高层建筑电气设计的主要内容及节能原则

陈桂江

（天津中发机电工程有限公司天津300392）

高层建筑电气设计的主要内容及节能原则

陈桂江

（天津中发机电工程有限公司天津300392）

城市化进程的逐渐加快，高层建筑越来越多地出现在人们的生活之中，成为城市至关重要的一部分，与一般的楼层建筑不同，高层建筑对于电气系统的需求格外的高。因此也就决定了在高层建筑电气系统的设计中，要针对高层建筑本身的需求进行专门的设计，确保高层建筑在电力方面的正常运转。此外，为了响应国家可持续发展的号召，为了构建和谐社会，在进行电气系统的设计时，还应充分考虑节能环保方面的应用，为国家节能减排事业贡献力量。

高层建筑；电气设计；节能原则

1 高层建筑电器设计的主要设计内容

电器设计是一项非常复杂的工作，随着人民生活水准的不断提高，电器设备种类以及组成上的也在逐渐复杂化多元化。在高层建筑中，由于需要满足人们对于生活中不同方面的需求以及建筑本身功能的要求，在高层建筑中对于各种电气设备，如：照明设备、消防设备、制冷设备、排水设备、空调设备等都需要进行设计，对于整体的设计理念，在根据建筑本身功能上的要求以及国家的相关规定和基本设计原则等等基础上表达出设计者对于电力系统的设计构想。因此设计者在进行高层建筑电气设计的过程中，除了基本的电气设计原则外，还要对电力的符合情况、建筑用途以及对应的用电需求、不同的配电方式进行合理的选择设计，在最大的限度内，满足高层建筑中日常的使用与维护。

1.1 负荷的计算

电力负荷的计算是整个高层建筑中电气设计的基础工作，在对高层建筑的用电负荷进行整体又细致的计算和分析后，才能根据所得的结果进行很好地设计，才能根据所得出的数据进行电力设备的选择和相关管线等建材的选型。目前，负荷密度法和需要系数法是常用的两种电力负荷计算方法。

1.2 高层建筑电气设备的供电的选择

在供电方面，由于高层建筑中所需供电较为庞大，在对高层建筑电气设计时还要考虑到供电的稳定性对于建筑内人员安全等方面的影响，因此在一般的情况下，高层建筑电气设计的供电方面都会选择两个或两个以上的独立电源来进行供电。供电时电源独立进行，同时对高层建筑进行供电，当一个供电设备发生故障停止断电时，其他供电设备就会成为故障供电设备的备用电源，替代其进行工作。而当所有供电设备都发生故障，或因其他原因停止供电时，高层建筑内部还会有足够功率和数量的才有发电机替代供电设备进行工作，维持电梯、照明设备等一级负荷供电的工作，保障高层建筑中人员的生命财产安全。

1.3 高层建筑中供电配电设备的选择和变电所的选址

在高层建筑中，由于需要供电配电的设备的种类繁多，包括变压设备、消防供电设备、低压供电设备以及高压供电设备情况复杂。对这些设备进行设计选择时，应格外注意用电安全方面的考虑，对于不同的设备，选择不同的开管模式，并配备足够的防电防火设备和器材，注重在电气设备使用方面的安全。变电所的选择，则是根据上述供配电设备的位置分布情况以及安全上的考虑进行的选择，保证电力系统中，电流和电压的变换和集中分配。从安全的角度考虑，变电所还需要有电压调整、对电力系统中节点和电路中电压、电流方向的控制以及主要电线管路和电气设备方面的保护。目前高层建筑主要应用电力变电所与牵引变电所两种，不仅能保证用电的安全，还能减少电力方面的损耗更好地节能环保。对于变电所位置的选择，不仅要参考安全方面，更应从便利、节能多个角度进行考虑。

