现代城市高层建筑电气设计的要点研究

俞珙政 华汇工程设计集团股份有限公司

1 前言

在城市化进程不断加快的背景下，现代城市中高层建筑越来越多，高层建筑虽然在应用中具备明显优势，也是现代化城市的重要表现，但是前期构建难度同样也比较大。电气系统作为现代城市高层建筑中不容忽视的关键组成部分，在高层建筑应用过程中发挥着极强的作用价值。因此，需要做好相应设计工作，借助于合理可行的高层建筑电气设计方案，对后续电气系统的布置加以指导，最终使其发挥出应有价值。基于此，应该对现代城市高层建筑电气设计工作引起高度重视，要求在明确基本设计原则的同时，围绕各个设计要点规范处理，避免该环节出现的异常问题。

2 现代城市高层建筑电气设计原则

2.1 安全性原则

现代城市高层建筑电气设计，首先应该遵循安全性原则，只有确保高层建筑电气系统安全有序的运行，才能够使其发挥出应有作用，解决根源性问题。因为高层建筑电气系统具有的复杂性以及特殊性，在运行过程中存在较多的安全隐患，这些安全隐患的重要来源就是前期设计工作。高层建筑电气设计方案不合理，存在较多的隐患，在后续电气系统安装施工后，必然会带来诸多安全威胁，极易对高层建筑电气系统造成不利影响和危害。

在高层建筑电气设计中，需安装大量的电器设备以及线路，如果有明显的防雷接地处理不到位现象，很可能在后续应用中使电气设施受损，同时也增加了人员伤亡的概率。因此，前期设计工作为高层建筑电气设计中积极关注的核心问题，将安全性作为首要设计原则至关重要。

2.2 功能性原则

现代城市高层建筑电气设计工作还应该遵循功能性原则，确保电气系统在后续运行中满足高层建筑的使用要求，避免在功能价值方面产生不利影响。高层建筑电气设计人员，应该首先了解各项具体要求，尤其是建筑物的正常使用需求，以规避可能出现的功能欠缺问题。

随着现代城市高层建筑整体复杂性的提升，同样也面临着较多的功能要求，比如照明功能、暖通功能以及消防功能等，需充分考虑以使相应功能满足人们的正常需求，解决功能欠缺带来的危害。要求电气设计人员具备全面性和综合性意识，兼顾各种功能需求，以此更好地发挥电气系统的应有价值。

2.3 节能性原则

节能要求，是为了减少原有高层建筑电气系统运行中各类能耗损失问题，优化整个高层建筑的节能效益。现阶段，高层建筑电气系统的复杂性较为突出，涉及的电器设备以及系统均比较繁杂，因此会消耗大量的电力能源。但很多电力能源并未被应用到高层建筑中，反而被无端消耗掉，需要重点关注，力求采取适宜合理的策略予以优化处理，切实提升相应节能效益。

针对当前高层建筑电气系统设计中面临的新要求，设计人员应具备较高的节能理念，进而采取新型设计方式以及新型技术手段，逐步推动电气系统的优化发展。

2.4 协调性原则

现代城市高层建筑电气设计工作还需重点考虑协调性原则，以促使整个高层建筑电气系统具备理想的协调性，避免因为相互之间的冲突问题带来危害。基于这种高层建筑电气设计协调性原则的践行而言，设计人员首先应重点考虑总的布置要求，使高层建筑电气系统的各个构成部分较为协调有序，避免出现严重干扰或者混乱现象。

比如，对于照明系统以及消防系统中的应急照明，需在电气设计中加以高度重视，避免因为理念混乱或者设计不规范，影响到后续运行效果。此外，对于高层建筑电气系统中涉及的电力线路，设计人员须高度重视，确保所有线路协调有序，避免因为线路之间的交叉混乱，影响到整体运行效果。

3 现代城市高层建筑电气设计要点

3.1 电力负荷计算

在现代城市高层建筑电气设计中，要重点关注电力负荷的准确计算，使电力供应稳定可靠，规避可能出现的严重病害问题。在电力负荷计算中，设计人员面临着较高难度挑战，容易因为考虑不全面或者计算方法不当，出现电力负荷计算结果的偏差问题。

为了达到较为理想的电力负荷计算效果，首先应依据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》，参考其中的相关规定和要求，避免在电力负荷计算中出现较为严重的偏差问题，以此优化最终计算结果的合理性和可行性效果。

具体到电力负荷计算方法的选用上，负荷密度法以及需要系数法都是当前比较常用的方式，电气设计人员应结合不同现代城市高层建筑项目，采取适宜合理的方式，保障电力负荷的计算准确合理，确保高层建筑电气系统的稳定运行。

