高层建筑电气的安全性和节能性设计分析

2018-02-05张德红

智能城市 2018年9期

张德红

中铁建工集团有限公司深圳分公司，广东深圳 518052

在高层建筑设计中，需要重视高层电气系统的配置问题，尤其是当前发展阶段，随着资源节约型和环境保护型理念的提出，绿色建筑的理念也深入到高层建筑设计中，在建筑设计中更加重视节能性和环保性；高层建筑电气系统比较复杂，并且设计水平直接影响到后期建筑物的使用质量，在设计中更要重视起安全性和节能性。

1 高层建筑电气设计的原则分析

高层建筑电气设计是整个工程设计的重要组成部分，要保证建筑的正常使用，需要了解电气设计的原则。

1.1 需要满足高层建筑的功能需求

高层建筑的电气设计，最基本的就是满足功能需求，满足用电设备的正常使用负荷。在具体的设计中，需要重视对包括中央空调等在内的湿度、温度等，最大程度地满足用户的舒适度，保证设备的正常使用。此外，在设计中，还需要重视对电气设备超负荷运作的分析，更好地满足电气的性能，保证高层建筑的照明系统，对照度、色温等要求加以具体的分析。

1.2 遵循经济性原则

在满足高层建筑正常使用的基础上，为了建筑单位的经济效益，还需要考虑电气系统的运行成本和经济性，这也符合当前资源节约和可持续发展的要求。保证设备能正常运行，并在达到合理的运行期限后加以回收设计，这样也能达到降低运行成本的目的；此外，电气系统的设计，需要改造系统从而改善其使用的效果，做好节能设计工作，同时在具体设计中，不能一味地求新，盲目追求设计的高端，以免造成对能源和资源的过度消耗。

2 高层建筑电气设计的要点分析

2.1 选择合适的供电电源和电压

高层建筑与一般建筑不同，建筑面积比较大，且楼层多，对整个楼层的供电系统设计提出了更高的要求。保证整个系统的安全性和稳定性，从稳定方面来看，要保证供电的稳定，一般应该配置至少两个独立的电源，一旦其中一个电源出现故障，则另一个可以正常运作，也能保证整个高层建筑供电方面不受影响。此外，不同供电系统最好不选用一个地区，这样也能避免供电电源受环境的影响，一个区域出现供电问题，则不影响楼层用电情况；此外，因高层电源出现断电问题会带来很严重的影响，高层建筑设计中，可以安装发电机组，保证正常用电不出现中断。

2.2 电气设备的选择要合力

高层建筑电气系统中，开关柜、照明等系统需求比较多，电气设备的选择，也要充分结合高层建筑的特点，了解高层建筑实际需求，如考虑高层建筑的光照、光源等特点；高层建筑中的低压配电，多采用的是抽屉式低压配电，如果设计量大，可设计成手车式，这样在满足高层正常用电需要的同时，还能有效降低高层建筑的能耗。

2.3 配电系统的设计

当前我国高层建筑设计中，采用的多是单母线，对高压进行分段，能实现电压系统的自动切换，在配电系统中，高压与低压也能实现分开计费，高压采用的是供高压，而低压的计费一般采用配电系统的计费表。在高层建筑配电系统的设计中，要遵循设计的原则，按照设计的具体流程，制定科学的设计方案，并不断提升设计的方法，进行合理的设计，并根据能耗的大小，分开供电，这样才能保证节约能耗。

2.4 高层建筑供配电线路的损耗设计控制

高层建筑的电能输送，需要靠供配电线路来实现，供配电线路的干线和支路等线路组成了一个完整的、交错的复杂网络，总长度一般可达几十万米，其供配电线路的整个电能消耗相对较大。因此，对其损耗的设计和控制，也是高层建筑电系统中节能性研究的重点内容。

要降低电能消耗，要考虑以下几个方面的内容。首先，要选择科学的配电电压等级。配电电压的等级需要结合高层建筑物的特点，不断提高电压等级，减少配电线路的损耗；其次，在导线的选择上要遵循经济安全的原则，在实际的应用中，可以选用一些新型的材质导线，如铜芯电缆线，其传输的效率比较高，要结合高层建筑电能负荷的要求，针对不同的建筑物，选用合理的导线；再次，要减少配电线路的长度，这样能缩短安全供电的距离，更多地减少电能损耗；最后，还要选用横截面积大的线缆。一些高层建筑的电机设备与供电系统距离比较远，这样就要重考虑线路的稳定和电压情况，根据实际情况选用较大横截面的线缆。

