高层建筑电气设计中的节能与避雷问题研究

摘要:能源问题越来越严重，成为当代社会的一个严峻的问题。同时，高层建筑耗能浪费的现象也是一个迫在眉睫的问题。然而随着近几年人们物质生活质量的提升，对高层建筑的需求越来越多，所以，对高层建筑的节能设计也成为当代的一项重大课题。与此同时，还有一个重大问题，高层建筑高度比一般建筑物高，遭受雷击的可能性较大。因此，高层建筑的防雷装置设计问题，应引起建筑电气设计人员的足够关注。

关键词：高层建筑；电气设计；节能；避雷；问题研究；解决措施

中图分类号：TU855文献标识码： A 文章编号：

引言

高层建筑越来越多, 也逐渐为人们所认可, 但是高层建筑电气设计质量保证是比较复杂的一个课题, 所以高层建筑耗能浪费的现象也是一个迫在眉睫的问题，同时对于高层建筑的避雷问题也不容忽视。本文介绍高层建筑电气设计中的节能与避雷问题。

1 高层建筑节能和避雷设计的原则

1.1高层建筑电气设计中节能的原则

高层建筑电气节能应坚持以下 3个原则:

1.1.1应满足高层建筑物的使用功能, 即满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适卫生; 满足上下左右的运输通道通畅无阻; 满足特殊工艺要求, 如游乐场所的一些游乐设施的设备用电, 展厅的艺术照明及动力用电等。

1.1.2节能应按国情考虑实际经济效益, 不能因为节能而过高地消耗投资, 增加运行费用。而是让该部分增加的投资, 能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。

1.1.3节能的着眼点, 应是节省无为损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的, 再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路的有功损耗都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量, 采用先进技术成果使其能耗降低。因此，节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

1.2高层建筑电气设计中避雷的原则

1.2.1要对建筑物所处的地理位置、地质结构、外部环境和气象条件等有所了解，掌握建筑物的建筑面积、层数、高度和用途。其次，综合考虑建筑物的各方面因素，预计建筑物的年雷击次数，按照《建筑物防雷设计规范》( GB50057－94 2000 版) 中的规定，对建筑物的防雷类别进行确定，对于预计年雷击次数达不到三类防雷的建筑物来说，要从以下两种情况考虑: ( 1) 建筑物是否是公共场所，如大型的商场、超市、电子商城、学校和医院等，如果出现以上项目要按照三类防雷建筑物设计。

1.2.2考虑建筑物内部是否包括信息系统。《建筑物防雷设计规范》( GB50057－94 2000 版) 中规定: 在没有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其他建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。在要考虑屏蔽的情况下，防直击雷接闪器宜采用避雷网。

1.2.3认真查看电气的设计方案是否符合建筑物的防雷设计，如果防雷分类错误将使防雷图纸发生重大改动。

2高层建筑电气设计中的节能与避雷问题的解决措施

2.1减少线路损耗

2.1.1尽量减少导线长度。在设计中，低压柜、配电箱出线回路尽量走直线，不走或少走回头线。变配电所应尽可能靠近负荷中心。低压线路的供电半径不宜超过 200 m，大负荷密集地区供电半径不宜超过 100 m，中负荷密集地区供电半径不宜超过 150 m，小负荷地区供电半径不宜超过 250 m。这样可以减少电缆（线）长度，实现供电距离最短。

2.1.2增大导线截面积。对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，应加大一级线缆截面。这样增加的线路费用，可在减少年运行费用中得到补偿，估计在 2～3 a 内可收回。

2.1.3在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以减少主干线缆的长度。对面积大的高层建筑，应将电气竖井尽可能设在建筑物的中部（或两端），以便减少水平线缆的敷设长度。

2.1.4将负荷进行归类。除对计费有要求的负荷及消防负荷外，普通负荷（如空调机、新风机、电热水器等）应由一条主干电缆供电，这样既便于消防电源切非操作，又可在非空调季节使用同样大的干线截面传输较小的电流，从而减少线路的损耗。

2.2选用高效节能的照明灯具

灯具是除光源外的第二要素，而且不容易为人们所重视。如在民用建筑和一部分工业建筑中选用灯具时，往往处理不好灯具效率与装饰性的关系，过分地强调了灯具的装饰性能，而忽视了灯具的效率和光的利用，既浪费了能源，又得不到良好的照明效果。所以在设计时，应首选高效灯具，如对高强度气体放电灯、开敞式灯具效率≥75％，格栅或透光罩灯具效率≥60％；对低压荧光灯、开敞式灯具效率≥75％，透光罩灯具效率≥65％，格栅灯具效率≥60％；以上灯具均应使用高效节能的镇流器。

2.3采用合理的照明控制方式

2.3.1公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门庭等照明要采用集中控制并按建筑使用条件和天然采光状况，采取分区、分组控制措施。

2.3.2体育馆、影剧院、候车厅等公共场所要采用集中控制并按需要采取调光或降低照度的措施。

2.3.3宾馆的客房要设置节能控制的总开关。

2.3.4居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明要采用光控开关。

2.3.5每个照明开关所控灯具的数量不宜太多。

2.3.6照明场所设有多列灯具时，要按下面的分组控制：所控灯列与侧窗平行；生产场所按车间、工段或工序分组；电化教室、会议室、多功能厅、报告厅等场所按靠近或远离讲台分组。

2.4防雷与接地

现代高层建筑的防雷设计, 除采用避雷针和避雷带的传统做法外, 近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用, 但在理论上一直是有争议的。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙, 与楼板的连接是十分可靠的。关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地, 都是合在一起的, 组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定, 通常是在 4 欧以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。

2.5合理布线

合理布线是为了使防雷技术获得更好的效果。现代建筑和电视、电话、照明等电器的管线息息相关，在进行防雷设计时必须把这些因素考虑在内。为了保证接闪时这些管线免受影响，我们要遵照下面的做法: 首先要把这些管线放在金属管内，实现屏蔽; 其次，要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心，缩小电磁波感应的范围。

结束语

解决掉高层建筑节能问题将是一项重大收获。但是在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的。在此同时，电气设备在建筑物中的使用越来越广泛，尤其在高层建筑中，受到雷击的概率也大大增加。因此，加强对高层建筑电气设计中防雷技术的探索已经非常必要，我们的电气设计人员要积极学习国外防雷设计经验，不断丰富国内防雷设计方面的漏洞。

参考文献

[1]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施———节能专篇电气[M].北京：中国计划出版社，2007：25- 58.

[2]李宏毅.建筑工程电气节能[M]. 北京：中国电力出版社，2004：59-132.

[3] GB50011-2001,建筑物抗震设计规范[S].

作者简介：周威光，男，吉林省白山市，吉林省林业勘察设计研究院助理工程师，研究方向：建筑电气