高层建筑电气设计应注意的问题

【关键词】高层建筑；电气设计；电气自动化；电气系统 

　　引导语： 

　　世界各国在建筑业的许多方面都存在着趋同的趋势，然而却在一个看似较为简单的方面，存在着较大的分岐。那就是，对于何为高层建筑的定义。在高层建筑的定义方面日本规定为11层31m，美国为7层22-25m，德国为22层，而我国的规定则为10层24m。高层建筑由于其用电量巨大而且电力负荷密高极高，因此，高层建筑的电气设计的关键就是要在科学合理地确定电力负荷的参数的基础之上选择设备，以使得整栋建筑的电力系统能在一个安全、可靠、经济、高效的状态下运行。而且必须在高层建筑的电气设计中使用自动控制设计与电脑管理以达到建筑物的电力运行的可控性与电气设备的运行的经济性。还必须在两路甚至三路供电的前提下，为高层建筑选择较为合适的独立发电装置，该独立发电装置要求必须在最短10秒钟以内对建筑物内的安全防火、紧急出口的照明、电梯、通讯等关键部位恢复供电。必须为高层建筑设计增强型的安全电气设施，比如防火、防盗的监控与安保设施、必不可少的报警装置等。总之，高层建筑的电气设计有别于普通建筑的电气设计。 

　　一、高层建筑的特点 

　　1、整体特点 

　　高层建筑给人的整体印象是高大的地标性建筑，其建筑面积较为巨大，高层的面积通常都是以万平方米为基本单位计算的。较高的高层建筑甚至以百万平方米计。由于土地资源的极其宝贵，因此，我国的高层建筑越来越多，其目的就是要“向空间要空间”，一方面可以在有限的土地资源上获得更大的空间，另一方面还可以创造一个一体化的集成式人居与商务交流中心，既繁荣了经济又促进了人与人的交流。并且由于高层建筑的基础更深，因此，高层建筑在向空间要空间的同时也向地下多要出了通常多达5层左右的空间。 

　　2、电气专业特点 

　　首先，用电设备种类多 

　　高层建筑的电气系统通常分为电明系统、楼内交通系统、空调系统、锅炉系统、厨房系统、消防系统、给排水电力系统等诸多部分。其中的照明系统包括楼面、过道、楼梯、安全出口、疏散诱导照明、室内等照明部分。楼内交通系统包括电梯设备及其附属设备等。空调系统包括冷水机组、冷却塔风机、送回风机、风机盘管等通风换气调温设备。锅炉系统则包括鼓风机、引风机等设备。厨房系统则包括厨房电器设备，比如冰箱组、各种炊事设备组等。消防系统则包括防火、防盗、监控、安保等系统设备。此外，必不可少的还有电脑管理系统与自动化控制系统等。与普通建筑不同的是正由于高层建筑的层数极高因此其耗电量也比普通建筑要大得多，并由此而引发了一系列的连锁问题。这些问题中最大的问题就是要保障供电的可靠性与安全性。 

　　二、高层建筑电气设计的原则要求 

　　（1）经济性 

　　经济性即指整栋高层建筑的电气初装的成本与总体的运行与维护成本必须符合经济性的要求。节能必须考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。 

　　（2）可靠性 

　　根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电，并满足建筑物的功能，即满足照明的亮度、色温、显色指数；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。 

　　（3）灵活性 

　　主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。 

　　（4）安全性 

　　保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。 

　　在高层建筑电气设计的过程中，必须综合考虑上述的四个方面，才能真正起到改善高层建筑电气设计质量的目的。在具体的操作中，一定要综合考虑，力争做到设计的最优化。 

　　三、对高层建筑电气设计的几点思考 

　　1、供配电系统的节能设计 

　　根据工程供电容量及负荷的具体使用情况，合理设计供配电系统，做到尽量简单可靠，这对于有效地实现电气节能可以起到很好的作用。 

　　首先，变配电所或箱式变电站位置的设置。现代高层建筑的用电量相当大，在确定变配电所或箱式变电站位置时，应尽量靠近负荷中心，这样可以减小配电半径，有利于减少线路损耗。其次，合理选择变压器容量及台数。在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内，从而实现变压器的投入台数可以随季节性负荷的变化灵活投切，减少部分变压器轻载而引起的不必要的电能浪费。最后，优化变压器的经济运行方式。同一变电站的变压器应尽量并列运行，并联后其负荷可以合理地分配，总损耗可以降至最低限度，同时根据负荷的变化调整并联运行的变压器台数。 

　　2、电动机节能设计 

　　减少电动机能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中，应选用高效率的电动机。但是在具体工程中，电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套，由设备制造商统一供应的，因此节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外，主要是减少电动机轻载和空载运行，因为在轻载运行下电动机效率是极低的。切实可行的办法是采用变频调速控制电动机，使其在负载率变化时自动调节转速。 

　　3、照明节能设计 

　　我国照明用电量约占总发电量的10%左右，而建筑照明用电占建筑耗电的20%～30%，且现有照明装置以低效照明为主，节电潜力巨大。实施照明节能，一是选择高效光源。光源的效率与电力消耗最为密切，常用各类光源中高压钠灯的光效为最高。按不同的工作场所，选择相适应的高效光源，可以降低电能消耗，节约能源。在设计中，应严格控制使用白炽灯，尽量减少高压汞灯的使用量，推广使用细管径荧光灯和紧凑型荧光灯，大力推广高效、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯。二是充分利用天然光源建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。 

　　4、防火和报警系统 

　　自动消防和防火报警系统一般由检测、报警、确认判断和初期灭火设备、疏散指示系统、排烟灭火系统组成。由于高层建筑面积大、人员复杂，引起火灾的可能性很大，加之竖向孔洞多、现代化的塑料贴面材料、全部窗户密封、设备庞杂、人员和物质等都很集中，发生火灾时火势容易蔓延，所以现代化的高层建筑除了在建筑设计方面采取很多措施外，还应设置完善的自动消防系统和防火报警系统。 

　　5、提高设计人员的专业素质 

　　电气设计人员应加强学习，更新知识，了解国际电气发展科技动态和科技成就，及时掌握新产品的性能、价格，以免造成设备选项错误影响电气设计的经济性。 

　　6、做好电气设计的技术管理工作 

　　做好工程方案评审工作，制定合理的供配电方案，通过优化设计、精心设计，使技术与经济紧密结合，使设计做到安全、可靠、经济、实用，并经过综合性的评估，取得综合性最优的电气设计方案，切实解决电气设计的经济性问题。 

　　四、结束语 

　　总之，高层建筑电气设计时应精心考虑，采用各种措施节约电能，同时应满足科学性、经济性的要求。目前，建筑电气的建设逐渐向自动化、节能化、信息化和智能化方向发展，这些方面必然对电气设计有许多新的要求，使建筑电气的设计业务范围不断扩大，技术要求越来越高。只有经过仔细的设计，并根据实际情况予以实施，才有可能设计出合理的电气方案。 

　　参考文献： 

　　[1]卓辉桓. 建筑电气设计中常见问题的探析[J]. 内江科技. 2010（06） 

　　[2]邱红梅，胥兴举. 浅谈影响建筑工程质量的若干建筑电气问题[J]. 民营科技. 2010（03）