高层建筑电气设计的主要内容及节能原则

【摘 要】本文通过高层建筑的电气设计的基本概念、电气设计在高层建筑工程中的重要性、高层建筑电气设计的主要内容、高层建筑物电气设计中的节能措施以及高层建筑电气规划的安全性进行简要分析。

【关键词】高层建筑；电气设计；主要内容；节能原则

一、高层建筑的电气设计的基本概念

1、电气设计的概念

设计是指将一个设想、计划、理念或构思通过反复思考与论证，通过一定的方式表达出来的过程。这是一个思考与论证反复推敲的过程。设计首先是一个思维过程，先经过思考，规划，再付诸行动通过一定手段表达出来。每个阶段思考的角度不同，所达到的深度与广度也是不同的。如在进行服装设计是，设计师先是在脑子里规划好了一件衣服的样子，经过论证可行，再裁剪缝制出设计作品。电气设计也一样，设计师构思规划好设计方案，经过论证推敲方案可行，再实施方案，方案完成，即完成一个完整的电气设计过程。

2、电气设计的服务对象

电气设计是指设计人员应委托者的要求，在法律允许的范围内，从事思维创造、对要施工的项目进行规划、指导施工单位的施工活动。设计人员既要满足委托人的要求，又要考虑施工单位施工的可操作性。所以，设计人员是服务于委托人和施工单位的。电气设计人员应该树立正确的服务概念，爱岗敬业，在委托人与施工单位之间起到协调沟通的作用，这样一个好的电气设计方案才能得以顺利实施。

二、电气设计在高层建筑工程中的重要性

电气工程是高层建筑工程项目的重要组成部分，如果把高层建筑比作计算机，电气工程就相当于计算机的中央处理器，一起供给一切硬件运转所需的能源。而电气设计是电气工程的重要部分，它直接关系到全部高层建筑工程的质量、工期、出资和预期作用，工程质量直接影响到建筑物全体设备的安全运转、节能作用及高层建筑投入运用后的运用功用，包含作业、日子在其间的人员的舒适性、安全性、高效性。

三、高层建筑电气设计的主要内容

1、建筑物电力负荷的计算

高层建筑物的电气设计能够顺利实施，建筑物的电力负荷是整个设计的重要依据。计算好建筑物的电力负荷是整个设计的重要工作也是首要工作，计算建筑物电力负荷的方法有很多种，其中最常见、应用最多的是需要系数法和单位面积功率法。对建筑物电力负荷计算的准确度直接影响到建筑物中的用电安全和设备选择，所以在开始一个高层建筑物的电气设计时，一定要先对该建筑物的电力负荷进行科学合理的计算。

2、建筑物供电电压及电源的选择

十千伏标准电压等级是目前国内大多数高层建筑物所采用的供电电压。对于电源的选择，为了避免突然断电所造成的损失，高层建筑物通常采用两个独立电源供电，同时配备在两个电源同时断电后能迅速供电的自备应急电源。对于一些突发情况出现的电力故障，如果一个供电电源出现问题，则可以选择另一个电源供电。如果两个供电电源同时断电，则需迅速启动自备应急电源，保证消防设备与特别重要设备的电力供应。

3、建筑物高低压配电系统的设计

十千伏标准电压等级是目前国内大多数高层建筑物所采用的供电电压。通常在设计中采用一个供电电源发生故障，自动跳接至另一个供电电源供电的设计模式。对于高低压的计费问题，通常采用高供高计，照明与动力负荷单独安装电能计量装置，变压器低压侧之间联络开关的安装可以起到防止低压故障的作用。同时，出于节省空间的考虑，可以选择大容量的变压器，达到减少变压器数量的目的。

4、建筑中主要设备的选择要求

根据防火要求，在选择建筑物中主要设备时，有以下几点要求：大容量的油浸电力变压器设备不允许出现在主楼内，不符合消防安全的要求。高层建筑物的高压开关柜，尤其是主楼地下层的高压开关柜，规定不能采用油开关，根据标准需采用真空开关手车式高压开关柜，并且要具有“五防”功能。（应急备用电源过去通常采用柴油发电机组，但随着科技水平的提高，燃气轮发电机已经在国外高层普遍使用，这种发电机与传统柴油发电机相比，具有重量轻、体积小、故障率低、反应速度快的优点，是应急备用能源不错的选择。

