高层建筑的电气设计内容和节能

摘要：叙述了现代高层建筑中电气设计的主要内容，如何提高高层建筑电气设计的质量和提高高层建筑的节能原则等问题。

关键词：高层建筑 电气设计 节能 消防

中图分类号：TU97文献标识码： A

近年来，随着我国经济的快速发展，城市建设标准提高了，土地利用价值增高了，城市建筑的高度也就越来越高了，越来越多的人也就走进了高层建筑，因此高层建筑的设计的质量和电气设计变得尤为重要，高层建筑的电气设计成为比较重要和复杂的课题。同时，高层建筑耗能浪费的现象也是一个普遍存在的问题。因此设计者必须要熟练掌握高层建筑电气有关的设计规范，才能避免问题的出现。高层建筑电气设计规范主要有《民用建筑电气设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》、《建筑物防雷设计规范》等。

一、高层建筑的定义：

超过10层的住宅建筑或高度超过24米的其他民用建筑定义为高层建筑。

二、高层建筑电气设计的主要内容

(1)负荷分级及供电电源要求 高层建筑中一般除住户用电外，其他公共部分用电及消防用电均为一、二级负荷，具体应根据建筑分类确定。为了保证供电可靠性，满足一、二级供电负荷要求，高层建筑至少应有两个独立电源或两回线路，具体做法应视负荷级别及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，根据负荷等级及当地要求还须装设应急备用柴油发电机组，要求在30秒钟内自动恢复供电，保证应急照明、消防设备、电梯等设备的事故用电。

(2)负荷计算 负荷计算可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，计算正确与否在设计中起决定性作用；负荷计算可采用单位指标法和需要系数法。

(3)低压配电系统（1）低压配电：高层建筑的低压配电系统应将照明、电力、消防及其他防灾用电负荷分别自成系统；对于容量较大的用电负荷或重要用电负荷，宜从配电间以放射式配电；（2）计费方式，计费大致分为三种，住宅电价、公共部分电价、商业电价；部分地区公共用电部分采用将照明与动力分开的两部电价法。

(4)主要电气设备选型（1）电力变压器。配电变压器选择应根据建筑物的性质和负荷情况、环境条件确定，设置在民用建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。（2）自备应急柴油发电机组。宜选用高速柴油发电机组和无刷励磁交流同步发电机，配自动电压调整装置。选用的机组应装设快速自启动装置和电源自动切换装置。

(5)电气照明设计 在进行照明设计时，应根据视觉要求，作业性质和环境条件，通过对光源、灯具的选择和配置，使工作区域或空间具备合理的照度、显色性和适宜的亮度分布以及舒适的环境。

(6)火灾自动报警系统 现代高层建筑的火灾自动报警系统，包括：火灾自动报警和消防联动控制，实现报警灭火自动化。控制中心对探测回路进行巡测，当某一探测区域内着火，该处的探测器采集到现场信号，并立即把信号发回控制中心的控制器，控制器将此信号进行判断，若确认着火，控制器则向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播。

(7)防雷与接地 高层建筑防雷是依据法拉第笼原理采用笼式防雷系统，就是将建筑物屋面避雷网（带）、引下线和接地装置三部分联结成一个整体的钢铁大网笼。从防直接雷、防侧击雷、防雷电感应和防雷电波侵入等方面，综合考虑接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线和基地等因素，做到从整体上兼顾建筑物外部防雷和内部防雷等功能，达到安全防雷的目的。

高层建筑通常利用桩基础、筏型基础、箱型基础作接地装置，这些基础连成的接地网有较大电容，其冲击阻抗很小。建筑物的防雷接地与电气设备的接地、微电子设备接地均应连接成统一的接地系统，其共用接地电阻按其中最小值选定。

(8)高层建筑常用电气设备 应根据建筑物的规模、性质、特点及建造者的特殊要求，合理选择电梯的规格（包括速度、载重、控制方式等）、台数和调速方式，电气设计人确定好电梯的用电负荷等级，选配配电源线的开关、熔断器和导线，其他的电气控制设备均由制造厂成套安装。

(9)配变电所位置 现代高层建筑的用电量较大，在确定变电所位置时，应尽可能使变电所深入或接近负荷中心，靠近电源侧便于进出线，还应避免与厕所、浴室等其他经常积水场所等临近。

三、建筑电气设计中的节能原则

建筑电气设计人员在熟悉国家规范和地方节能标准的同时，还要掌握建筑电气节能的原则，在设计中综合考虑建筑电气的节能。建筑电气节能设计应该是在充分满足、完善建筑功能要求的前提下，减少能源消耗，提高能源利用率，因此，建筑电气设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，建筑电气节能设计应把握以下三个原则：

(1)合理利用 建筑电气节能设计应满足建筑物的使用功能和设计标准等综合要求，也就是按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求，来优化供配电设计方案。促进电能的合理利用。

(2)节能降耗 建筑电气节能的着眼点应该放在一些无谓的能量消耗上，找出与发挥建筑物无关的能源消耗，再考虑采用先进的节能设备，采用相应的节能措施。如：变压器、线路、照明灯具及光源等设备的更新和设备运行的节能控制。

(3)因地制宜 建筑电气节能设计应根据本地的经济发展情况、自然条件情况，要因地制宜，从实际出发，综合考虑，不能因为节能而过高的消耗投资、不考虑运行费用和经济效益。如太阳能光伏发电系统，要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

现在，高层建筑已成为现代民用建筑的主流，节能潜力、发展潜力巨大，建筑电气节能过程，贯穿于项目的决策、设计、施工、投产、使用等整个周期，作为电气的设计人员，应在设计中精心考虑，深刻理解并且领悟相关规范与规定，在降低住宅造价前提下，来保障居住者的生命财产安全。同时要结合国内外的先进技术，选用节能高效设备，因地制宜，具体分析其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较，再确定方案，以达到真正的节能目的。在节约能源、促进科学技术进步的同时，又保护了环境，取得了社会效益和经济效益的双赢，促进社会的可持续发展。