浅析建筑电气设计的主要内容及节能的原则朱卫红

浅析建筑电气设计的主要内容及节能的原则朱卫红

朱卫红

（云南人防建筑设计院有限公司云南昆明650228）

摘要：近些年我国城市规模的快速扩张，建筑物的高度也在不断提升，城市中的人们几乎随处可见高层和超高层建筑，与一般的建筑物相比，高层建筑的高度决定了其电气运行上的特殊性。这种特殊性使得人们在规划高层建筑电气系统时，要采取一些更加专业的方式，来保证电气系统在高层建筑上的正常运行。与此同时，随着近些年国家层面对于环保理念、持续发展理念的关注和倡导，设计人员还需要把节能环保、提高运行效率的思想融入到设计中，从而相应国家提出的号召。本文分析了高层建筑电气系统从哪些方面进行设计，并从节能环保的角度出发，分析了其所处的重要地位。

关键词：高层建筑；电气设计；节能原则

0引言

建筑的层高逐渐成为城市现代化水平的体现和城市科技水平的体现。摩天大楼等高层建筑的高额电力负载，使得人们在建筑设计过程中逐渐重视起高层建筑的电气系统的设计，如何利用科学有效的电气系统设计来实现建筑的低能耗、高安全性、高科技等现代化功能，成为人们需要面对的挑战。

1、高层建筑电气设计内容

1.1电力负载的计算

电力负载量决定了供电方案要如何进行。精确的电力负载计算，可以为设备的选用、系统的安全运行、能源的节约发挥至关重要的作用。目前一般使用负荷密度和需求系数两种方法来计算高层建筑的电力负载。

1.2供电电源的使用和电压的设定

高层建筑供电是一项十分重要的任务，不但关系到建筑的使用功能，也关系到人身的安全。所以保证高层建筑的持续供电和安全供电十分重要。面对这种情况，目前通常的做法是在高层建筑内设置多个独立的供电电源，使其处于启动状态，可以随时替换供电。并且还预备临时发电设备如燃油发电机等，保证在独立电源都不能使用的极端状态下，发电机可以提供临时用电，降低事故发生的可能，提高应急能力。

1.3变电站设置

变电站的功能是转换供电线路中的电压和电流强度，并进行电能的再分配。根据其应用的方向可以分成电力变电站和牵引变电站，其中主要的应用是电力变电站。电力变电站在工程建筑中最为常见，它的功能是通过改变电能的属性来提高供电质量和保护设备，并且提高电能的使用效率，节约能源。变电站的设置有很多选择，一般在保证变电站的功能，如电压转换、电压和电流在主干线和各个支线之间流动控制、保护输电线路及设备等的同时，也要考虑到变电站设置的安全性和经济性。

1.4照明系统设计

建筑内照明要和其装饰及环境相协调，通过设置合理的光源、照明强度、照明灯具、照明位置、照明与自然光的衔接、照明电气线路的设置等方式，可以极大的提升建筑内部的美学感官，提高人们的舒适度。照明系统需要具备常规供电和应急照明两个部分，在常规照明电源的选择上，因为高光效电源具备照度好、电能利用率高的特点，所以一般都会使用此类型的电源。

1.5智能设备的使用

为了适应高层建筑的庞大空间，变电站的设置也需要很大的占地面积。比如在某个高层建筑设计时，将主要的变电站放置在负三层，建筑面积在150到600平方米上下，主要变电设施包括：15台手车式高压柜机，40多台抽取式低压配电柜机，10多台电容调节柜机，1套电池柜机和主信号屏，四台变压器；同时在主楼的26层建设一个独立的变电站，并且将两台柴油驱动的发电机组放置到负一层。这些设施及建筑内的各种电气线路和设备共同组成了一个复杂的供电体系。为了实现如此复杂环境下供电的稳定、安全，供电设备的正常运行，变压工作不出现异常，机房的正常运转，单独指望人工去巡视和观测，不但工作负担过大，而且影响反应效率。所以在设计时，制定了通过主控室的电脑等智能系统来检查和控制各个部分的运行情况。这样使管理人员可以在监控室内第一时间发现和处理问题，从而保证整体供电系统的正常运行，提高管理效率，降低不必要的损耗，为整个建筑的供电安全提供保障。

