高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則

1、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及節(jié)能原則    摘要：節(jié)能設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，優(yōu)秀的節(jié)能設(shè)計(jì)方案不僅能在短時(shí)間內(nèi)收到理想的回扣，還能在今后的今年回收投資的費(fèi)用。本文主要介紹高層建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能途徑的有關(guān)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 ：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能；原則；措施 中圖分類(lèi)號(hào)：TU208.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 進(jìn)入現(xiàn)代化，我國(guó)的城市化日趨廣泛，我國(guó)面臨的能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，自然建筑電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是節(jié)約電能，建筑電氣設(shè)計(jì)不僅僅要保證建筑物不受其影響，還要使空調(diào)的溫度、顯色指數(shù)、色溫以及照明的亮度達(dá)到要求，并且考慮其工程經(jīng)濟(jì)效益，最重要的是節(jié)能設(shè)計(jì)要根據(jù)

2、實(shí)際情況進(jìn)行，優(yōu)秀的節(jié)能設(shè)計(jì)方案不僅能在短時(shí)間內(nèi)收到理想的回扣，還能在今后的今年回收投資的費(fèi)用。 一、建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則 1、滿(mǎn)足建筑物的功能即滿(mǎn)足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿(mǎn)足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿(mǎn)足上下、左右的運(yùn)輸通道暢通無(wú)阻；滿(mǎn)足特殊工藝要求，如娛樂(lè)場(chǎng)所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。 2、節(jié)省無(wú)謂消耗的能量節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無(wú)謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線(xiàn)路上的有功損耗都是無(wú)用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進(jìn)技術(shù)使其能耗降低。因此，

3、節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。 二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1、負(fù)荷的計(jì)算 電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。 2、供電電源及電壓的選擇 為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15 秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。國(guó)內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電壓等

4、級(jí)。 3、高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線(xiàn)分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線(xiàn)分段數(shù)目，與電源進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線(xiàn)不分段的進(jìn)線(xiàn)。電源進(jìn)線(xiàn)幾乎全部采用電纜進(jìn)線(xiàn)。 （2）高壓系統(tǒng)及低壓干線(xiàn)的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。現(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線(xiàn)槽。 水平干線(xiàn)因走線(xiàn)困難，多采用全塑電纜與豎井母干線(xiàn)聯(lián)接。每層樓豎井設(shè)配電小間。層間配電箱經(jīng)插接自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)從豎井母干線(xiàn)取得電源。當(dāng)層數(shù)較多負(fù)荷數(shù)較大時(shí)，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或

5、最頂層。 （3）為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器并列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。照明和動(dòng)力分開(kāi)設(shè)變壓器，當(dāng)動(dòng)力用電容量太小時(shí)，動(dòng)力變壓器可不分開(kāi)裝設(shè)，而在低壓側(cè)應(yīng)對(duì)動(dòng)力負(fù)荷分類(lèi)計(jì)費(fèi)。 4、主要設(shè)備的選型 （1）高壓開(kāi)關(guān)柜。現(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，按規(guī)定不宜采用油開(kāi)關(guān)。用于高層建筑的開(kāi)關(guān)有三種類(lèi)型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6 開(kāi)關(guān)和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術(shù)陳舊，SF6 開(kāi)關(guān)尺寸數(shù)大，氣體具有毒性，故目前10kV真空斷路器應(yīng)用的較為普遍。 （2）電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變

6、壓器的。目前有干式變壓器、SFE 變壓器和硅油變壓器等三種產(chǎn)品可供選用。 （3）低壓配電柜?，F(xiàn)在低壓配電柜的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式和固定間隔式，型號(hào)主要有GCK、GCS、MNS等。柜內(nèi)受總開(kāi)關(guān)和出線(xiàn)開(kāi)關(guān)分為固定式、插入式和抽出式，可根據(jù)項(xiàng)目要求選擇不同的形式。 （4）應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過(guò)去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急備用電源的。近年國(guó)外高層建筑已開(kāi)始采用燃?xì)馄啺l(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組必須是快速自起動(dòng)的。一般應(yīng)能在15s內(nèi)恢復(fù)供電。從可靠性出發(fā)最好選用兩臺(tái)，自動(dòng)并車(chē)。容量較小時(shí)也可選用一臺(tái)。 5、電氣照明設(shè)計(jì) 電氣照明設(shè)計(jì)，包括光源選擇

7、、照度計(jì)算、燈具造型、燈具布置、調(diào)光控制和照明配電線(xiàn)路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一。選用高效光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。 高層建筑因使用面積和公共面積較大，照明電能用量比較大，電氣設(shè)計(jì)時(shí)可從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)：（1）盡可能使用高效光源。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，白熾燈因安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜而被廣泛應(yīng)用于樓宇照明，但白熾燈發(fā)光率過(guò)低，因而，這種燈逐漸開(kāi)始被顯色性能優(yōu)異、光色好、發(fā)光率高的新光源所替代。（2）最大幅度的利用自然光。對(duì)于靠近室外的建筑部分應(yīng)增大門(mén)窗面積，使用透光率高的玻璃。對(duì)于樓內(nèi)可以使用自然光照明的部分，可以安裝

8、輔助照明設(shè)備，并配置燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。（3）對(duì)于通過(guò)氣體放電的燈，通過(guò)調(diào)節(jié)燈絲可以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明亮度的調(diào)節(jié)，但這么做成本太高，不適宜用于工作照明。 6、防雷與接地 現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，采用避雷針和避雷帶的做法簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線(xiàn)的鋼筋有可靠的連接，形成等電位層?，F(xiàn)代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線(xiàn)的接地?，F(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求確定，通常是在4 歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿(mǎn)

9、足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對(duì)均衡電位，提高安全性都有好處。 7、電梯 電梯按使用功能分，有高級(jí)客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類(lèi)。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是要確定電梯臺(tái)數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計(jì)人員單方面所能決定的，必須與總建筑師共同研究才能確定。 8、消防 現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信

10、號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。關(guān)于高層建筑中消防用電的設(shè)計(jì)問(wèn)題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜。 9、減少電氣能量損耗 （1）減少變壓器的能量損耗。高層建筑電氣對(duì)變壓器的依賴(lài)性非常強(qiáng)，變壓器在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)下造成的能耗也是相當(dāng)可觀的，因此在安裝中最好選擇合理的變壓器如選用節(jié)能型變壓器。綜合考慮投資和設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器， 使其滿(mǎn)負(fù)荷高效運(yùn)轉(zhuǎn) （2）減少線(xiàn)路上的能量損耗。電氣工程對(duì)線(xiàn)路的使用量和消耗量非常之巨，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)， 線(xiàn)路的損耗約占輸入電能的4%左右。因此設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足允許載流量運(yùn)行電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)的前提下，根據(jù)高層建筑的規(guī)模用電負(fù)荷性質(zhì)及容量，使電氣位置合理的靠近用電負(fù)荷中心，另外應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇電纜及導(dǎo)線(xiàn)的截面，從降低電能損耗。 綜上所述，作為建筑電氣設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，我們要