高层建筑电气设计的主要内容及节能原则探讨

史雅娟

（山西省大同市建筑设计研究院，山西大同 037000）

0 引言

近年来，我国社会的进步让人们的绿色环保意识随之得到了增强。电气设计作为高层建筑施工中的重要组织部分。因电气设计与人们生命安全有着密切联系，所以，为响应绿色环保发展的社会理念以及保证自身安全，人们随之对高层建筑电气设计提出全新要求。主要可表现在：不仅需要提高电气设计质量，而且需要满足绿色节能要求。而这往往需要设计人员在具体设计时，对节能原则加以重视。针对该内容的探讨，本文首先将对电气设计概念进行阐述，其次再分别探讨电气设计的主要内容与电气设计的节能原则，以供参考。

1 高层建筑电气设计概念

一般情况下，设计主要指的是对一个概念的表达，然后根据对表达方式的确定，最后进行反复探讨与评估的过程。大致可将其分为三个阶段，分别是吸收、创新与构思。从一开始设计便要经历漫长过程，在设计中设计人员除了需要发散思维广度外，还需要拓展思路深度，尽可能在多种表达方式运用中选择出一种最佳的方案。只有这样才能在保证设计表现多样性的同时，让设计效果达到最佳状态。在高层建筑电气设计中，业主即是设计中的服务对象，又是建设施工单位的服务对象。所以，为响应国家在高层建筑电气设计上所提出的规章制度，设计师不但需要树立良好的服务意识，建立合作概念，而且需要具备敬业精神。只有这样才能做到提高高层建筑电气设计质量与效率的同时，让我国高层建筑在今后得到更好的发展。

2 高层建筑电气设计的主要内容

相对一般建筑而言，因高层建筑高度决定电气运行的特殊性。电气装置主要是在高层建筑内安装，所有这些都是由法律和法规规定的。主要分为动力屋、供电系统、照明系统、空调系统、电梯系统、防雷系统、消防系统、供水系统、接地系统等。电气设计和安装专业人员需要考虑几种不同的建筑接地系统的任何建筑物或结构。所有接地系统应符合当地规定。保护接地的目的是防止过高的冲击危险电压持续在非带电的可接近的电器导电部件上。它是通过将非活部件连接到接地电极或接地部分实现的[3]。因此，为增强高层建筑电气设计效果，保证高层建筑电气在今后得到稳定运行，就必须对电气设计中的内容有全面了解。目前，高层建筑电气设计中所包含的内容主要有：①负荷计算。负荷计算作为高层建筑电气设计中的重要部分。在电气设计中，设计人员首先需要做的就是对电力负荷进行科学计算，进而保证建筑中设备选择的精确性以及建筑的用电安全。通常情况下，设计人员可采用两种方法完成计算，其分别是符合密度与需要系数。总的来说就是，只有科学的负荷计算，才能为电气设计奠定良好基础，设计人员必须加大重视；②供电电源与电压。在高层建筑电气设计中，要想在保证建筑供电安全性的同时，保证供电的稳定性，就必须为高层建筑设计两个或者是两个以上的独立供电电源。供电电源数量的确认上应根据建筑电力负荷以及当地供电部门的供电能力进行确定。其次，在供电过程中应让两个电源同时进行供电，相互作为彼此的备用电源。最后，需要为高层建筑配置应急发电机组，保证在电力出现故障的时候，应急发电机组能够在15s 内自动恢复供电，避免影响人们的正常生活；③高压配电系统设计。设计人员应注重以下四点：a.在高压配电系统的设计上应根据建筑实际需求分别设置两个独立的10kV 电源一起供电；b.在设计的时候可应用高供高计为的计费方式。在低压侧设计上可应用计费电度表；c.需保证单台变压器容量均超过1000kVA，进而减少变压器台数的应用；d.通过对放射式系统的合理应用完成高压系统和低压干线的配电设计，必要时可根据楼层具体需求设计一个混合式的系统；④设备型号选择。由于高层建筑的变配电室通常设置在主楼的地下层，所以，根据有关规定不能选择开关，而需要按照高层建地下室的标准要求选择具有五防功能的真空开关柜。其次，需要根据防火需求选择电力变压器，在最大限度上避免主楼里面存在大容量的电力变压器。在选择低配电频的时候，因国外大都应用的都是抽屉式的结构，对此，根据我国高层建筑电气特点，在低压配电屏上应将其改成手车式。最后，我国以往采用的柴油发电机组已不再满足新时代发展需求，基于此，可通过引入国外的燃气轮发电机，增强应急处理效果，并降低故障发生率；⑤电气照明设计。光源选择、照明度计算以及灯光布置等均是电气照明设计中所包含的内容。由于照明设计和建筑装饰联系较为密切，所以设计时，设计人员需要注重照明设计与建筑装饰之间的配合，进而让建筑功能与艺术得到统一。在电光源选择上竟可能选择高光，进而才能达到高效节能效果；⑥节能设计。在节能设计上本文将从两个方面对其进行阐述。一方面，变电所位置的选择。由于高层建筑本身布局就存在有一定的局限性。因楼层数量通常比较多，所以，建筑的整个负荷运行都为分散状态。面对这一现象，要想降低电能损耗，就必须科学确定变电所的位置，尽可能减少大截面电缆的应用量。基于此，在变电所位置的确定上应让变电所靠近负荷运载中心，通常可将位置安排在地下室。当然，具体位置还应根据高层建筑设计实际情况选择，只有这样才能节省经济，实现高效原则。另一方面，变压器节能。由于变压器自身的运行现状同样会给电能消耗带来巨大的影响。对此，变压器的选择也很重要。首先可以根据高层建筑中的电气设备运行情况，确定变压器数量。其次，可在条件允许的情况下，选择节能型变压器。这一做法虽然一开始的时候需要投入大量资金，但今后运行起来将降低很多能耗。最后需要做好平时的维护与管理，减少变压器故障的发生概率；⑦消防自动报警灭火系统设计。消防自动报警灭火系统作为高层建筑电气设计中的一部分，自动报警灭火系统在其中的重要性不言而喻。对于火灾自动报警灭火系统来说，该系统包含的组成部分主要有火灾探测器、分区消防报警器以及消防中心等。在此过程中，探测器在其中的作用主要为探测高层建筑中的火灾信号，此时若探测系统探测到火灾信号，那么该系统将把该信号转变成电信号的形式输送到分区警报器或者是消防中心。目前，消防中心通常在此过程中发挥的作用为对整栋大楼的或者进行监控和指挥。总的来说，高层建筑电气方面有关消防用电的设计十分重要，再加上消防用电设计牵涉到了很多学科领域，所以其功能越多设计内容也就越复杂，因此必须对其加以重视。

