試論高層建筑電氣設(shè)計(jì)

大連市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧省大連市 116021

摘要：高層建筑中的電氣設(shè)計(jì)要求較高，除了要符合國(guó)家規(guī)范以外，還得提高其居住的適用性。本文主要對(duì)高層建筑工程的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析概述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能理念

一、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

1、滿足建筑物的功能

具體問(wèn)題具體分析，設(shè)計(jì)師要利用自己的專業(yè)知識(shí)，并結(jié)合某一處高層建筑的特殊要求，還要考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件等進(jìn)行高層建筑電力設(shè)計(jì)。應(yīng)首先對(duì)高層建筑本身進(jìn)行調(diào)查研究，設(shè)計(jì)時(shí)要達(dá)到相關(guān)指標(biāo)。

2、考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一定要結(jié)合國(guó)情這個(gè)宏觀條件和某一處高層建筑這個(gè)微觀條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量采用能夠節(jié)省能源的方案，避免不必要的開支。

3、節(jié)省無(wú)謂消耗的能量

在這個(gè)方面，要做到對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查維修，保證正常供電，以免出現(xiàn)漏電等現(xiàn)象，在選擇材料型號(hào)中要選用實(shí)用的材料，購(gòu)買電氣材料時(shí)要貨比三家，買到經(jīng)濟(jì)合理的電氣設(shè)備材料。

二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1、負(fù)荷的計(jì)算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

2、供電電源及電壓的選擇

高層建筑的供電是十分重要的，它不僅影響著建筑中所有人的辦公和生活，還對(duì)人們的生命安全帶來(lái)著不同的隱患。所以，保障建筑物的供電系統(tǒng)和供電能力是勢(shì)在必行的。因此，在考慮到這些因素的前提下，現(xiàn)在的高層建筑都會(huì)安裝兩個(gè)及其以上的獨(dú)立電源，而且它們都是同時(shí)啟動(dòng)，相互備用。而且，除了獨(dú)立電力外，還應(yīng)安裝緊急備用的柴油發(fā)電機(jī)，主要用于在遇到突發(fā)情況時(shí)，用于應(yīng)急，減少各種事故的發(fā)生率。

3、注重變電所位置的確定

變電所就是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電流和電壓進(jìn)行集中、變換以及分配的場(chǎng)所。為確保設(shè)備的安全以及電能的質(zhì)量，還需在變電所中進(jìn)行電壓調(diào)整、主要電工設(shè)備和輸配電線路的保護(hù)以及潮流（電力系統(tǒng)中支路中的電壓、各節(jié)點(diǎn)電流、功率的流向、分布）控制。按用途可分為牽引變電所和電力變電所，而電力變電所則用于工程建筑，它不僅保證供電能的質(zhì)量和設(shè)備的安全，同時(shí)還減少了電能的損耗，達(dá)到了節(jié)能的目的。變壓所的位置有多重選擇，但是無(wú)論是放在哪里，都應(yīng)考慮是否安全、便利、經(jīng)濟(jì)。

4、電氣照明設(shè)計(jì)

電氣照明設(shè)計(jì)，包括對(duì)光源的選擇和對(duì)照明度進(jìn)行計(jì)算以及對(duì)燈具布置、調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑內(nèi)部的裝飾和環(huán)鏡相互配合，這樣不僅可以使建筑內(nèi)部看上去美觀富有藝術(shù)美感，還讓人在這種環(huán)境下做出應(yīng)有的成績(jī)。建筑工程中的照明系統(tǒng)由正常供電系統(tǒng)和應(yīng)急供電系統(tǒng)組成，通常用高光效電光源供電，這種光源在完成照明的同時(shí)，還具有節(jié)能的特性。

5、微電腦在變電所中的應(yīng)用

現(xiàn)代高層建筑規(guī)模很大，所以其變電所的規(guī)模也較大。如某大廈的初步設(shè)計(jì)時(shí)，中心變電所設(shè)在地下三層，內(nèi)設(shè)手車式高壓開關(guān)柜14臺(tái)，抽屜式低壓配電柜近40臺(tái)，電容補(bǔ)償柜12臺(tái)，40Ah鎬鎳電池柜一套及中央信號(hào)屏，1600kVA變壓器二臺(tái)，1250kVA變壓器二臺(tái)，在第26層（主樓）設(shè)有變電所一個(gè)。在地下一層，設(shè)600kW自起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組二臺(tái)。供電系統(tǒng)是很復(fù)雜的，如果人工值班，采用人工巡視或者電話聯(lián)絡(luò)，對(duì)于這樣一個(gè)供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要保證供電的可靠，以及各種供電參數(shù)以及變壓器運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)和各個(gè)機(jī)房運(yùn)行的狀態(tài)，其工作量比較大，同時(shí)，速度也會(huì)很慢。使用微電腦設(shè)計(jì)人員在預(yù)留的控制室內(nèi)進(jìn)行管理、監(jiān)測(cè)，對(duì)故障能迅速發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)，使設(shè)備作最佳工況運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約能源，減少人力，安全、合理運(yùn)行。

