殊工藝給予的要求。例如：娛樂場所的一些電氣設(shè)備用電等；②需要滿足實際經(jīng)濟效益。雖然國外高層建筑電氣設(shè)計節(jié)能效果顯著，但不能盲目跟風(fēng)國外，而應(yīng)該在考慮到我國發(fā)展實情以及經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。其次需要杜絕因節(jié)能而過高消耗投資的現(xiàn)象發(fā)生。最后要保證添加的這部分投資能在很短的實踐里節(jié)能節(jié)約下來的運行費進行回收；③減少沒必要的能源消耗。減少沒有必要的能源消耗作為實現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。在此過程中，設(shè)計人員首先需要清楚哪些地方的能量消耗和建筑物功能發(fā)揮沒有關(guān)系，其次需要在徹底了解清楚之后采取最合適的節(jié)能方案。針對這些問題，設(shè)計人員可通過對先進技術(shù)的應(yīng)用降低能耗；④嚴格遵守我國給予的規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，高層建筑電氣設(shè)計工作的開展隨之具有一定的時代特性。電氣設(shè)計中要想做到合理利用各種技術(shù)，就必須提高設(shè)計的綜合水平。在高層建筑電氣設(shè)計工作開展中，除了需要做到系統(tǒng)性的分析之外，還應(yīng)注重對問題及成因的探討，然后根據(jù)問題選擇對應(yīng)技術(shù)手段解決。以上就是高層建筑電氣設(shè)計中需要遵循的四個節(jié)能原則，只有在滿足這四種原則的基礎(chǔ)上開展設(shè)計與施工，才能實現(xiàn)能源消耗的降低。

4 結(jié)束語

總而言之，高層建筑數(shù)量的日益增多，讓電氣設(shè)計隨之顯得尤為重要。通過上述對高層建筑電氣設(shè)計內(nèi)容與節(jié)能原則的分析可知，要想促進高層建筑今后的健康發(fā)展，在電氣設(shè)計時就必須遵循技能原則，通過對電氣設(shè)計中各內(nèi)容的合理規(guī)劃設(shè)計，采用節(jié)能建筑材料或者是產(chǎn)品。