高层建筑电气设计与节能探讨

孙 宇 魁

(山西省华城建筑设计公司，山西 太原 030013)

高层建筑电气设计与节能探讨

孙 宇 魁

(山西省华城建筑设计公司，山西 太原 030013)

阐述了高层建筑电气设计的特点及主要内容，根据建筑电气设计的节能原则，提出了高层建筑电气设计的节能措施，为今后高层建筑的电气设计提供了有效的参考依据。

高层建筑，电气设计，节能，配电系统

0 引言

高层建筑的整体施工与设计都具有比较高的要求。尤其在当下绿色环保理念的倡导下，高层建筑的设计和施工应该坚持环保节能的原则，引领建筑行业的发展。高层建筑的电气设计要求设计人员需要结合具体建筑物的特点，进行科学合理的电气规划设计，在整个设计过程中采取有效措施，保证电气设计的合理性和科学性。

1 高层建筑电气设计的特点

高层建筑的电气设计一般包括电梯设施、制暖和制冷设施、排水设施等方面的内容。一般情况下，高层建筑的使用功能不同，对电量的损耗存在较大的差异，其具体的电气设计也会不同。但总体来讲，高层建筑的电气设计中，由于电量的损耗较大，在整个电气设计的过程中，还要考虑到电梯、应急照明等设施的独立电源控制问题，防止紧急情况的发生[1]。

2 高层建筑电气设计的主要内容

高层建筑的电气设计是整个建筑工程的重要内容，随着现代化设计的不断扩大，在高层建筑的电气设计中要考虑更多的因素，确保设计的合理性和科学性，使得整个电气设计具有安全性和可靠性。一般来讲，高层建筑的电气设计包括选择合适的供电电源和电压、设置合理的配电系统、选用恰当的电气设备等三个方面的内容。

2.1 选用合适的供电电源和电压

高层建筑的面积普遍较大，楼层较多，因此，在其庞大的建筑系统中，要设置两个或两个以上的独立电源，只有这样才能保证整个建筑的正常用电。一般情况下，高层建筑中的大多数电源都会用时供电，而且会有备用的电源[2]。在当下的很多高层建筑中，也存在没有发电机组，但在停电的情况下，也会自发的进行供电，例如照明、电梯设备、消防设备等方面的正常供电。相关的高层建筑设计规范和标准规定，高层建筑的标准电压等级要达到10 kV，在具体的电气设计过程中，要根据实际情况对具体的电力

负荷进行仔细的计算，确保电力设计的合理性。

2.2 设计科学的配电系统

高层建筑中的供电异常复杂，通常情况下会按照国家的标准电源进行同时供电(具体标准详见表1)，采用母线进行高压的分段，能实现整个电压的自动切换。电力设计中配电系统的计费一般采用高供高计，会配置相应的计费电度表。结合具体的供电方式选择采用两种电价法，使供电计费逐渐合理化[3]。要将高层建筑的单台变压器的容量控制在1 000 kV·A以上，对于容易发生电流短路的现象，则可以使用联络开关，对电流的输送进行有效的控制。

表1 低压配电系统以及其适用的范围

2.3 选择恰当的电气设备

众所周知，在高层建筑中一般设置的电气设备较多，具体包括低压配电屏、电力变压器、高压开关柜、应急发电组、照明系统等。高压开关柜一般会采用真空开关的手车式开关柜，将配电设备安置在地下室，使其具有一定的稳妥性。使用抽屉式的方式来设计低压配电屏，然而对于大容量的开关要使用手车式的方式进行设置。对于电力变压器，要避免油浸电力变压器的使用，预防火灾的发生。在建筑应急发电机组中，燃气轮发电机的应用较为广泛。在电气设计的过程中，要选择恰当的电气设备，根据实际情况调整好照明光源的设计方案，优化整个电气设计。

3 高层建筑电气设计的节能原则

在人口急剧增加，工业快速发展的背景下，能源的消耗逐渐扩大，能源危机步步逼近。在建设环境友好型、资源节约型社会的理论指导下，我国各行各业的发展都提出了环保节能的口号，特别是对电能的节约。建筑电气设计中的节约原则可以指导电气设计的整个方案实施，使整个高层建筑的电气设计更加科学合理。高层建筑电气设计的节能原则有以下三点。

3.1 保证高层建筑的各项功能

具体的电气设计要满足照明的亮度、色温等指标，对空调的温度也要进行适当的调整，使其达到舒适的状态。满足各方面运输通道的畅通，对具体的工艺要求，如娱乐场所的电气设施、展厅的工艺照明和日常的电力用电都要进行合理的安排和设置，保证其功能的正常使用[4]。另外，高层建筑中的电气设备较多，具体的功能使用在不同的情况下，会具有不同的特点，要能够保证在任何情况下，必要的电气设备的功能都要得到完善，确保整个电气设计的安全性和可靠性。