5、建筑物中变电所位置的选择

在高层建筑物中，用电量都很大，为了提高用电的安全性，达到环保节能的目的，在选择变电所的位置时，应坚持深入负荷中心的原则，减小供电距离，提高供电质量。

6、建筑物中电气照明系统设计

在高层建筑物的电气设计中，照明系统的设计是一个大的分支，每个楼层每个房间都离不开照明，在照明设计部分，需要考虑与完成的工作有很多如：照度计算、灯具布置、光源的选择、调光控制、灯具造型、照明配电线路等。要想得到艺术意境与节能、功能性的统一，可以选择高光效点光源，使建筑物装饰与照明设计相互配合达到完美统一。

7、高层建筑物的电梯设计

电梯时高层建筑物中必不可少的工具，电梯的种类有很多，按种类分有：普通客梯，高级客梯，服务梯，观景梯，货梯，消防梯、自动扶梯等多种；根据速度可以分为超高速梯、高速梯、快速梯和低速梯；根据电流可划分为直流与交流两类，设计人员在选择确定电梯的功能与台数时，需全方面考虑各种因素，电梯的造型与配置应与建筑物整体风格相协调，必须与总建筑师共同研究协商决定。

8、建筑物消防自动报警和自动灭火系统

高层建筑物中的消防系统的好坏直接关系到建筑物里的生命财产安全，是高层建筑物中电气设计至关重要的环节。现代高层建筑物中都配有自动报警灭火系统，它主要包括分区消防报警控制器、火灾探测器、消防中心及自动洒水灭火系统四个部分，实现了报警灭火的自动化。当火灾探测器检测到火灾信号，将信号传输给分区报警器和消防中心，分区消防报警控制系统接收到火灾信号，发出声光报警，相应区域的自动洒水灭火系统启动洒水系统灭火，消防中心接收到火灾信号立即组织人员撤离，并组织指挥灭火。

高层建筑物中的消防设计是一个复杂的问题，需要考虑的问题众多，涉及的学科范围广，虽然说自动灭火报警系统设计国内已经应用相当广泛，但还是存在一些漏洞需要注意：控制联动系统出错；报警点与显示不一致；报警系统误报率高；出现这些问题是在消防配电系统设计过程中可以避免的，有时候报警系统的启动时间会延误，那要考虑，在主电源出现故障不能供电时，报警系统是否会由主电源自动跳转至备用电源供电。有的建筑物虽满足要求采用两路电源供电，但在接线过程中，两路电源并不独立，一旦出现问题，两路电源都没有办法正常供电。在进行高层建筑物的电气设计时不管是消防设施设计单位还是工程实施单位，都应该严格要求自己，建立自身机制，严格按照国家相关技术规范设计施工，层层把关。同时，公安消防机构要加强监督管理机制，制定严格的专业审核和技术审核机制，及时发现问题，解决问题，及时消除消防安全隐患。

9、高层建筑物电气设计中的防雷与接地

传统的高层建筑物防雷系统的设计，有避雷带和避雷针两种，现在又诞生了放射性避雷针和消雷器。这两种避雷方法在理论上一直备受争议，但在实际应用中却得到了不少应用，现代高层建筑因为采用了钢筋混泥土结构，楼板与墙壁的连接十分可靠，那么防雷技术的重点就放在了金属线的接地上，现代防雷技术采用了混合接地系统，电气设备的保护接地、工作接地、防雷技术的接地有效的融为一体。接地电阻通常在一欧姆以下，按最小的要求而定。

