高層建筑電氣設(shè)計探究論文

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摘要：本文就高層建筑的電氣設(shè)計主要內(nèi)容和特點做了初步的探討，同時還闡述了建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能原則、節(jié)能方法。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計；節(jié)能

隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展，高層建筑越來越多，因此，高層建筑電氣設(shè)計就成為設(shè)計者不得不面對的問題，同時，在能源緊張的今天，更要注重節(jié)能的設(shè)計。

一、高層建筑電氣設(shè)計過程中應(yīng)注意的主要問題

(一)高層建筑由于照明、空調(diào)、電梯、給排水等諸多設(shè)備,因此負(fù)荷多，用電量特別大,且供電的可靠性要求很高。

(二)在高層建筑中,照明與動力基本上不共用干線。動力負(fù)荷多采用放射式供電,照明負(fù)荷則多采用母線槽配電,與動力分開。

(三)電氣設(shè)備的管線應(yīng)采取防火措施。

(四)空調(diào)等主要用電設(shè)備布局分散,多數(shù)要求采用計算機集中管理。

(五)采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設(shè)備的防震；管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。

(六)消防要求高。因為高層建筑高度高,體量大,人員密集,設(shè)備多,建筑本身火災(zāi)隱患多,故對消防要求很高。

(七)在高層建筑的電氣設(shè)計中,要把電能消耗指標(biāo)作為全面技術(shù)經(jīng)濟分析的重要組成部分。節(jié)電的設(shè)計方案,應(yīng)根據(jù)技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式,采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設(shè)備監(jiān)控電腦系統(tǒng)等措施,減少電能損耗,節(jié)約用電。

二、高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

（一）負(fù)荷的計算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計的依據(jù)參數(shù)。計算準(zhǔn)確與否，對合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

（二）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)有兩個獨立電源，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。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機組，要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦、消防、電梯等設(shè)備的事故用電。國內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用lOkV標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。

（三）高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

1、高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的lOkV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。

2、計費方式，采用高供高計。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計費電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。

3、為減少變壓器臺數(shù)，單臺變壓器的容量選擇一般都大于lOOOkVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

4、高壓系統(tǒng)及低壓干線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)。配電設(shè)備中的主要部分是干線。現(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母千線聯(lián)接等等。

（四）主要設(shè)備的選型

1、高壓開關(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)定不宜采用油開關(guān)。應(yīng)根高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。

2、電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。

3、低壓配電屏。國外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。

4、應(yīng)急備用發(fā)電機組。過去大多是采用柴油發(fā)電機組做應(yīng)急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快，故障率低等優(yōu)點。

（五）變電所位置的確定現(xiàn)代高層建筑的用電量相當(dāng)大，在確定變電所位置時，應(yīng)盡可能使高壓深人負(fù)荷中心。這對節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

（六）電氣照明設(shè)計

電氣照明設(shè)計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計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。現(xiàn)代建筑物中，使用定時器，傳感器，或光敏元件來實現(xiàn)照明自動控制功能是普遍的。選用各種建筑物自動化系統(tǒng)（特別是直接數(shù)字控制系統(tǒng)）來觸發(fā)照明電路和接觸器。同時，選用高光效電光源，是照明節(jié)能的手段之一。

（七）防雷與接地

現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實際應(yīng)用，但在理論上一直是有爭議的。現(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)鍵是做好金屬管線的接地。

現(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而定，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)，這對均衡電位，提高安全性都有好處。（八）電梯

電梯機房一般設(shè)置在井道上面。普通電梯的梯井可連通或設(shè)開口相連通。電梯按使用功能分，普通電梯、消防電梯等許多種；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。現(xiàn)代高層建筑的電梯，為了提高輸送能力和縮短候梯時問，一般都采用高速或超高速電梯，分組實行電腦群控。為提高運行的穩(wěn)定性和舒適感，客梯都是選用直流電動機驅(qū)動。在進(jìn)行電梯設(shè)計時一定要做好配電設(shè)計、主開關(guān)選擇、電氣照明、通風(fēng)裝置和插座設(shè)置及控制等相關(guān)問題。

（九）消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)

現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實現(xiàn)報警滅火自動化。探測器探測到火災(zāi)信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)人分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。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)計問題，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)計內(nèi)容也就越復(fù)雜。

三、建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能原則

建筑電氣設(shè)計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅持以下三個原則：

（一）滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

（二）考慮實際經(jīng)濟效益

節(jié)能應(yīng)根據(jù)國情考慮實際經(jīng)濟效益，不能因為注重節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用。

（三）節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。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，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，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，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。民用建筑的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。

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