1.6防雷设施

建筑高度的不断增加，对雷电的吸引也在增加，如何预防雷电对建筑的损害变成人们不得不去解决的问题。国外有数据显示，仅仅美国境内，每年至少有400多人受到雷击，死亡人数大约占到四分之一。这个数据从侧面证明了建筑防雷方面的重要性。目前我国高层建筑的雷电预防措施一般是使用避雷针和避雷带，这两种防雷方式的优点是布置简单、功能可靠、经济性高，在使用过程中也有效的降低了雷击的危害。但是其本身运行原理上的缺点也造成了一些不必要的问题和损失，例如吸引雷电导入到大地的过程中，会产生庞大的电流力场，这对一些电子元器件来说是致命的；并且避雷针是一种有选择的预防方式，并不能将雷电完全的导入到地面，会残留部分雷电在建筑内，产生安全问题。这种情况下，消雷器成为最佳的避雷方式。消雷器具有安装、运行简单，预防效果好等特点，并且安装后的维护次数几近于无。所以，越来越多的高层建筑选择使用消雷器来预防雷电。

1.7电梯的设计

电梯的设计需要在工程整体的规划约束下进行，电梯的布置需要满足建筑整体对于其功能和运行方式的要求。哪里设置客梯、景观电梯、内部专用电梯、消防用梯、货物专用电梯、扶梯等不同功能的电梯，以及每部电梯的运行速度是高速、低速、快速等一系列问题，都需要电气设计人员与建筑整体设计人员进行沟通才能决定。

1.8消防系统

高层建筑的现代化消防系统一般具备自动化报警、灭火的功能，主要通过火源探测、分区警报、消防中心和自动灭火四个子系统来实现。火源探测设备探测到起火信号后会发送警告信号到分区警报系统和消防中心。消防中心负责协调整个建筑火灾的监测和控制。自动灭火系统通过喷射灭火物、洒水等方式实施灭火。高层建筑中消防用电的保证，涉及到许多领域的知识，并且建筑体量越大、功能越复杂，需要管理的部分也会越多，设计也更困难。

2、电气的节能设计原则和措施

环保和可持续发展的理念逐渐成为人们认可的主流，如何节约能源越来越受到人们的关注，所以节能也成了建筑电气设计的重点。建筑电气节能方面，一般有以下两个基本原则需要遵守：

2.1保证功能、降低消耗

建筑的电气节能设计要尽可能的采用节能、环保的电器来以低能耗实现建筑的实用功能。比如满足同等的照度等照明要求的前提下，从降低能源使用出发，选择科学的照明工具，减少能源的使用。

2.2降低无谓的能量消耗

电气系统的节能设计要关注到系统中无谓的能量损耗，并加以改进。首先要剥离与建筑功能无关的能量损耗，之后考虑用什么方式避免这些损耗。比如变压器的工作能耗，电缆中的损耗，大面积的照明等，都属于无谓的能源消耗。这就需要设计中使用科学的技术和材料来降低这些能源的消耗，让实用性、经济性、科学性的里面贯穿到设计中来。

3、总结

在绿色发展的背景下，电能消耗较大的高层建筑如何实现能源的节约，已经变成人们关注的重点。所以在建筑电气系统设计过程中，一方面要考虑系统的实用性和运行中的易管理性，也要关注能源的节约。现阶段我国的建筑节能方面的知识和设备、工艺、材料、技术等还比较落后，这需要从业人员不断的发扬创新精神，刻苦攻坚，不断完善建筑节能的各个领域，这样才能为建设美好家园，满足人们生活，社会的和谐发展提供更大的推动力。

参考文献：

[1]高层建筑电气系统的防火设计[J].戴海光，许恒.科技与创新.2014（03）

[2]大楼供电系统分析及设计[J].何璐.科技视界.2014（33）

[3]高层建筑中建筑电气的应用分析[J].杨永胜.江西建材.2015（22）