浅谈高层建筑电气设计的主要内容及电气节能
时间：2022-11-05 来源：博通范文网 本文已影响 人 
【摘要】本文从高层建筑电气设计的特点及设计原则入手，对高层建筑电气设计的主要内容进行了分析，并在此基础上对与高层建筑电气设计有关的问题进行了探讨。期望通过本文的研究能够对提高建筑电气设计质量有所帮助。
【关键词】高层建筑；电气设计；质量
一、高层建筑电气设计的特点及设计原则
（一）高层建筑电气设计的特点
对于高层建筑而言，其电气设计具有十分鲜明的特点，具体体现在如下几个方面上：其一，对供电可靠性的要求相对较高。由于高层建筑当中绝大多数的电力负荷均为一二级负荷，这使其对供电可靠性提出了更高的要求，需有两个电源供电，可以是两路不同区域变电站引来高压源，或一路市政高压源加柴油发电机供电，这样才能确保供电可靠性；其二，设备能耗高、用电量较大。国内目前已经建成和在建的高层建筑内部都存在数量非常大的电气设备，在这些设备当中不乏一些能耗较高的设备，这使得用电量相对较大；其三，线路复杂程度高。用电设备繁多是高层建筑的一大特点，正因如此，使得电气线路的布设也趋于复杂化，其中不但包括高压供电线路，也有低压配电线路，而且还有通讯线路等等，如此众多的线路给电气设计带来一定的难度；其四，自动化程度较高。为了有效降低高层建筑电气设备的整体能耗，并大幅度减少设备的维修与更换周期，延长其使用年限，需要通过自动化综合监测系统对电气设备进行自动化管理，这样才能使高层建筑朝着智能化方向发展。
（二）高层建筑电气设计应遵循的原则
由于高层建筑的电气设计具体一定的特殊性，为此，在具体设计过程中应当遵循以下几点原则：
1.可靠性原则。在进行设计时，应当充分结合电气设备的用电负荷等级，以此来确保在各种工况及运行方式下都能够连续不间断地供电，从而实现可靠供电的目标。
2.安全性原则。在电气设计的过程中，安全性是非常重要的环节之一，也是高层建筑电气设计必须遵循的基本原则，即确保在进行全部操作切换时，工作人员以及电气设备都必须处于绝对的安全状态，同时还要在安全的条件下进行维护与检修工作。
3.节能性原则。目前，我国建筑能耗持续增高，其中又以电能方面的消耗居多，所以在进行电气设计时，应当本着节能降耗的原则，积极应用各种先进的节能技术，选用低能耗高效率的节能型产品，从根本降低建筑的总体能耗。
4.经济性原则。高层建筑电气设计应当以最小的投入获得最大的经济效益，这就要求在设计过程中，既要充分考虑到前期的投资成本，又要考虑到后期的运行维护成本，在不影响使用功能的前提下，尽可能节省资金。
二、高层建筑电气设计的主要内容及电气节能
（一）高层建筑电气设计的主要内容
我国现行的JGJ16-2008规范中对高层建筑电气设计的具体内容给出了较为详细的规定，在实际设计中，应当以该规范为主要依据。下面本文对高层建筑电气设备的重点内容进行介绍。
1.供电电源
①负荷等级。按照《高层民用建筑设计防火规范》要求，确定建筑物为一类高层还是二类，是居住建筑还是公共建筑。一类高层建筑物的消防控制室、消防风机、消防泵、消防电梯、应急照明等消防用电，以及客梯、生活泵、潜水泵等用电为一级负荷；二类高层建筑的上述用电为二级负荷。要求一级负荷用电需由双电源供电并末端配电箱切换。
②负荷密度。根据规范中的有关规定要求，高层建筑的负荷密度可以按照建筑的实际使用功能、总面积、高度等因素进行确定，在没有特殊要求的前提下，办公和商业建筑的用电负荷定在80-120W/㎡，居住建筑定在30-50W/㎡。
2.供配电系统
①高压配电系统。对于重要的公共建筑用电，可向供电部门申请两路不同区域变电站的高压源进行供电，并确定两高压源是独立运行互为备用，还是一用一备，切换方式自投自复，还是自投人工复位等。对不具备双高压供电的项目，应当设置市电失电后自启动发电机作为应急电源。
②为了对低压侧的短路电流进行有效控制，并尽可能减少变压器的总台数，尽量将单台变压器的容量控制在1600kVA以内。同性质两台变压器之间设置联络开关，平时各自独立运行，其中一台检修改或故障时，自动或手动调整负荷用电后合上联络开关，以提供供电可靠性，需注意两变压器主进开关与联络开关之间任何时刻只能三合二。照明与动力系统宜分开设置变压器，如果动力用电的总容量相对较小，可合用变压器。
