高层建筑电气设计的主要内容及节能原则

李志伟 张亮

【摘要】随着社会经济的快速发展，城市人地矛盾越来越激烈，高层建筑的出现，缓解了城市用地紧张，缓解了人们住房需求，对于高层建筑的质量要求越来越严格，高层建筑施工比起普通住宅要复杂的多，因此，做好高层建筑设计施工，是建筑单位需要不断提升，只有充分了解高层建筑用电特点以及主要设计内容 ， 才能更好的做好电气设计工作。基于此，文章探讨分析了高层建筑电气设计的主要内容及节能原则，以供相关人士参考。

【关键词】高层建筑；建筑电气设计；注意问题

一、高层建筑电气设计的主要内容

1、选择合适的供电电源和电压

一般来说，高层建筑具有非常大的建筑面积以及多层的特点，考虑到高层建筑庞大的系统一般会安置两个以上的独立电源保证正常用电。并且这些电源大多数情况都会同时供电，还有备用电源作为后盾。在现代的很一般来说，高层建筑具有非常大的建筑面积以及多层的特点，考虑到高层建筑庞大的系统一般会安置两个以上的独立电源保证正常用电。并且这些电源大多数情况都会同时供电，还有备用电源作为后盾。在现代的很多高层建筑当中，还会设有发电机组在停电的情况下自己发电保证正常供电，例如，照明、家用电器使用、电梯设备以及消防设备方面的正常供电。在我国，规定的高层建筑的标准电压等级都是l0kV。此外，在具体的使用过程当中，要根据实际情况对建筑电力负荷进行计算，以便可以为电气设备的选择提供电力支持。

2、设计合理的配电系统

我国高层建筑的供电十分复杂，一般都会按照国家规定标准10 kV电源进行同时供电，而且会采用单母线进行高压分段，这样做可以实现电压的自动切换。因此，在高层建筑中，配电系统计费方式是高供高计，会配置计费电度表，根据供电方式的选择采用两部电价法，实现供电计费的公平合理化。相对来说，高层建筑单台变压器的容量一般都在1000kV·A以上，很多时候容易发生电流的短路现象，可以用联络开关控制好电流的输送。

3、电气设备选择

我们知道高层建筑的电气设备比较多，通常会用到高压开关柜、低压配电屏、电力变压器、应急发电组以及照明系统等。具体来说，高层建筑的高压开关柜，应该多会采用真空开关手车式的开关柜，也就是说，在地下室安置配电设备比较稳妥，另外，要用抽屉式来设置低压

配电屏，但是很多大容量的开关要采取手车式。提到电力变压器，就一定要避免油浸电力变压器的使用，避免发生不要的火灾状况。燃气轮发电机在建筑应急发电机组中是十分广泛的电气设备，在具体的设置时，一定要根据实际情况调整好照明的光源照度设计方案，做好建筑装饰同照明设计的优化配合。

4、其他方面的设计

高层建筑的其他设计还有建筑的接地和防雷设计、 电气的照明设计、消防自动灭火与报警机制的设计、电梯的设计等方面：①接地和防雷设计，建筑的安全是首要的，而高层建筑的接地和防雷工作就特别重要。 设计中把防雷接地、工作接地和保护接地相互结合并选择 4 欧姆以下的电阻， 以此来提高高层建筑的安全性。 ②消防系统的设计，高层建筑的消防系统也非常重要。 消防系统的 5 个部分：火灾探测器、消防报警控制器、自动灭火器、消防中心和气体自动喷射，从而保证报警灭火系统的自动化。 在整个过程中，首先，用探测器探测火灾信号，然后自动转为电信号，再由电信号进入报警器和消防中心，最后转为声光报警信号，最终由消防中心完成整个消防指挥和監控。 高层建筑的消防用电设计是综合学科的体现，规模、功能和控制范围都越来越复杂，所以设计的发杂程度也会越来越高。 ③电梯的用电设计，高层建筑的楼层因素就决定了电梯时不可缺少的部分，由于高层建筑使用功能的复杂性，导致高层建筑电梯除了普通电梯以外，还有消防梯、观景梯、货梯等多种电梯。 所以电气设计师在设计电气系统时要和建筑设计师进行沟通协商，从而设计出最合理的电气系统。

