高层建筑的电气设计与节能措施

浅谈高层建筑的电气设计与节能措施

摘要：为了提高大型商场等现代高层建筑电气设计质量，本文结合规范和工程管经验，详细阐述了现代高层建筑电气设计的主要内容，并从设计上满足系统用电负荷安全性要求，同时提出了设计中应注意的电气节能问题。

关键词：高层建筑、电气设计、电气节能

中图分类号：tu74文献标识码： a 文章编号：

引言：大型商场、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。作为商场的电气工程师，不应只停留在电气维护和商业装修工程现场的日常管理上，还应该主动熟悉和掌握与高层建筑电气有关的设计规范、设备选型和节能改造上。

高层建筑电气设计的主要内容

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。

供电电源及电压的选择

为了保证供电可靠性，现代高层建筑应有两个独立市政电源。独立电源的设置依据供电条件确定。两路独立电源源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用，且不同时停电。另外需设应急柴油发电机组或蓄电池组，供应急照明、消防安防设备、电梯设备用电。

国内高层建筑的供电均为10kv标称电压电压等级，在高层建筑物内或附近设置10kv/380v变配电所，供建筑设备用电。

高低压变配电系统的设计

高夺压配电系统：现代高层建筑多是采用两路独立的10kv电源同时供电。一般高压采用分段，自动切换，互为备用。母线分段数目一般为两段。新建筑城区的10kv电源进线全采用电缆进线。

高压系统及低压干线的配电方式多采用放射式系统。现代高层住宅居民用电部分由其用电性质决定采用封闭插接式母线。水平干线因走线困难，多采用全塑线缆与竖井干线联接。每层设配电小间。层间配电箱经封闭母线插接箱取得电源。当层数较多负荷较大时，一般按层数分区设计分区干线供电。在超百米的高层建筑常将配电变压器设计于地下层、中间层分区供电；或将设计于地下层、顶层两端向中间供电。

功率因数按规定应补偿到0.9～ 0.95。无功补偿多采用集中补偿方式，且设置在变压器的低压侧，与馈线柜放在一起。

主要设备选型

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。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，sf6开关与真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，sf6开关尺寸过大，气体具有毒性，故目前10kv真空断路器应用的较为普遍。

因此，应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的

真空高压开关柜。

配电变压器。根据高层建筑防火要求，在高层建筑物内应使用干式变压器，干式变压器是与充油变压器相对而言。

低压馈线柜（低压配（出线）电柜）。目前由于低压线路管理的特点，低压馈线柜多采用抽屉式结构。

应急备用发电机组。依据用户的重要性或其用电设备对供电可靠性的要求及中断供电将选成的人身伤害、社会影响、经济损失程度，并考虑电力系统的管理及供电措施，将用户和设备分为一级、二级、三级，一级含有特别重要负荷。一级负荷中特别重要负荷除要求两路10kv电源外，还要求有应急发电机组或eps供电系统，在一级负荷不能获得两路10kv电源时，也应增加应急发电机组。

变电所位置的确定

现代高层建筑的总用电负荷相对较大，变配电所的位置，应尽可能是深入到负荷的中心。这对节约电能，减少日后运营电能线路的损耗很有意义；同时减少有色金属的消耗。

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，应该项相互配合，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。

防雷与接地

现代高层建筑的防雷设计，采用避雷针或避雷带的做法简单可

靠、经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠连接，形成等电位层。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。关键是做好金属线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备保护和工作接地，都是合在一起的，组成共同接地系统。接地电阴按最小的要求确定。通常是在4欧姆以下。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满足要求，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。

电梯

电梯按使用功能分，有普通客梯、观光梯、货梯、消防电梯、医用电梯、扶梯等多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯等；按工作电源分有交流电梯、直流电梯。从建筑设计分工上讲电梯的台数、电梯的功能包括电梯的造型由建筑设计师来决定，但做为电气专业人员，要在对电梯的机电性能选择控制，例如，电梯的运行功率、待机功率、电梯的运行状态信号的传递功能、及电梯的控制功能，需要电气专业人员来确定。

消防

建筑物消防涉及给排水专业、通风空调专业、建筑专业，消防所涉及各专业由电气专业的火灾自动报警系统将其有机的结合起来。火灾自动报警系统包括火灾探测、区域报警、消防中心、消防联动四个部分。火灾报警系统是从探测器探测到火灾信号后转化为电信

号，进入到分区报警器和消防中心，发出声光警报信号，同时控制消防相关各专业联合动作进行灭火与人员疏散。消防中心负责整个建筑物或区域的火灾的监控和消防指挥。关于高层建筑中消防的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越来越大，功能越多，控制内容越广泛，设计内容也就越复杂。

建筑电气设计中的节能原则及主要措施

现今社会能源消耗急剧增加，能危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源——电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。建筑电气设计节能应坚持以下的三个原则：

满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

考虑实际经济效益节能

应按国情考虑实际，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内节能减少下来的运行费用进行回收。

节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。

首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进