1、1试论高层建筑的电气设计与节能【摘 要】高层建筑的电气节能设计已经成为建筑节能的重要组成部分，目前，我国在政府建设主管部门及设计单位和建设单位的共同努力下，使得建筑电气节能工作已经取得了很大的进步，但是现阶段在建筑电气施工节能设计中也出现了很多问题急需解决。为了提高我国高层建筑电气设计的质量，本文详细阐述了现代高层建筑电气设计的主要内容，并从设计上如何满足系统用电的电气节能问题进行了详细分析。 【关键词】高层建筑；建筑节能；电气设计；节能措施 建筑电气节能设计应满足建筑物的使用功能和设计标准要求，要为用户能在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对
2、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，促进电能合理利用是非常重要的。高层建筑电气设计的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急需解决的问题。 一、高层建筑电气设计的主要内容及方法 1、电力负荷和供电电源的选择 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，以及保证设备的安全可靠与经济运行均起着决定性的作用。目前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。另外，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2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。还须装设应急备用柴油
3、发电机组，要求在短时间内自动恢复供电，以保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。 2、高低压配电系统的设计 现代高层建筑均是采用两路独立的电源同时供电，一般高压采用单母线分段进行自动切换互为备用，母线分段数目与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时才考虑采用单母线不分段的结线。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，每层楼竖井设配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源，当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电或将变压器分散设
4、在地下层或中间层及最顶层。 3、主要电气设备的选型 3.1 高压开关柜的选择 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。目前国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用即高压空气断路器、SF6 开关和真空断路器，其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6 开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前 10kV 真空断路器应用的较为普遍。由此应根据高层建筑地下室的标准选用具有防护功能的真空开关手车式高压开关柜。 33.2 电力变压器和低压配电屏的选择 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，目前有干式变压器和硅油变压器等三种产品可供选用。国外低压配电屏的结构几乎都做成抽屉式，特别是
5、大容量的出线则做成手车式。 3.3 应急备用发电机组的选取 过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的，随着科技的不断发展，近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机，这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快及故障率低等优点。应急备用发电机组必须是快速自起动的，要能短时间内恢复供电，从可靠性出发最好选用两台，量较小时也可选用一台。 4、变电所及电气照明设计 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，这对节约电能和提高供电质量都有重要意义。高层建筑电气照明设计主要包括光源的选择、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。可以说照明设计与建筑
6、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，才能取得节能的明显效果。 5、防雷与接地 现代高层建筑的防雷设计一般选用避雷针和避雷带，这种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的连接形成等电位层。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，关键是做好金属管线的接地。现代4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。另外，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
7、，提高安全性都有好处。 6、电梯及消防 电梯按使用功能有高级客梯、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以及电梯的配置和造型，但是电气设计人员在选定时还必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究。 目前，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，一般包括火灾探测器、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，已经基本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
8、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，其控制内容越广泛，所设计内容也就越复杂。 二、 建筑电气设计中的节能原则及主要措施 当今社会随着经济全球化的到来使得能源的消耗急剧增加，导致能源危机频发。由此各行各业提出了节能的要求，节约二次能源即电能也就成为民用建筑电气设计的焦点。 51、合理实用 建筑电气设计应满足建筑物的功能要求，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，达到舒适卫生。还要满足上下左右的运输通道畅通无阻及特殊工艺要求，如在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
9、。 2、因地制宜 建筑电气节能设计应根据本地的经济发展情况和自然条件情况，因地制宜地从实际出发，不能因为节能而过高地消耗投资、不考虑运行费用和经济效益。在考虑实际经济效益节能应按国情考虑，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用节能减少下来的运行费用进行回收。 3、采用先进技术 建筑电气节能设计应该是在充分满足和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，而不是简化建筑物的功能要求，降低功能标准。建筑电气节能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。节省无谓消耗的能量节能的着眼点应是节省无谓消耗的
10、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。在量大面广的照明容量方面宜采用先进技术使其能耗降低。综上所述，在节能设计和节能措施上都要贯彻实用、经济合理、技术先进的原则，只有综合考虑各方因素才能使得我国建筑节能设计达到新的水平。 三、结语 6电气节能是一个系统而复杂的工程，建筑电气节能设计应该充分考虑如何在满足建筑物的基本功能的前提下，尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率，只有如此才能够因地制宜地设计出合适的节能方案。目前，民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑，在选用节能的新设备上应具体了解其原理、性能及效果，进行技术和经济比较后再选定节能设备，以达到真正节能的目的。 参考文献： 1陈一才。高层建筑电气设计手册M.北京：建筑工业出版社，2009. 2戴瑜兴，黄铁兵。民用建筑电气设计数据手册S.北京：中国建筑工业出版社，2003.