二、建筑电气节能应该遵循的设计原则

1、适用性原则

所谓的适用性原则就是在满足为建筑物内的良好的人工环境提供必要的能源，为建筑设备提供必须的动力，为用电设施提供可靠的负荷容量等条件的情况下，优化供配电设计，从而促进电能的合理化运用。要保证建筑物照明的照度、色度及显色指数；要满足建筑物舒适卫生的良好环境；满足各处运输通道的畅通无阻等等。

2、节约性原则

所谓的节约性原则就是指在电气节能设计中要充分考虑到实际的经济效益，不能因为节能而过高的消耗投资，增加运行费用。而是要科学合理的选用节能设备和材料，争取实现用较低的投资得到最大的经济效益。使因节能而增加的投资可以在最短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

3、节能性原则

所谓节能性原则就是要节省无谓消耗的能量。首先要找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的，在考虑采取什么措施节约能源。着眼于电气设备自身的电能消耗、变压器的功能损耗、传输线上的电能损耗等方面，设计应该把握“满足功能、经济合理、技术先进的原则”。

三、高层建筑电气设计具体的节能对策

1、电气设计配电系统以及无功补偿设备的节能设计

在高层建筑电气设计过程中，配电系统的设计需要按照供电距离以及供电容量来设计，再加上电气设备自身的特点，将配电负荷中心和变配电设备尽可能的靠近，节省供电电缆的同时，也降低了电能的损耗，电气设计师要根据变压器的容量以及变电器在四季不同的变化情况，灵活的将电能降到最低。

2、提升配电系统的功率

提升高层建筑电器设备利用率的一种方法就是提升配电系统的功率因数，尽可能最大限度的减少无功率损耗的情况，这也是电气设计节能的最终目的，但是在提升配电系统功率的时候应该注意自然功率的提升，通过选择已经补充的电机，或者是调整施工设计的流程，以改善机电设备的运行状态。电气设备用户会使用无功率的设备来进行人工补偿，因为并联电器的做法是可以减少无功率发生的损耗，但是设计人员也应该注意尽量使用高低压柜来分散补偿以及集中这两种补偿方式的使用，在高层建筑电气设计中需要根据电气工程的实际情况进行科学的设计。

3、减轻电路中的电能消耗

高层建筑电能损耗的主要方面之一是电线路中的损耗，所以电气设计人员应该充分考虑电线路中的损耗，减少电线的长度，根据机械长度、发热条件以及电压损耗科学的进行低压线路截面的选择，最主要的目的就是降低线路中损耗的电能，应该注意的是要减少弯路或者回头路线的布线，将变压器和负荷中心尽可能的挨在一起，缩短供电距离，减少线路电能损耗，提升高层建筑电气设计的供电质量。

结束语

高层建筑电气设计的特点直接影响了高层建筑的安全使用和建筑的各种能耗， 所以电气设计师在设计的时候必须了解高层建筑的特点、内容，遵守电气设计的原则，实现建筑的整体的节能。 高层建筑电气设计及节能措施已经引起社会的普遍关注，高层建筑的电气设计直接影响到用户的使用安全，完善节能措施有助于减少用户的经济损失，为国家节约电能，所以加强对高层建筑电气设计及节能措施的研究力度具有非常重要的意义，这不仅是该领域目前的主要任务，也是未来数十年主要的研究方向。

参考文献：

[1]张敬涛.浅谈高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].中国新技术新产品，2011（22）：64.

[2]尹鹏.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则[J].门窗，2013（11）：177.

[3]刘秉清.高层建筑电气设计及节能措施[J].通讯世界，2015（5）：116-117.