3 高层建筑电气设计的节能原则

在人口数量不断增加、人们生活质量日益提高的今天，使能源消耗速度变得越来越快，采取措施节约能源已迫在眉睫。基于此，在高层建筑电气设计中，设计人员除了需要对电气设计内容加以重视外，还应做到遵循节能这一原则。具体可体现在四个方面：①需要满足建筑物的功能。首先，在设计高层建筑电气的时候，设计人员不仅需要对建筑的照明显色指数以及照明温色进行考虑，而且需要符合舒适性空调的问题与上下运输通道的流畅性。其次，应满足特殊工艺给予的要求。例如：娱乐场所的一些电气设备用电等；②需要满足实际经济效益。虽然国外高层建筑电气设计节能效果显著，但不能盲目跟风国外，而应该在考虑到我国发展实情以及经济效益的基础上进行设计。其次需要杜绝因节能而过高消耗投资的现象发生。最后要保证添加的这部分投资能在很短的实践里节能节约下来的运行费进行回收；③减少没必要的能源消耗。减少没有必要的能源消耗作为实现节能的关键。在此过程中，设计人员首先需要清楚哪些地方的能量消耗和建筑物功能发挥没有关系，其次需要在彻底了解清楚之后采取最合适的节能方案。针对这些问题，设计人员可通过对先进技术的应用降低能耗；④严格遵守我国给予的规范与行业标准。伴随着我国科学技术的进一步发展，高层建筑电气设计工作的开展随之具有一定的时代特性。电气设计中要想做到合理利用各种技术，就必须提高设计的综合水平。在高层建筑电气设计工作开展中，除了需要做到系统性的分析之外，还应注重对问题及成因的探讨，然后根据问题选择对应技术手段解决。以上就是高层建筑电气设计中需要遵循的四个节能原则，只有在满足这四种原则的基础上开展设计与施工，才能实现能源消耗的降低。

4 结束语

总而言之，高层建筑数量的日益增多，让电气设计随之显得尤为重要。通过上述对高层建筑电气设计内容与节能原则的分析可知，要想促进高层建筑今后的健康发展，在电气设计时就必须遵循技能原则，通过对电气设计中各内容的合理规划设计，采用节能建筑材料或者是产品。