王賢亮

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

高層建筑自身的復雜性結構特征直接影響其電氣設計工作，增強了高層建筑電氣設計的復雜性，因此，在開展高層建筑的電氣設計工作時，要對其具有的特點進行充分的考慮，在遵循相應的設計原則的前提下進行設計，從而促進節(jié)能效果的實現(xiàn)。對高層建筑電氣運行中的能耗進行科學的降低，為高層建筑電氣設計節(jié)約更多的經濟成本，促進節(jié)能型高層建筑的發(fā)展。

1 概述高層建筑電氣設計

1.1 設計原則

首先，應當遵循減少能耗原則，在高層建筑電氣設計時應當對無謂的能源消耗進行減少，在開展電氣設計工作時從能耗減少的方面出發(fā)，對高層建筑的功能進行明確，對可能出現(xiàn)多余電能消耗的地方進行詳細分析，并針對該部分采取有效的節(jié)能措施，促進其良好節(jié)能效果的實現(xiàn)。若是在電能傳輸和變壓器使用時出現(xiàn)有功損耗等問題，可以采取相應措施避免這些環(huán)節(jié)的有功損耗。另外，照明設施具有較廣的使用面、較大的使用量，在對其電能損耗進行降低時，可以采取使用先進的照明設施的方法。

其次，在高層建筑電氣設計過程中應當遵循經濟原則，對高層建筑電氣設計能夠產生的實際經濟效益進行充分的考慮。避免因對節(jié)能過度重視而將建設資金大量投入到減少能耗中的問題發(fā)生，要科學的利用建設資金。同時也要避免在對運行費用進行增加時出現(xiàn)日常使用費用增高和過高的工程造價等問題，應當保證投入到高層建筑電氣節(jié)能設計中的資金，可以在電氣節(jié)能的未來發(fā)展中獲取相應的資金回報。

1.2 設計內容

高層建筑電氣設計涉及的范圍比較廣泛，主要包括：消防設計，即設計消防控制室、火災報警控制器、火災探測器，保證高層建筑自動報警滅火。即火災信號通過探測器變?yōu)殡娦盘枺揽刂剖以诮邮盏诫娦盘栔?，進行消防指揮，并監(jiān)控整個高層建筑的火災情勢；接地、防雷設計，在現(xiàn)代的高層建筑中，具有一體化的電氣設備工作接地和保護接地、防雷接地系統(tǒng)，根據(jù)最小的要求設置節(jié)點電阻，接地電阻低于1Ω。而將建筑物基礎、人工接地體組合成接地網(wǎng)，對促進高層建筑安全性的提高具有積極作用；電氣照明系統(tǒng)設計，具體工作有敷設照明配電線路、控制照明的調光和眩光、布置照明燈具、選擇照明光源等，在實際設計中還要考慮到照明設計的美觀，而對高光效LED光源的應用具有良好的節(jié)能效果；確定變配電所位置，高層建筑在使用過程中會產生大量的用電需求，因此，對變配電所的位置進行確定時，應盡量設置在負荷中心，有助于供電質量的提高，以及促進節(jié)約電能目標的實現(xiàn)；選擇主要的電氣設備，如在選擇高壓開關柜時，普遍使用10kV真空斷路器作為電氣開關，選用中直式KYN28-12KV高壓開關柜，這種高壓開關柜具有“五防”功能，對安全可靠的供電系統(tǒng)提供保障具有積極效用。而在選擇電力變壓器時則需要遵照防火的相關要求；設計高層建筑的高低壓配電系統(tǒng)，兩路獨立的10kv電源同時供電是目前高層建筑最佳的供電方式，高壓系統(tǒng)則使用自動切換單母線分段的方法，并參照電源進線回路數(shù)確定母線分段數(shù)目；當受供電條件限制時，可選擇一路獨立的10kv電源和應急柴油發(fā)電機組供電，當高層建筑發(fā)生斷電、火災時，為一、二級負荷和消防負荷供電提供保障；計算電力負荷，計算電力負荷的準確性的高低將直接影響到供電設計效果，對設備的合理選擇等也具有決定性作用。需要系數(shù)法、負荷密度法是目前高層建筑計算電力負荷時主要使用的計算方法。

1.3 設計特點

高層建筑電氣設計的主要特點就是具有較高的復雜性，其電氣設計工作涉及范圍較為廣泛，不僅需要對相關電氣設備進行科學合理的選用，還需要科學的選用制冷設備、給排水設備、電器照明設備等。另外不同的高層建筑使用功能，決定了其電量需求具有較大的差異性，但是從整體來看，高層建筑普遍具有較高的電能消耗量。需要注意的是高層建筑與其他類型建筑之間的電氣設計還存在一個重要的區(qū)別，就是在高層建筑的應急照明、電梯等設計過程中，應當建立獨立的供電電源，為高層建筑的突發(fā)狀況提供供電保障。

