高层建筑电气设计探究

董占强++姜传超

摘 要：高层建筑具有有建筑面积大、建筑层数多、功能复杂和结构比较复杂等特点，其中包括大量的动力设备、电气设备、复杂的照明系统以及完善的消防安全系统，对电气功能要求比较高。因此，做好高层建筑电气设计工作具有重要的研究意义。

关键词：高层建筑 电气设计 节能 特点

1、高层建筑电气设计的主要内容

1.1 电量负荷的计算

高层建筑供应点策划的关键系数根据就是电力载重，其设计的精准性对选用适宜设施同时保障电力安全稳定的工作有着关键的用途，同时施展节约能源的成果。电量载重的设计形式大多使用负荷密度方式以及需要系数方式。

1.2 高低压电的配电系统

在高层楼宇中，高压配电体系的构成是两路十千伏电源，两路电源一起供应电。普遍来讲，高压配电供电体系是单线配电，自己进行切换电源，这样两条线路为对方的备用。在电气策划中为了尽可能的降低变压设备的数量，大多单台变压设备都使用容量在一千千伏安的，普通状况下变压设备的工作相互独立，中间装置了联系开关，在低压时操纵电流。除此之外，高低压电线使用的计算电费形式不一样，大多使用高压高费用，依旧要配置电表，把照明以及三相电流的电费价格分开进行计算。

1.3 供电电源以及电压的选择

为确保现在高层楼宇的供电稳定性，一般都装置两个相互不牵连的电源，装置的电源量能够按照用电需求量和电网的真实状况进行确定。虽然两个电源是相互独立的，不过在实际操作中有一起供电的情况，互为双方的备用。除此之外，还要装置柴油发电设施进行应急使用，保证在十五秒内能够恢复供电。为了确保照明、电梯等日常生活必须用电，国内的高层楼宇供电电压为规范电压，十千伏。

1.4 接地和防雷设计

现在高层楼宇的接地策划中，因为高层楼宇很多地方的建筑是钢筋混凝土剪力墙，能够撑持楼板之间的连接，关键是金属管线的保证。除此之外，高层楼宇大多使用以往的避雷设施，伴随着措施的前进并且研发出了放射性避雷针以及消雷设施等，尽管这两种措施在很多项目中得以普遍使用，不过在原理上依旧存在不同观点，所以仍然需要更多设施的支持。

1.5 电气的照明设计

高层建筑的电气照明设计，主要包括灯具的造型设计、灯具的布置、照明度的计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或者光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器。另外，采取高光效的电光源，也是节能照明的重要手段。

1.6 消防自动灭火与报警机制的设计

伴随着科学技术的前进，高层楼宇在火灾主动报警灭火制度方面也在慢慢的一致，现在主要包含五个部分：火灾勘测设备、分区消防报警操纵设备、消防核心、主动喷水灭火设备以及气体主动喷洒，以确保报警灭火主动化进行。在这个程序中，先由勘测设备勘测到火灾同时自己转变为电信号，之后信号传输到报警设备以及消防核心处，转变为声音以及光报警信号。并且整体的消防操纵以及监督管控都是在消防核心实现。因为高层楼宇消防用电策划横跨很多科目，性能、操纵以及范畴都在慢慢的变得繁琐，所以策划的繁琐性也日益增强。

1.7 电梯的用电设计

电梯机房一般在井道的上方。普通电梯的梯井能够连通或者设置开口相连通。电梯根据使用功能多分为客用电梯与货用电梯等；而按照速度划分可分为超高速、高速、快速与低速电梯；按电流可分为直流和交流两种。在现代高层建筑中使用的电梯，为了缩短等待的时间并提高运输能力，多采用超高速或者高速的电梯，分组采取控制。为了提高运行的舒适性与稳定度，客用电梯多采取直流电动机作为驱动。另外，在进行电梯的電气设计时，需要做好各项配电设计、电气照明、选择主开关、设置插座、装置通风及控制等相关问题。

2、高层楼宇电气的节能策划

伴随着国内人口激增，工业的持续前进，对能源的使用也持续增多，能源正面对着危险的状况。所以各个行业都已经进行节能的整改，所以高层楼宇在电气策划中也要进行节能设计。

2.1 变电所位置的选择

高层建筑因为楼层多，负荷分散，为保证配电干线最大电压不超过允许值，减少电能损耗，降低大截面电缆用量，变配电室的位置选择十分重要，应尽量靠近负荷中心，一般变电所的位置有以下几种设置方式：将变压器设在地下室或辅助建筑物内；在地下室内和最高层设置变压器；分别在地下室、最高层和中间层设置变压器；仅在中间层设置变压器；主变压器分设在底层与上部各层。究竟采用何种方式，除了考虑经济、设备条件和施工方便等因素外，还要考虑经营和管理因素。

2.2 变压器节能

对变压器进行节能设计主要降低自身运行时的能量损耗，并且还要提升其运行效率。在变压器运行的过程中，铁损以及杂散损耗是固有的，但是铜损是可以改变的，主要的节能措施有如下方面：第一，根据高层建筑中对于电能的需求进行合理的计算，然后根据电气系统总的电力荷载确定变压器的容量以及台数，并且尽量将其布置在高效低耗区内。第二，使用先进的节能型变压器，节能型变压器自身具有很多优点，能耗低、噪声小、重量轻、运行效率高、抗冲击以及能耗小，可以有效的降低能源损耗。第三，提高对变压器运行的管理水平，为保证变压器运行的安全性，在各变电所之间，应该设置保护装置，在电气设备发生异常的负荷变化时，保护装置能够及时的发生动作，避免对变压器造成损毁。此外，还应该加强日常的检修，发现问题及时处理。

2.3 电动机在运行中的节能

在高层建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑等工种的设备相配套，由设备制造厂商统一供应。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了上述的用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在此种情况下，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。

2.4 降低线路电能的损耗

线路电能损耗也是高层建筑电能损耗的重要方面，设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、电压损失和机械长度来进行低压线路截面选择，减少线路损耗，选用电阻率比较小的材质作为线路导线，包括铜芯导线和铝线。在设计的过程中应该尽量的减小导线程度，布线应该避免走弯路和回头路，变压器应该和负荷中心靠近，缩短供电的距离，减少线路电能损失。

2.5 照明系统的节能

设计人员应该尽量的选用高效光源，室内场所照明可以使用小功率高压钠灯和荧光灯，室外照明和道路照明可以使用高压钠灯和金属卤化物灯，气体放电灯和荧光灯要安装电容器。设计人员可以采用光通比例高、反射系数高和配光特性稳定的灯具，照明方案要要进行合理的设计，充分的利用自然光，在建筑中尽量使用定时开关、节电开关和调光器，建筑室外照明可以采用光电控制器，插座面板上尽量设置开关控制，实现节能。

参考文献：

[1]建筑电气设计存在的问题及完善对策研究[J]. 陈加声. 科技经济导刊. 2016（34）

[2]《建筑设计防火规范》电气设计探讨[J]. 林洪钟. 福建建设科技. 2017（01）

[3]中阿两国建筑电气设计异同简析[J]. 王进飞. 建筑电气. 2017（01）

[4]国际品牌连锁酒店电气系统设计探讨[J]. 高加林. 建筑电气. 2017（01）

作者简介：

董占强（19880107），男，汉族，辽宁省本溪市人，职称助理工程师，学士学位，本科，自来水管理.

姜传超（19880606），男，汉族，辽宁省瓦房店市人，职称助理工程师，学士学位，本科，建筑电气设计。