③楼层的配电方式可采用放射式、树干式、链接或混合式。对用电性质、走向一样且总用电较大的配电可采用母线槽树干式，经楼层插接箱后引入各层间箱。对重要设备供电采用放射式供电。对性质相同、容量小又分散布置的设备采用链接式配电。如高层建筑的层数相对较多，并设不同功能楼层时，宜按功能类别分区供电。
④低压配电系统中的各级开关全部采用自动空气开关进行控制，并设置瞬时过流保护装置。
3.设备选型
按多地供电部门的要求，单台变压器在1000KVA以上的，高压开关柜宜选择真空断路器；项目室内设置的电力变压器应当选用能耗较低的干式变压器；低压配电屏可采用自动空气断路器，其分断能力应符合不同容量变压器低压侧短路电流的要求。备用发电机可以采用燃气轮发电机，从可靠性和经济性的角度出发，建议设置两台，并进行自动并车，这样可以根据实际用电负荷决定启动两台还是一台，如果容量相对较小也可设置1台；母线槽可选用接茬是绝缘母线槽，其最为显著的特点是可靠性高，便于安装和维护。
4.照明系统
高层建筑电气照明主要包括以下内容：按不同使用功能确定照度及照明功率密度，光源选择、灯具布设、线路敷设以及调光控制等等。由于高层建筑照明设计与装修装饰工程的联系比较密切，所以在设计时应当做好协调配合，力争在使用功能上达到统一。此外，为了达到照明节能的目的，可以选用高效节能光源并合理设置控制开关。
5.防雷接地
由于高层建筑的电气设备较多，所以防雷接地成为电气设计中比较重要的内容之一。基于简单、可靠、经济的角度，可以选择传统的避雷方法，但是必须确保各个楼层的钢筋、金属管道能够与作为引下线的主筋可靠连接，从而形成等电位层。除此之外，还要保证电气设备的接地安全、可靠。一般防雷接地与电气接地是采用共用接地体，按规范接地电阻应当不大于1Ω。对重要弱电设备机房还应当采取屏蔽保护措施，避免电气设备互相干扰，影响运行可靠性。
（二）电气节能
现阶段，与高层建筑电气设计有关的问题中，较为普遍是节能方面的问题，为此，在实际工程中，应当将电气节能设计作为重点问题予以考虑，并采取有效的节能方法进行电气设计，以此来地降低高层建筑的整体能耗。
1.可以通过提高供配电系统的功率因数来达到节能降耗的目标。实践证明，功率因数的提高能够使电气设备的利用效率大幅度提升，从而显著减少无功功率的损耗，进而达到电气节能的目的。比较有效的方法是无功功率补偿、提高自然功率因数以及电动机节能等等。对一般设备可集中在低压房设置自动电容补偿柜，对照明灯具采用末端补偿。
2.通过降低线损也能起到一定的节能效果，如线路导线可以选用电阻率比较小的铜芯导线；布线时要尽可能不免绕弯；对供电线路较长压降较大的适当增大导线截面积等等。
3.应当对天然光源加以充分利用。在照明系统设计时，应当确定采光方式，并将之与照明设计有机结合到一起，在日间尽量利用天然光源，使建筑内部有一个比较稳定的光照条件，同时太阳光的引入还有利于降低照明能耗。
4.合理考虑照明控制。大空间采用分区分组控制，能利用太阳自然光的部分区域设置光电自动控制的可调光控制器，随室外光线的变化自动调节室内照明的光量；居住、办公楼的疏散前室和公共走道设置光时延时自闭开关。
5.其它有关措施。电房尽量设置在负荷中心，变电所选用低噪音、高效低功耗的节能型的干式变压器；大功率设备采用降压启动、软启动，对部分水泵和空调系统可采用变频控制；
结论：
总而言之，随着我国经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，推动了建筑业的发展速度，各类建筑工程随之与日俱增，其中又以高层建筑居多。在高层建筑中有着数量非常庞大的电气设备，它们直接关系到建筑使用功能的发挥。为此，必须充分了解并掌握电气设计的主要内容和重点，并采取行之有效的措施解决电气设计中的各种问题，以此来确保电气设备的运行安全、可靠，这对于高层建筑而言尤为重要。
参考文献
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