3.2 综合考虑实际的经济效益

高层建筑的电气设计节能要按照国家的相关标准，考虑具体的经济效益。不能因为节能的需求，而忽略一些必要的设计标准，造成不安全事故的发生，消耗大量的投资，一定程度上增加了运行的费用。另外，应该加大对部分节能之外的投资，在较短的时间内将节能消耗的费用进行回收。

3.3 节省无意义的能量消耗

高层建筑中需要消耗大量的能源，才能保证日常的各项运转。在这过程中，很多能源的消耗是没有实际意义的。因此，为了避免这种无意义的能源消耗，要对高层建筑中的能耗情况进行调查，并做出详细的记录，对细节性的能耗进行科学的管理，尽量消除不必要的能源消耗。另外，可以采用先进的科学技术进行电气设计，减少能源的消耗。但降低能源消耗的前提是不影响高层建筑物中的任何一项功能。

4 高层建筑中电气设计的节能措施

了解高层建筑中电气设计的特点，明确整个电气设计的主要内容，为高层建筑的电气设计提供有效的参考。在节能环保理念的倡导下，高层建筑的电气设计也力求通过坚持一些节能原则，寻找电气设计的节能措施，创建资源节约型的高层建筑电气设计理念。根据笔者多年的经验，提出以下高层建筑中电气设计的节能措施。

4.1 对配电体系与无功补偿装备进行节能设计

根据高层建筑中的电气设施特征以及配电体系的总体设计要求，对配电体系进行合理的设计，要将荷载中心与变配电所的距离拉近，在节约电缆材料的同时，也能有效降低电能的耗费，通常情况下，设计人员可以对变压器的数量或容量进行合理的选择。由于变压器会随着气候的变化而出现一些相应的变化，因此，可以依据这样的特点，来减少电能的耗费，使整个电气设计具有节能的作用。

4.2 提升供配电系统功率因数的措施

首先，要想不断提升供配电体系功率因数，就应该提升自然功率的因数。并将通过调整工艺流程，来完善和改进设备的运行情况，运用同步电动机从而实现电力变压器轻载运行。

其次，在设计的过程中，设计人员根据实际需求，进行调整和侧重设计。可以通过在设备中使用并联电容器和人工补偿等补偿设施来减少无功功率的耗费[5]。也可以在设计中应用集中补偿和高低压柜封三补偿的设计方式来减少无功功率对配电系统的耗费。

最后，可以在设计中应用提升电动机工作成效与功率因数的原理，来实现电动机的节能设计，从而有效的提高电动机的总体工作成效，并降低电能损耗。

4.3 有效降低电气设计中的线路电能损耗

在高层建筑的电气设计中，线路的电能损耗是极为重要的方面，需要根据机器的长度、发热情况、电压等等情况，优化线路电能的耗费问题，选择低压的线路截面，从而有效地减少线路的电能损耗。在具体的布线过程中，不要走弯路，或者是回头路，应该将荷载的中心和变压器相互靠近，拉近供电距离，从而减少线路的能量消耗。

除此之外，设计人员在设计的过程中，要尽量增加导线的横截面，使用较长的电路来确保稳定的载流量和电压。可以在降低线路能耗费用的过程中，使火灾发生的系数降低，提升高层建筑电气设计的整体供电质量，达到节能环保的目的。

5 结语

在现代化的高层建筑电气设计中，要掌握具体的设计内容，对节能设计方面的措施进行不断的优化，促进高层建筑电气设计的不断发展。

[1] 刘秉清.高层建筑电气设计及节能措施.通讯世界,2015(5):116-117.

[2] 王湘红,覃德金.高层建筑电气设计与节能.中国房地产业,2015(9):159.

[3] 常乐民.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则.科技致富向导,2012(36):229,257.

[4] 陈奇兵,岳 辉.高层建筑电气设计的内容与节能探讨.门窗,2012(10):61-64.

[5] 李文会,李启林,杨殿玉.浅谈高层建筑的电气设计与节能.农村电气化,2013(S1):100-101.

Discussion on high-rise building electrical design and energy saving

Sun Yukui

(ShanxiHuachengArchitecturalDesignCompany,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics and main contents of high-rise building electrical design, cleared the energy saving principles of building electrical design, combining with the practical experience, put forward the energy saving measures of high-rise building electrical design, provided effective reference basis for future high-rise building electrical design.

high-rise building, electrical design, energy saving, distribution system

2015-09-18

孙宇魁(1984- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0191-02

TU855

A