淺談高層建筑的電氣設(shè)計與節(jié)能

1、<p>　　淺談高層建筑的電氣設(shè)計與節(jié)能</p><p>　　摘要：為了提高大型商場等現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計質(zhì)量，本文結(jié)合規(guī)范和工程管理經(jīng)驗，詳細(xì)闡述了現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容，并從設(shè)計上滿足系統(tǒng)用電負(fù)荷安全性要求，同時提出了設(shè)計中應(yīng)注意的電氣節(jié)能問題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計；電氣節(jié)能 </p><p>　　中圖分類號： T

2、U208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　大型商場等高層建筑電氣設(shè)計質(zhì)量保證是比較復(fù)雜的一個課題，同時高層建筑耗能浪費的現(xiàn)象也是一個迫在眉睫的問題。作為商場的電氣工程師，不應(yīng)只停留在電氣維護(hù)和商業(yè)裝修工程現(xiàn)場的日常管理上，還應(yīng)該主動熟悉和掌握與高層建筑電氣有關(guān)的設(shè)計規(guī)范、設(shè)備選型和節(jié)能改造上。 </p><p>　　1 高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容 </p><p

3、>　　1.1 負(fù)荷的計算 </p><p>　　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(jì)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。 </p><p>　　1.2 供電電源及電壓的選擇 </p><p>　　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)

4、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(jī)組，要求在15 秒鐘內(nèi)自動恢復(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。國內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。 </p><p>　　1.3 高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　1.3.1 高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電

5、。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。 </p><p>　　1.3.2 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。 </p><p>　　水平干線因走線困難

6、，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。每層樓豎井設(shè)配電小間。層間配電箱經(jīng)插接自動空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。當(dāng)層數(shù)較多負(fù)荷數(shù)較大時，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或最頂層。 </p><p>　　1.3.3 功率因數(shù)按規(guī)定應(yīng)補償?shù)?.9~0.95.無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設(shè)在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。 </p><p&

7、gt;　　1.4 主要設(shè)備的選型 </p><p>　　1.4.1 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)。國外用于高層建筑的開關(guān)有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6 開關(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。 </p><p>　　因此，應(yīng)根據(jù)高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用

8、具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。1.4.2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。 </p><p>　　1.4.3 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。 </p><p>　　1.4.4 應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做

9、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(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。應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組必須是快速自起動的。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，自動并車。容量較小時也可選用一臺。 </p><p>　　1.5 變電所位置的確定 </p><p>　　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)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對節(jié)

10、約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。 </p><p>　　1.6 電氣照明設(shè)計 </p><p>　　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。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。 </p><p>　　1.7 防雷與接

11、地 </p><p>　　現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計，采用避雷針和避雷帶的做法簡單可靠、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的柱筋有可靠的連接，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而定，通常是在4 歐以下。利用建筑物的鋼筋

12、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。 </p><p><b>　　1.8 電梯 </b></p><p>　　電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯

13、等；按電流分則有交流和直流兩大類。設(shè)計人員的任務(wù)是要確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設(shè)計人員共同研究才能確定。 </p><p><b>　　1.9 消防 </b></p><p>　　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

14、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)入分區(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。 </p><p>　　2 建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能原則及主要措施現(xiàn)今社會能源消耗急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。因此，各行各業(yè)

15、提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源---電能，也就成為民用建筑電氣設(shè)計的焦點。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： </p><p>　　2.1 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。 </p><p>　　

16、2.2 考慮實際經(jīng)濟(jì)效益節(jié)能應(yīng)按國情考慮實際經(jīng)濟(jì)效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進(jìn)行回收。 </p><p>　　2.3 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。 </p><p>　　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

17、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。 </p><p>　　因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。 </p><p>　　在工程實踐中，公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)能耗分別占建筑總能耗的50%和20%以上，系統(tǒng)節(jié)能潛力是巨大的。目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動控制基本上采用建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，簡稱BAS 或BA系統(tǒng)，節(jié)能效率

18、達(dá)10%~30%.而《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034- 2004） 推動了照明領(lǐng)域的科技進(jìn)步，有利于提高照明能效并推進(jìn)綠色照明的實施，如用細(xì)管徑直管型三基色T8 和T5 熒光燈代替T12 熒光燈，節(jié)能率為25%~35%;自鎮(zhèn)流緊湊型熒光燈取代白熾燈（40~100W），節(jié)能率為30%~75%. </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　民用