2 高層建筑電氣設計過程中采取的有效的節(jié)能措施

2.1 對新能源進行合理的開發(fā)利用

在高層建筑電氣設計中，可以將與高層建筑功能的發(fā)揮沒有關聯(lián)的電能消耗先檢查出來，然后根據(jù)其檢查結果制定合理的節(jié)能措施。如具有較廣面積、較大數(shù)量的照明容量問題，在對其能耗降低時可以采取先進的技術手段。而為了實現(xiàn)高層建筑的節(jié)能目的，還可以采取開發(fā)新技術的方法，從電氣設計的各個環(huán)節(jié)中進行控制，基于建筑功能、專業(yè)工藝要求，將計算機控制技術、網(wǎng)絡監(jiān)管技術應用到電氣設計中，將建筑中的主要用電區(qū)域安裝監(jiān)控設備，以便及時的對其能量消耗情況進行監(jiān)督。

2.2 選用節(jié)能設備

在高層建筑電氣設計過程中，對設備的選用應當盡可能選用具有節(jié)能、高效特征的電氣產品，或者選用可以達到對系統(tǒng)自身能耗降低的電氣產品。而在節(jié)能設計供配電系統(tǒng)時，應當結合用電設備的特點、分布供電設備的情況、供電距離、系統(tǒng)負荷容量等進行全面的考慮，實現(xiàn)高質量的供配電系統(tǒng)，增強系統(tǒng)的方便操作性、簡單可靠性。應當在負荷中心位置設置變配電所，通過縮短配電半徑的方式，達到減少線損的目的。同時還要對變壓器的臺數(shù)、容量進行合理的選擇，以便變壓器可以對季節(jié)性變化下發(fā)生的負荷變動進行適應，從而實現(xiàn)對變壓器靈活投切的效果，達到經濟運行的目的，并對輕載運行過程中產生的不必要的電能損耗進行減少，以此來促進系統(tǒng)功率因數(shù)的提高，線路無功功率的減少，高效的實現(xiàn)節(jié)能目的。

在供配電系統(tǒng)中使用的線路、變壓器、電動機等用電設備帶有電能感應，滯后的無功會在這些用電設備的運行中產生，所以應當將超前的無功引用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)抵消用電設備產生無功的效果。而這些超前的無功引入到系統(tǒng)后就會在傳輸?shù)倪^程中轉變?yōu)橛泄?，對其能耗實現(xiàn)有效的控制，如采取安裝無功補償裝置、對設備的自然功率因數(shù)進行提高等方法，就可以實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。

2.3 對變電所的位置進行合理的確定

高層建筑樓層較多，各樓層承受的電力負荷較為分散，為了實現(xiàn)電力主干線的電壓在允許值范圍內，應當采取有效的節(jié)能措施降低電能損耗。對變電所位置合理、科學的選擇尤為重要。根據(jù)平常的變電所位置設計經驗，可以采取的確定方法為：將變壓器的位置確定在建筑物中間層區(qū)域內；將變壓器的位置確定在建筑物的地下層、最高層、中間層處；將變壓器的位置確定在建筑物的地下室、最高層處；將變壓器的位置確定在建筑物的地下室內、輔助建筑物內等。需要注意的是，在對變壓器位置的選擇時，應當對經濟因素、設備條件、施工便利性等進行綜合的考慮，同時還要對變壓器的經營、管理加大重視，從而實現(xiàn)良好的節(jié)能控制。

2.4 節(jié)能設計照明系統(tǒng)

在節(jié)能設計高層建筑的照明系統(tǒng)時可以采取的節(jié)能措施：首先，可以采取對燈具控制方式進行改進的方法，對照明裝置、照明設備開關選用時，選擇節(jié)能型的設備，可以實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。還可以結合使用照明設備的特征，對照明燈光進行分區(qū)控制，在照明設備需求較大的區(qū)域內對照明開關數(shù)量進行增多，從而達到節(jié)能的目；其次，可以對性能優(yōu)、能耗低的光源用電附件進行大面積的推廣使用，如推廣使用電子變壓器、電子觸發(fā)器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器等；再次，可以采取對安裝的單位面積燈具的功率進行有效控制的方法，在對照明質量滿足的基礎上，將緊湊型熒光燈、高效發(fā)光的熒光燈安裝在高層建筑的一般房間內。最后，為了實現(xiàn)節(jié)能的目的還可以采取對自然光進行充分利用的方法，采用太陽能發(fā)電的方法，不僅可以達到良好的節(jié)能效果，還可以實現(xiàn)良好的環(huán)境優(yōu)化效果。

3 結語

綜上所述，通過對高層建筑電氣設計及節(jié)能措施的深入研究，從中可以了解到在高層建筑電氣設計過程中，應當遵循的設計原則、主要的設計內容、電氣設計的主要特點。同時，為了促進高層建筑節(jié)能性的提高，在其電氣設計時可以采用新能源進行合理的開發(fā)利用、選用節(jié)能設備、對變電所的位置進行合理的確定等節(jié)能措施，從而促進高層建筑電力系統(tǒng)的持久發(fā)展，為高層建筑的用電需求提供保障。