为保证计算准确度，电气设计人员应采用科学合理的设计方法，借助先进电气设计手段，降低该项工作难度，避免因考虑不全面或者计算方面的错乱问题，影响到最终结果的可靠性，尤其是当前越来越受重视的三维立体设计技术，更应该予以高度重视。

3.2 供电电源设计

现代城市高层建筑电气设计工作，还应考虑供电电源的优化设计，使供电稳定可靠，解决因为供电不稳定或者供电短缺出现的异常问题。因为现代城市高层建筑电气系统对于供电提出的要求较高，尤其是对于消防系统以及弱电系统等要求较为严格的部分，一旦在供电电源方面出现偏差问题，势必会影响到最终整体运行效益，极有可能导致严重的危害。

在高层建筑电气设计中选用供电电源时，市政供电是重要的来源，也是满足高层建筑电气系统正常运行的基本供电电源，保证电力线路的接入准确合理，以此满足高层建筑电力系统的用电需求。

在此基础上，现代城市高层建筑中很多电气系统组成部分往往都需要具备两个独立电源，这也需要电气设计人员能够恰当选择运用备用电源，以确保相应供电电源的运行稳定可靠，保障电气系统得以安全稳定运行。

当然，对于两个独立电源之间的切换设计同样也要高度重视，要恰当选择适宜合理的双电源自动切换开关，以便当正在使用的电源无法正常供电时，自动转变为备用电源供电，由此形成较为理想的安全保障效果。常用双电源自动切换开关如图1所示。

3.3 变压器设计

现代城市高层建筑电气设计工作还须考虑变压器的优化运用，这也是顺利完成高层建筑配电工作的重要手段，避免因为变压器的选用不合理出现严重隐患。另外，还应考虑整个高层建筑的用电需求以及供电状况，进而选择相匹配的变压器设施，使其可以顺利完成变配电任务，为高层建筑的稳定可靠供电提供有力支持。

在变压器设计选用中，电气设计人员应首先明确供电电压值，一般高层建筑供电均选用10kV电压，确定变压器的输出电压值，进而结合供电电压予以确定具体型号，保障变压器在应用后发挥出理想作用。

在选用变压器时，除了要考虑其功能性以及稳定性要求外，还要从节能效益入手，综合分析高层建筑电气系统中变压器的运行要求，在优先选择节能型变压器的基础上，保障其融入电气系统，有效控制功率因数，由此更好地提升整体运行节能效益。

3.4 配电线路设计

现代城市高层建筑电气设计中，配电线路设计也是比较关键的要点任务，一旦在配电线路方面出现严重偏差问题，必然会影响后续整个高层建筑电气系统的有序运行，甚至会埋下安全隐患。

为了确保相应配电线路的设计运行合理可行，电气设计人员要全方位了解整个高层建筑的用电需求，尤其是对于各个楼层存在的用电要求，需要精细化明确，使相应配电线路的布置恰当适宜，解决该方面的严重阻碍问题。

具体到高层建筑配电线路设计中，在平面设计方面不存在较高难度，尤其是对于各个楼层之间较为相似的高层建筑，更不容易出现偏差问题，且存在较为充分的布线空间，便于电气设计人员操作执行。但是对于高层建筑配电线路设计中的竖向设计任务，则往往面临着较高难度，因为可供选用的布线空间并不是很充足，且线路也较为复杂，极易影响到配电线路布置的合理性和可行性效果，需要电气设计人员予以精细化执行。

当然，为了优化配电线路设计效果，电气设计人员还可以恰当引入运用一些先进设计手段，比如BIM技术的运用就表现出明显优势，使所有线路的布置协调有序，且还能借助管线碰撞检测等方式，解决配电线路设计中存在的矛盾和冲突问题，应加以高度重视。BIM技术应用于配电线路设计如图2所示。

3.5 消防配电设计

在现代城市高层建筑电气设计中，需要高度重视消防系统配电设计工作，以促使消防系统的运行稳定可靠，能够时刻秉持理想的运行状态，以防因为配电不当出现的消防系统运行隐患。

在消防配电设计中，除了要重点践行双电源供电设计方案外，还需要加强管理所有消防系统中的用电设施，由此形成理想的供配电效果，避免因为供电不充分产生危害。对于当前消防系统中普遍应用的一些自动化设施，更需要加强关注配电设计方面，确保所有线路布置选择消防专用导线，且能够保证连接适宜合理，消防电气设计常用布线处理方式如图3所示。

4 结束语

综上所述，现代城市高层建筑电气设计工作的难度较大，为了有效提升电气设计效果，设计人员应该首先遵循安全性、功能性、节能性以及协调性等基本原则，进而围绕着各个主要电气设计内容予以优化处理，以此增强高层建筑电气系统运行效果。