張秋

深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司南京分公司 江蘇 南京 210000

前言

高層建筑的整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計有更高的要求。特別是在當(dāng)前綠色環(huán)保理念的倡導(dǎo)下，高層建筑的設(shè)計和施工應(yīng)堅持環(huán)境保護和節(jié)能原則，引領(lǐng)建筑業(yè)的發(fā)展。高層建筑電氣設(shè)計要求設(shè)計者結(jié)合具體建筑的特點進行科學(xué)合理的電氣規(guī)劃設(shè)計，并在整個設(shè)計過程中采取有效措施，確保選舉的合理性和科學(xué)性的設(shè)計。

1 高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

1.1 配電系統(tǒng)設(shè)計

①中國高層建筑一般采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電源同時供電，采用單母線進行高壓分段。配電系統(tǒng)計費方式是高供高計，在建筑低壓配電系統(tǒng)旁邊也安裝計費電度表，采用兩部電價法。②高層建筑中單變壓器的容量一般在1000kVA以上，以減少變壓器的數(shù)量。在變壓器中部設(shè)置接觸開關(guān)，以限制低壓側(cè)的短路電流。再次，高壓線和低壓線一般都是采用的放射式系統(tǒng)，而高層建筑樓層配電則是采用的混合式系統(tǒng)，高層建筑豎井多是采用插接式的母線槽，水平干線一般采用的全塑電纜。

1.2 供電電源和電壓的選擇

高層建筑具有建筑面積大、事故多的特點。高層建筑有兩個以上獨立的電源，以保證建筑電源的可靠性和安全性。這些電源一般都是同時供電，互為備用電源，很多高層建筑還安裝了柴油發(fā)電機組，確保在停電的15min之后恢復(fù)供電，保證建筑在照明、電器使用、電梯設(shè)備以及消防設(shè)備方面的正常供電，我國高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級都是10kV。此外，電氣設(shè)計人員還要對建筑電力負(fù)荷進行計算，對電氣設(shè)備的選擇提供依據(jù)，電力負(fù)荷計算一般是采用需要系數(shù)法和負(fù)荷密度法。

1.3 電氣設(shè)備選型

高層建筑中有許多電氣設(shè)備，包括高壓開關(guān)設(shè)備、低壓配電屏、電力變壓器、應(yīng)急發(fā)電機組和照明系統(tǒng)等，將變配電室設(shè)在建筑主樓的地下層，低壓配電屏都要設(shè)置成抽屜式，大容量出線要做成手車式，電力變壓器要避免油浸電力變壓器的使用，達(dá)到建筑防火的目的。

1.4 其他方面的設(shè)計

①建筑物的防雷和接地。在高層建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)做好金屬管道的接地工作，電氣設(shè)備保護接地、工作接地以及防雷接地都是相互結(jié)合的，接地電阻一般都在4Ω以下，在均衡電位的基礎(chǔ)上提高建筑的安全性。②電梯的設(shè)計。③消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計，高層建筑電氣消防系統(tǒng)包括火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、燃?xì)鈭缶到y(tǒng)、漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等，高層建筑電氣消防用電設(shè)計的問題眾多，需要電氣設(shè)計人員進行精心的設(shè)計[1]。

2 高層建筑電氣設(shè)計與節(jié)能對策

2.1 供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高

①提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，有利于發(fā)電機的容量的利用率，最大限度地減少無功功率的損失，從而達(dá)到建筑電氣節(jié)能的最終目的。在提高供配電系統(tǒng)功率因素時，首先要注意自然功率因素的提高，可以通過選擇高效的異步電機、調(diào)整工藝的流程和改善機電設(shè)備的運行狀況，在生產(chǎn)工藝條件允許的情況下，采用同步電動機代替異步電動機和避免電力變壓器輕載運行方式來實現(xiàn)。②用戶經(jīng)常使用的無功補償裝置，如手動補償和并聯(lián)電容器，能有效地減少無功功率的損耗。同時電氣設(shè)計人員在設(shè)計過程中還需要注意盡量使用高低壓柜分散補償和集中補償兩種補償方式，同時根據(jù)建筑電氣設(shè)計的具體情況，進行具有針對性、科學(xué)性的設(shè)計。

2.2 線路電能損耗的減少

高層建筑的功率損耗的一個重要方面是線路的功率損耗，電氣設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)機械長度、電壓和發(fā)熱條件造成的損耗，科學(xué)選擇低壓線路截面。最大限度地降低線路造成的損耗，同時要注意線路的導(dǎo)線要盡量選擇電阻率較小的材質(zhì)，例如銅芯導(dǎo)線和鋁線。在設(shè)計的過程中應(yīng)該盡量使導(dǎo)線長度減少，布線是應(yīng)盡可能少的走彎路和回頭路，變壓器和負(fù)荷中心應(yīng)在彼此附近，最大限度的縮短供電的距離，減少線路電能的損耗。

2.3 加強照明節(jié)能設(shè)計

建筑電氣設(shè)計人員在照明系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)注意盡量選擇高效光源，光源能效不宜低于相應(yīng)能效標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評價值，有條件時盡量采用LED光源。在室內(nèi)場所盡量使用低功率熒光燈或高壓鈉燈等照明設(shè)備。道路照明設(shè)備或者室外照明設(shè)備盡量使用金屬鹵化物等或者大功率高壓鈉燈等照明設(shè)備。此外，設(shè)計人員還可以光通比例高、反射系數(shù)高以及配光特性穩(wěn)定的燈具，要合理的設(shè)計照明方案，最大程度的利用自然光，在建筑中盡量設(shè)置定時開關(guān)、節(jié)電開關(guān)和調(diào)光器，建筑室外照明可以利用光電控制器，盡量設(shè)置開關(guān)控制的插座，從而更好地實現(xiàn)節(jié)能。

2.4 建筑配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計及無功補償裝置

首先，配電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該根據(jù)電氣設(shè)備的距離、容量和特性來確定。負(fù)荷中心和變電站應(yīng)盡可能接近。這樣不僅節(jié)省了電纜材料，還降低了電能的損耗。電氣設(shè)計人員要合理的選擇變壓器的臺數(shù)和容量，利用變壓器能適應(yīng)季節(jié)變化，靈活投切等特點，達(dá)到把電能損耗降到最低的目的。

2.5 電氣設(shè)備節(jié)能措施

建筑設(shè)計中，關(guān)于電氣設(shè)備的節(jié)能方面要注意這樣幾個方面：①電動機應(yīng)采用高效節(jié)能產(chǎn)品，其能效應(yīng)符合《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》GB18613節(jié)能評價值的規(guī)定。②風(fēng)機、水泵、電梯傳動系統(tǒng)采用先進控制系統(tǒng)的變頻變壓控制，以明顯地減少能耗[2]。

3 結(jié)束語

總之，經(jīng)濟發(fā)展和城市人口增長導(dǎo)致了城市高層建筑的快速發(fā)展，高層建筑具有巨大的建筑面積，對工程的設(shè)計和施工提出了挑戰(zhàn)。高層建筑具有建筑面積大、建筑層次多、功能復(fù)雜的特點。高層建筑對電力有很強的依賴性，高層建筑電氣設(shè)計的安全性、可靠性和經(jīng)濟性直接影響到高層建筑的安全使用和建筑能耗。建筑電氣設(shè)計人員在建筑電氣設(shè)計過程中應(yīng)貫徹節(jié)能原則，選擇關(guān)鍵電氣設(shè)備，實現(xiàn)建筑的整體節(jié)能。