高层建筑电气设计的要点分析

刘创仕

摘要：建筑工程中的电气工程是建筑工程中最重要的工程之一，因此，研究高层建筑电气自动化设计非常必要。高层建筑电气自动化设计是一项复杂的工作，需要做的工作内容有很多，因此，必须找到高层建筑电气自动化设计要点，并加以控制作为电气设计工程师，应当精心设计选用目前节能的电气设备和照明设备。按照高层建筑电气有关的设计规范，精心设计。

关键词：高层建筑;电气设计;节能

一、高层建筑电气设计的主要内容

（一）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。

（二）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。

（三）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 電源同时供电。一般高压采用单母线分段，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。电源进线几乎全部采用电缆进线。

2、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。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，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

3、功率因数按规定应补偿到0.9～0.95，无功补偿都采用集中自动补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。

（四）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，国内用于高层建筑的电气开关选择10kV 真空断路器较为普遍。因此，应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的中直式KYN28-12KV 高压开关柜。维护检修方便，互换性好。可保证供电系统安全、可靠运行。

2、电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许选用油浸电力变压器的。目前选用干式节能型配电变压器。

3、低压配电屏。目前大多选择抽屉式，优点是配电回路数多，节省土建面积。

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。应急备用发电机组必须是快速自起动的，一般应能在15s 内恢复供电。

（五）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。

（六）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，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。优先选用高光效LED 光源，可以取得节能的明显效果。

（七）防雷与接地

现代高层建筑的防雷设计，采用避雷针和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1 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。

（八）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，必须与总建筑师或建设单位的技术人员共同研究才能确定。

（九）消防

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、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。

二、建筑电气节能设计措施

（一）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;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;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。

（二）考虑实际经济效益

应按国情考虑实际经济效益，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。

（三）节省无谓消耗能量

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。如变压器的选择空载损耗和有载损耗低的配电变压器，传输电能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，应采用先进技术LED 光源使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

在工程实践中，公共建筑暖通空调系统和照明系统能耗分别占建筑总能耗的50% 和20% 以上，系统节能潜力是巨大的。目前，暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统，简称BAS 或BA 系统，节能效率达10%～30%。而《建筑照明设计标准》推动了照明领域的科技进步，有利于提高照明能效并推进绿色照明的实施，如用细管径直管型三基色T8 和T5 荧光灯，可节能率为25%～35%。优先选用国家推广应用的LED 节能光源。

三 结语

高层建筑的电气设计需要各个专业相互协调配合，同时结合电气设计的经验，根据设计的内容与要求，考虑设计的投资成本，实现最佳设计要求。在整个电气设计的过程中，只要任何一方面出现问题都会产生严重风险，电气设计需要不断提升对设备质量与功能的关注度，保证电网安全供电，关注企业的工作效益与企业的整体利益。

参考文献：

[1]廖述龙.高层楼宇建筑电气节能技术研究[D].上海交通大学，2011.

[2]田建红.智能小区建筑电气工程设计与实践[D].西南交通大学，2012.

[3]王亮.基于建设方的商业地产建筑电气设计与管理研究[D].北京建筑工程学院，2012.

[4]程大章.低碳城市与智能建筑电气[J].现代建筑电气，2010，01：1-3，23.