1.4 照明系统的设计

照明系统是一个高层建筑或者说对于所有的建筑来讲都是不可或缺的。在照明系统的设计上，除了一般的电路设计外，还要考虑到灯具方面的使用、光源的合理利用、光照强度的控制和安全环保等因素。在灯具的具体设置上，除了满足基本功能和节约能源外，还要考虑到灯具是否能融入到建筑本身的大环境中，是否能具备一定美化环境的作用，合适的灯具选择决定了在照明方面是否能凸显出建筑本身所具备的美感，甚至通过灯具和光照的相关设计还能在一定程度上满足人们对于感官享受的追求。因此，在进行照明系统的设计上，要尽可能地控制好灯具、光源和照度的关系，尽可能合理的设计出符合建筑功能需求的照明系统。此外，还要考虑到对于环保方面的影响，争取在照明方面营造出一个即可以给使用者带来舒适享受，又能节能环保的照明系统。

1.5 高层建筑的防雷系统与接地系统

防雷系统设计对于现代高层建筑而言，也是相当有必要的。目前，采取避雷针和接闪带的做法是我国的高层建筑防雷系统设计的传统做法，另外，近些年还出现了新型防雷技术，如消雷器和放射性避雷针。虽然在实际工程中这两种防雷技术都有较多的运用，但是关于这两种技术的理论还是存有一定的争议。现代高层建筑多为是钢筋混凝土剪力墙结构，墙柱的钢筋和各层楼板钢筋之间的连接非常可靠，因此各种金属管道的接地成为关键。对于现代高层建筑而言，一般均采用联合接地体的方式，设备的接地与防雷接地共用接地网。其接地电阻通常以诸种接地系统中要求接地电阻值最小的接地电阻值为依据，接地电阻值不应大于1欧姆。一般情况下建筑本身的钢筋等自然接地体已能满足接地电阻值的要求，但是为了均衡电位，提高接地系统的安全性，更好的达到接地电阻值得要求，通常需要设水平的人工接地体，将建筑物的基础连接成接地网。

1.6 电梯系统

电梯是高层建筑中必不可少的一部分，需要合理的确定电梯的数量和功能。按照电梯的使用功能划分，可分为客梯、观光电梯、消防电梯、货梯、自动扶梯等多种类型；按照电梯的速度划分又可分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按照电流划分又可划分为交流电梯和直流电梯。设计人员的任务就是要合理的确定电梯数量和决定电梯功能，而电梯的具体配置和造型，必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究才能确定。

2 高层建筑的电气节能环保设计

目前，我国大力提倡节能减排，因此节能环保的原则，对于高层建筑中电气设备的设计，同样应该遵循。在各种供配电器材的选择上、在供配电线路的路由选择上和建筑照明的灯具选择和控制方式上应该做到节能环保。

2.1 供配电器材方面的节能环保设计

高层建筑要实现其节能目标，应该选择节能型变压器，并合理地选择变压器的容量与数量，使得变压器的负载率处于最佳，最大程度地节省耗能。选择低损耗的电器元件。高层建筑的无功补偿方式为变压器高压侧高压自动补偿和变压器低压侧集中补偿，避免无功消耗。

2.2 供配电线路方面的节能环保设计

在高层建筑供电线路节能环保方面，变配电站要深入或接近负荷中心，减少供电距离，缩短电缆线路损耗，达到减少电能消耗和节省线材的目的。应该选用电阻率较小的电缆电线来进行供电。根据负荷等级及负荷大小，选择适当的供电方式，对于大功率用电设备供电时，应该选择树干式供电。同时还应注重导线的质量和选型，选用高质量的电缆以减少能耗。

2.3 建筑照明方面的节能环保设计

高层建筑的照明设计方面，灯具不得采用高能耗的灯具，并进行合理的灯具布置，不应超过相关规范的照明功率密度值，否则会造成电能的浪费。同时应对天然光充分的进行利用，使自然光与灯具相结合。灯具的控制方式同样是相当重要的，需要合理选择灯具的控制管理方式，可以采取分区控制、根据照度自动控制、按照时间控制等控制方式，最大限度达到节能的目的。

2.4 节能环保方面的整体控制

在高层建筑电气节能设计的过程中需要在整体建筑功能需求的基础上找出与其自身功能运行发挥不相关的能耗，然后根据相关的设备运行情况，来制定针对型的节能措施与方案，最大限度的达到节能环保的目的。

[1]刘华普.试论高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].商品与质量，2016（19）.

[2]施丽娜.简析高层建筑电气设计的主要内容及其节能原则[J].科学与财富，2016（12）.

[3]梁桂宁，隋红霞.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].房地产导刊，2015（27）.