高层建筑的电气设计

摘 要：本文就高层建筑的电气设计主要内容和特点做了初步的探讨,同时还阐述了建筑电气设计中的节能原则、节能方法.

关 键 词：高层建筑；电气设计；节能

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.

一、高层建筑电气设计过程中应注意的主要问题

(一)高层建筑由于照明、空调、电梯、给排水等诸多设备,因此负荷多,用电量特别大,且供电的可靠性要求很高.

(二)在高层建筑中,照明与动力基本上不共用干线.动力负荷多采用放射式供电,照明负荷则多采用母线槽配电,与动力分开.

(三)电气设备的管线应采取防火措施.

(四)空调等主要用电设备布局分散,多数要求采用计算机集中管理.

（五）采取防震措施.如配电屏、灯具等电气设备的防震；管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理等.

(六)消防要求高.因为高层建筑高度高,体量大,人员密集,设备多,建筑本身火灾隐患多,故对消防要求很高.

（七）在高层建筑的电气设计中,要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分.节电的设计方案,应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定.采用合理的配电方式,采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施,减少电能损耗,节约用电.

二、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、消防、电梯等设备的事故用电.国内高层建筑的供电电压,都采用lOkV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lOkV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lOOOkVA.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千线联接等等.

(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,按规定不宜采用油开关.应根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,主楼内不允许装设大容量的油浸电力变压器.

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.

（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,应尽可能使高压深人负荷中心.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.现代建筑物中,使用定时器,传感器,或光敏元件来实现照明自动控制功能是普遍的.选用各种建筑物自动化系统（特别是直接数字控制系统）来触发照明电路和接触器.同时,选用高光效电光源,是照明节能的手段之一.

(七)防雷与接地

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.

（八）电梯

电梯机房一般设置在井道上面.普通电梯的梯井可连通或设开口相连通.电梯按使用功能分,普通电梯、消防电梯等许多种；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.现代高层建筑的电梯,为了提高输送能力和缩短候梯时问,一般都采用高速或超高速电梯,分组实行电脑群控.为提高运行的稳定性和舒适感,客梯都是选用直流电动机驱动.在进行电梯设计时一定要做好配电设计、主开关选择、电气照明、通风装置和插座设置及控制等相关问题.

（九）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.探测器探测到火灾信号后转换成电信号,进人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.

三、建筑电气设计中的节能原则

建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：

(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

节能应根据国情考虑实际经济效益,不能因为注重节能而过高地消耗投资,增加运行费用.

(三)节省无谓消耗的能量

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.如变压器的功率损耗,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,宜采用先进技术使其能耗降低.因此,节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则.民用建筑的节能潜力很大,应在设计中精心考虑.但是在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的.