试析主要内容高层建筑电气设计主要内容及节能原则

论文导读：
摘要：随着城市规模的不断发展，高层建筑越来越多，因此，高层建筑电气设计就成为设计者不得不面对的问题，同时，在能源紧张的今天，更要注重节能的设计。本文介绍了高层建筑电气设计的主要内容和节能原则，探讨了在建筑电气设计中的节能技术措施。
关键词：高层建筑电气设计内容节能原则
随着近年来我国建筑工程在电气设计中逐渐向着节能化方向迅速发展，由此使得电气工程在建筑设计中的作用和地位也愈来愈重要。建筑电气设计的节能已经直接影响到整个建筑工程的投资、工期、安全和质量等各个方面提高建筑管理工作水平的有效措施。因此，电气设计人员应当负有高度的荣誉感和责任心， 通过将自己专业的水平充分而且细致深入地发挥出来，从而完美地做好建筑电气设计中包括节能在内的各方面的工作。本文针对建筑电气设计中的节能问题进行了浅要的分析和探讨。

一、高层建筑电气设计的主要内容

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、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。

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。配电设备中的主要部分是干线。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。

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(改为按规范要求)不宜采用油开关。应根据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。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。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，故障率低等优点。

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。

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。

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。
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、高速论文导读：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。二、建筑电气节能设计遵循的原则1、节能需满足建筑物的功能。首先要保证建筑物用电安全性，人们生活的舒适性和工作效率，所以应满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量，满足上下、左右的运输通道畅通无阻，满
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。
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。
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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。

二、建筑电气节能设计遵循的原则

1、节能需满足建筑物的功能。首先要保证建筑物用电安全性，人们生活的舒适性和工作效率，所以应满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适性空调的温度及新风量，满足上下、左右的运输通道畅通无阻，满足特殊工艺要求，如体育场馆、酒店餐饮所一些必需的电气设施用电，展厅、多功能厅等的工艺照明及电力用电等。
2、节能需满足建筑物的实际经济效益 。节能应考虑国情，计及实际经济效益，不能因为追求节能而过高地消耗投资，增加运行费用，电气工程师在设计时应该通过比较分析， 合理选用节能设备及材料，使增加的节能方面的投资，能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收
3、节能需减少无谓的能量消耗。设计时首先找出哪些方面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。如传输电能线路上的有功损耗，变压器的功率损耗，电能传输线路上的有功损耗，都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量，宜采用先进的调光技术、控制技术使其能耗降低。
4、节能需满足环境保护的先进性原则。以提高能源利用率和综合效益为主要途径， 根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定设计方案。通过正确的算，合理选择电气设备及其控制方式，尽量在不增加或少增加投资的前提下取得较显著的节电效果。

三、在建筑电气设计中的节能技术措施

规模较大的及重要建筑物可采用楼宇自控系统，对空调、给排水、电动机等进行监控，实现节能目的。空调系统及给排水系统需要与暖通及给排水专业在方案及施工图阶段重点配合，使控制方案更趋于合理。在设备选择上，合理采用节能型电动机及变频调速风机、水泵等节能设备，才能发挥明显的节能效果。变频风机通过变频方式调节空调箱的送风量，使之与室内负荷相匹配，能够在满足空调要求的同时，大幅节约风机电耗。对电梯，可设群控或其他节能控制模式，自动扶梯设节电感应控制。车库内选用带一氧化碳自动探测器的诱导风机，自动联动排风机；全空气空调系统中选用设置二氧化碳传感器，据现场环境情况控制、调节新风量。减少电动机在运行过程中的耗能。除了用就地补偿电容器以减少无功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应，提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的仍偏高，因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。它可用在电动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。因此，它要求散热、通风措施完善。其比变频器便宜，目前已取得较广泛应用。
参考文献：
贾春利.超高层建筑电气设计总结[J]. 中华民居. 2012(03)
曹劲松.住宅建筑电气设计的经济合理性之路[J]. 门窗. 2012(06)
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