四、高层建筑物电气设计中的节能措施

1、电气设计中照明系统的节能措施

我国每年消耗在照明上的电量数额是巨大的，占到全国发电总量的百分之十二左右，由此可见，从照明系统入手，采取节能错有很大的潜力。在具体设计中有几个方面可以考虑：使用高效光源，在工业厂房、体育馆等场所，使用的光源多，能源消耗量大，使用高强度的气体放电灯如金属卤化物灯、高压钠灯，可以起到节能的作用。而在商场、图书馆、教室、办公楼则适合采用直管荧光灯。紧凑型荧光灯则可以替代传统的白炽灯用于旅馆、走廊、家庭照明等。采用合理的控制方式，走廊、公共卫生间的灯，如果采用传统的开关控制方式，就会因为很多人忘记关掉开关而造成能源浪费，现在有很多开关都为节能发挥着重要作用，如光控开关、延时开关、电子调光器、感应式开关、声控开关等。选择合理的照明方式，利用建筑物的结构合理设计实现自然采光是最环保的节能方式，同时也可以利用一些集成装置采光，如目前广泛应用的太阳能灯，这样，既满足了照明要求又节省了能源。

2、电气设计中监控系统的节能措施

高层建筑物中的监控系统是必不可少的，用它可以实现建筑物中的各种设备的监视、控制，对供配电系统、采暖、给排水系统、空调系统、电气照明系统、通风等进行监视、控制，其作用是一方面保证了设备和人员安全，一方面随时掌握系统的运行状态还节约了能源。但是对空调通风系统、供暖系统的研究发展空间还很大，电气设计人员应继续努力发展潜能，取得更大的成果。

3、电气设计中供电系统的节能措施

变压器在高层建筑物的配电输电领域有广泛的应用，然而由于它的运行时间长、容量大、数量多，能量损耗也相当大，存在着很大的节能潜能，为了节省能源，选择变压器时，尽量选择负载率设计在百分之八十左右的变压器。电动机与排水、暖通等设备是配套使用的，采用变频的方式，使负载的变化与调节转速达到统一亦可以起到节约能源的作用。

五、高层建筑电气规划的安全性

1、电力供应。电力在如今建筑中占有重要作用，没有了电，建筑就会处于瘫痪状况。确保建筑电力的安稳供应是确保居民正常生活得基础。因而，为了确保供电可靠性，现代高层建筑最少应有两个独立电源，详细数量应依据负荷巨细及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电，互为备用。此外，还须装设应急备用柴油或燃汽轮发电机组，需要在15秒钟内主动康复供电，确保事端照明、电脑设备、消防设备、电梯等事端用电。关于高压开关柜应根建筑标准，选用具有"五防"功用的真空开关手车式高压开关柜。关于电力变压器，依据防火需求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器。关于容量低压配电屏的出线，应做成手车式。

2、电气设备的接地。如今建筑中存在电脑、电视、冰箱等很多电子设备，电子设备通过维护接地体系的重复接地与共用接地体相连，为确保人员安全，此共用接地体的电阻不应大于1Ω。

3、建筑消防操控。建筑消防规划指火灾主动报警救活体系.包含火灾探测器、分区消防报警操控器、消防中间和气体主动喷发救活及主动浇水救活体系等四个部分，完成报警救活主动化。

其中，宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护，意图是火灾发生后可以坚持消防线路的正常运用，确保信号、命令得到有用的传输。消防水泵的操控尤为重要，为且确保安全，消防水泵的操控应设置两路：一条由引至消防水泵操控柜；另一路则引至消防操控室。

结束语

建筑电气的建设逐渐向自动化、节能化、信息化和智能化方向发展，这些方面必然对电气设计有许多新的要求，使建筑电气的设计业务范围不断扩大，技术要求越来越高。一个设计的合理性直接影响电气设备的成本，以上只是讨论了较大系统方面的影响，而在实际的细部设计中还有许多值得探讨的关于更安全、更可靠、更好的节约成本的问题，只有经过仔细的设计，根据实际情况，即为将来发展留出裕量又节省投资，这样才是一个合理的设计。

参考文献：

[1]常乐民.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].科技致富向导，2012，（36）.

[2]张敬涛.浅谈高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].中国新技术新产品，2011，（22）.

[3]邓崇金.试论高层建筑电气设计的主要内容与节能原则[J].科技致富向导，2011，（13）.

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