高层建筑电气设计的探讨
摘 要：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，同时，高层建筑耗能浪费的现象也是一个迫在眉睫的问题。所以，为了提高现代高层建筑电气设计质量,结合规范和工程管理经验,本文详细阐述了现代高层建筑电气设计的主要内容,并提出了设计中应注意的有关问题。
关键词：高层建筑；电气设计；照明设计
引言
随着我国经济的发展，能源被提到了越来越重要的地位，我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重。作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针，如何“节电能、降能耗”，节约电能就成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。下面就电气设计中的几种节能措施谈谈笔者的浅见。
1 工程概况
佛山市顺德区联塑总部办公大楼项目地块位于佛山市顺德区龙江镇登东路东侧。地块用地内已建有车间28座，现拟在地块西北侧建地上19层，地下1层的总部办公大楼。本项目总用地面积为247291.95m2，新建总部办公大楼总建筑面积为32482.04m2，建筑高度为79.95m，建筑层数为地上19层，地下1层。该大楼为一类高层建筑，设计耐火等级为一级。大楼地下室主要功能为地下车库；首层主要为大堂、配电房及展览厅；二层为洽谈区、历史展览室、历史投影室、客服部及经理室；三层为洽谈区、多功能厅及其附属用房；四层为会议室；五层至十九层为办公区。
2 高层建筑电气设计的主要内容
2.1 负荷的计算电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。
2.2 供电电源及电压的选择为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小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，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用10kV标准电压等级。
2.3 高低压配电系统的设计（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。
（2）计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。
（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。
（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接等等。
2.4 主要设备的选型（1）高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。应根高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。
（2）电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。
（3）低压配电屏。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。
（4）应急备用发电机组。采用柴油发电机组做应急备用电源的。
2.5 变电所位置的确定现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。
2.6 电气照明设计电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型,灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。
2.7 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。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位，提高安全性都有好处。
2.8 电梯电梯按使用功能分，有高级客梯、普通客梯、观景梯、服务梯、消防梯、货梯、自动扶梯等许多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按电流分则有交流和直流两大类。设计人员的任务是要确定电梯台数和决定电梯功能。电梯的配置和造型，不是电气设计人员单方面所能决定的，必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究才能确定。
2.9 消防自动报警和自动灭火系统现代高层建筑的火灾自动报警灭火系统，包括：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分，实现报警灭火自动化。
探测器探测到火灾信号后转换成电信号，进入分区报警器和消防中心，发出声光报警信号。消防中心负责整座大楼火灾的监控和消防指挥。关于高层建筑中消防用电的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越大，功能越多，控制内容越广泛，设计内容也就越复杂。 3 电气设计中的节能措施
3.1 照明节能设计在民用建筑中，照明设备的用电占比大概为20%以上，照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下，尽量减少照明电路中能量的损失，从而达到能量利用的最大化。
照明节能设计的措施通常一般有以下几种：
3.1.1 照明方式选择 充分利用自然光，这是节省照明能耗的重要方式之一，即在设计中电气设计人员应当尽量考虑到自然光与人工照明的充分结合，从而节省照明电能。
3.1.2 选择合理的光源 其最基本的原则就是应根据不同的场所选择不同的光源。
例如一般的房间应当选用荧光灯。但是在显色性要求较高的场所应当采用稀土节能荧光灯，三基色荧光灯，小功率高显色型钠灯等光源。室外场所的照明则应当选用高压钠灯等使用时间较长的气体光源。
3.1.3 选择恰当的照明方式或装置也是一种可行的节电能的方法。根据照明使用的要求分别采用各种节能型开关，如病房、卧房可采用调光开关；室外场所和公共场所得照明则可采用光电、声控开关；走道、走廊等场所可采用节能声控开关。
3.2 降低线路损耗当电能传输时，在电路网络中就产生功率损耗，一般来说，其与线路的长度和负载的大小相关联。因此，应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻，从而降低其损耗。其措施主要有以下几种:
①路路径的选择要合理。为减小导线长度，线路尽可能不走弯路，尽量走直线；
②合理选择导线截面积。导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经济条件来确定。对于线路较长的电路，在满足电流以及电压降要求的情况下，可使导线的截面积加大1～2级；
③合理确定电气用房所在的位置。其遵守的基本原理就是尽量减小供电路径。
3.3 空调系统的节能公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50％以上,系统节能潜力巨大。具体应遵循一下原则：
①机电设备启停优化控制；
②变风量、变流量系统最优控制；
③冬夏季部分负荷时水泵分设控制；
④与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；
⑤参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
3.4 合理选择变压器变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要分为铁耗和铜耗，铁耗又称为空载损耗，与负荷大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，故一般来说，最好选择节能型变压器。铜耗与负荷的大小有关，故在选择变压器的容量和台数时，应根据负荷运行的时间性变化，相应的选择变压器的运行参数与台数，尽量减少不必要的损耗。
4 结论
建筑电气的节能设计潜力很大，面对日益严重的能源问题，需要我们广大的电气设计人员在设计中精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。
参考文献
［1］住宅设计规范（GB 50368- 2005）［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006.
［2］建筑物防雷设计规范（GB 50057- 94）［S］.北京：中国计划出版社，2000.
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