2.5 安全性设计

高层建筑电气系统的节能设计建立在整个系统安全稳定的基础上，减少运行中的安全隐患，对安全设计的重点，首先要保证电力的供应，满足人们基本的生活和工作需要，除了配备多个独立电源外，还需要配置发电机，这样可保证一旦出现安全事故，能及时提供电力。同时设计中要避免使用大容量的油浸变压器，减少火灾发生频次；其次，注重高层电气系统中的消防设计，高层建筑的消防工作不容忽视，在消防系统中，要注意每个子系统的设计，如火灾自动报警系统、火灾通讯系统及自动喷水系统等，增强高层建筑在应对突发情况时的应对能力。

3 当前高层建筑电气设计中的问题分析

当前我国高层建筑的数量和规模越来越大，高层建筑工程设计工艺和技术都有了很大程度的提升，但是也要认识到，电气系统设计仍然存在一些问题。

3.1 漏电开关选择出现问题

电气设计需要遵循安全设计的原则，漏电开关的级数选择直接影响到整个电气系统的安全性，具体设计中需要根据高层建筑物的特点来选择，但是当前一些高层建筑设计忽视了对建筑物自身特点的把握，没有对供电电源、电压的具体要求进行分析，在级数的选择上存在问题，无法实现对电源的保护。

3.2 线路接地保护问题

高层建筑设计中，电气系统的设计需要考虑到接地的问题，这样能减少对电气系统的损害，室外照明也会接地，减少因灯具保护罩遭到破坏后，带来的用电安全等问题，灯具的接地一般要采用金属外壳。当前高层建筑线路接地工作往往被忽视。

3.3 追求系统的高端，忽视了节能性

当前高层建筑中，很多建筑在实现基本的使用功能的基础上，忽视了对运作成本的考虑，一味地选用高端的照明设备等，这样不仅影响整个经济成本，也忽视了节能性。

4 高层建筑电气系统的安全性与节能性设计措施

4.1 安全性设计

要保证电气系统的安全性，首先要全面考虑整个高层建筑的特点，结合高层建筑的使用情况，对整个电气系统做全面的分析，保证用电的安全性，并减少电气系统使用中存在的安全隐患。其次，要弄清楚影响高层建筑电气系统安全的因素。电力供应、电源设备的选择、电能损耗、线缆使用等情况都会影响到整个电气的安全使用，因此，需要对因素及影响情况做全面的分析，并制定科学的电气系统设计方案，在综合考虑各方面因素的基础上，对方案进行对比优化，选择最优设计方案，并按照方案要求进行设计。最后，需要重视整个高层建筑的消防系统，这也是保证其安全设计的关键，提高整个楼层应对突发情况的防御能力，确保整个电气系统正常稳定运行。

4.2 节能性设计

对高层建筑电气系统中的节能设计，主要从线路能源消耗的优化、配电系统节能和光照系统的选择来分析。

其一，降低线路能耗。电气设计人员需要认识到在高层建筑线路传输中，所消耗的能量较大，需要综合考虑，根据线路的发热情况等，结合具体的发热条件，选择合理的线路输送长度，并了解电线截面的面积，对不同建筑的需求，选择不同的输送长度，这样能降低热能消耗。

其二，配电系统设计中，要科学地选择变电站的位置，一般可以放在高层建筑的地下室，或者是最高层，这样能减少能源的损耗，还可以考虑放在建筑物的中间层；具体的设计中，设计人员要根据建筑物特点，并根据变压器的容量数量等，进行合理地优化选择。

其三，要优化设计光照系统，光照系统是高层建筑电气设计中所占比例比较大的内容，要保证建筑物的节能设计，需要对当前高层建筑的光照系统进行控制，当前多采用的是智能光照控制体系，这种系统能根据高层建筑的人流信息、不同的场地和时间等，对光照进行预设，能对光照进行精确的控制，这种系统能有效节约能耗，也能在对能源调整的基础上，增加灯具的使用年限，经济效益显著，在具体的使用过程中，可以配置一定的传感器，这样能有效配置照明的强度。