6、防雷與接地

由于現(xiàn)代高層建筑的出現(xiàn)，防雷設(shè)計(jì)已成為高層建筑中不可忽視的設(shè)計(jì)之一，據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，每年被雷擊的人數(shù)大約400人，其中死亡大約90人。這一恐怖的數(shù)據(jù)也充分的表現(xiàn)了防雷設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑中，必不可少的安全設(shè)施。我國(guó)在高層建筑設(shè)計(jì)中一般采用的是避雷針和避雷帶作為防雷設(shè)施，雖然這種簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法減少了雷擊事件的發(fā)生，但是，由于避雷針、避雷帶其中存在的缺點(diǎn)也給我們帶來(lái)不小的損失和麻煩，比如：雷擊時(shí)它把雷電流引入大地的過(guò)程中，要產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流，對(duì)電子設(shè)備的破壞性尤為巨大；而且避雷針的保護(hù)是具有選擇性，雷電不能順利的帶到地面進(jìn)行釋放，而存在于建筑內(nèi)部，這存在這很大的安全隱患。因此，消雷器成為了現(xiàn)代高層建筑的最好選擇。它不僅安全可靠，而且沒(méi)有像避雷針那樣有著苛刻的安裝條件，并且基本不需要維護(hù)?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在建筑行業(yè)當(dāng)中。

7、電梯

電梯按速度分為快速梯、低速梯、超高速梯以及高速梯等；按使用功能又可以分，有普通客梯、服務(wù)梯、觀景梯、高級(jí)客梯、消防梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等許多種；按電流分則有直流和交流兩大類。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是要決定電梯功能和確定電梯臺(tái)數(shù)。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計(jì)人員單方面所能決定的，必須與總建筑師共同研究才能確定。

8、災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)在現(xiàn)代高層建筑中，包括：分區(qū)消防報(bào)警控制器、火災(zāi)探測(cè)器、氣體自動(dòng)噴射滅火和消防中心及自動(dòng)滅火灑水系統(tǒng)等四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化?；馂?zāi)信號(hào)被探測(cè)器探測(cè)到后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)消防中心和報(bào)警器。整座大樓火災(zāi)的消防指揮和監(jiān)控由消防中心負(fù)責(zé)。

三、高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能措施

（一）建筑配電系統(tǒng)和無(wú)功補(bǔ)償裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)

1、在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)配電系統(tǒng)的容量、配點(diǎn)距離以及電氣設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，盡量縮短變配電所和負(fù)荷中心的距離，不僅能夠節(jié)省電纜材料，還能減少在輸電過(guò)程中消耗的電能，達(dá)到節(jié)能效果。此外，設(shè)計(jì)人員還要合理選擇變壓器的容量和數(shù)量，通過(guò)變壓器的設(shè)計(jì)節(jié)省電能。

2、電容器放完電后才能充電，如果沒(méi)有放完電就進(jìn)行充電，則會(huì)浪費(fèi)電能，因此，應(yīng)盡量避免這種情況。

（二）提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

自然功率因數(shù)的提高，這可以通過(guò)選擇異步電機(jī)、使用同步電動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)電力變壓器輕載運(yùn)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)功功率的人工補(bǔ)償，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以采用高低壓柜集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償?shù)霓k法，結(jié)合建筑電氣設(shè)備的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（三）減少線路電能損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設(shè)計(jì)人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、機(jī)械長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質(zhì)作為線路導(dǎo)線，包括銅芯導(dǎo)線和鋁線。

（四）照明節(jié)能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場(chǎng)所照明可以使用小功率高壓鈉燈和熒光燈，室外照明和道路照明可以使用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，對(duì)于氣體放電燈和熒光燈，則需要安裝電容器。

結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快的同時(shí)，高層建筑也隨著大規(guī)模的建設(shè)發(fā)展。由于高層建筑較為特殊，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)及施工的要求則更高。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮節(jié)能的原則，按照建筑用電設(shè)備地特點(diǎn)、負(fù)載容量、供電分布的特點(diǎn)進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，進(jìn)而有效的減少電氣能耗，節(jié)省運(yùn)營(yíng)的成本。

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