摘要：随着经济的快速发展，高层建筑不断增多，同时高层建筑耗能浪费的现象也是一个迫在眉睫的问题。这就要求做好建筑电气的设计工作，达到节能损耗的目标，而主动熟悉和掌握与高层建筑电气有关的设计规范、设备选型和节能改造上，才能避免问题的出现。
关键词：高层建筑；电气设计；节能
前言
近年来，随着我国经济的快速发展，城市建设标准提高了，土地利用价值增高了，城市建筑的高度也就越来越高了，越来越多的人也就走进了高层建筑，因此高层建筑的设计的质量和电气设计变得尤为重要，本文来探讨高层建筑电气设计与节能的问题。
1高层建筑设计原则
安全、经济、节能、稳定是建筑电气设计的目标，但在保证系统稳定和安全的同时也要考虑到经济性。建筑电气设计不仅要严格按照国家标准和其他相关政策法规，还要因地制宜，确保设计质量。建筑电气设计是整个建筑工程设计的一部分，其中负荷计算和分配系统的合理分配和消防工程是设计的主要内容。
2高层建筑电气设计的主要内容及方法
2.1电力负荷和供电电源的选择
1）负荷计算
负荷计算可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，计算正确与否在设计中起决定性作用；负荷计算可采用单位指标法和需要系数法。
2）供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用10kV标准电压等级。
2.2高低压配电系统的设计
在现代高层建筑中，同时使用两个独立的电源进行供电。一般高压采用单母线分段进行自动切换互为备用，母线分段数目与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时才考虑采用单母线不分段的结线。高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统，楼层配电则为混合式系统，现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难多采用全塑电缆与竖井母干线联接，每层楼竖井设配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源，当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电或将变压器分散设在地下层或中间层及最顶层。
2.3主要设备的选型
1）高压开关柜
现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，SF6开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前10kV真空断路器应用的较为普遍。因此，应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。
2）电力变压器
配电变压器选择应根据建筑物的性质和负荷情况、环境条件确定，设置在民用建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。
3）低压配电屏
国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。
4）应急备用发电机组
过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。
5）变电所位置的确定
现代高层建筑的用电量较大，在确定变电所位置时，应尽可能使变电所深入或接近负荷中心，靠近电源侧便于进出线，还应避免与厕所、浴室等其他经常积水场所等临近。
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2.4防雷与接地
现代高层建筑的防雷设计一般选用避雷针和防雷带。这种方法简单、可靠、经济，但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接形成等电位层。钢筋混凝土剪力墙与楼板的连接在现代高层建筑中是非常可靠的。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地都组合起来形成一个混合接地系统。此外，建筑的钢筋混凝土基础作为一楼。虽然基础杆等天然接地体已经能够满足接地电阻的要求，但仍需安装水平人工接地体，主楼基础接入接地网，有利于平衡电位，提高安全性。
2.5电梯
高层建筑主要有客梯、观景梯、消防梯等，因其操作频率高、功耗大。目前，最好的节能电梯型号可以节约50%的电能，一般的节能电梯可以节约30-40%的电能。它的节能技术主要体现在两个方面，一个是驱动系统采用变频技术，二是驱动系统为永磁同步无齿轮曳引技术。电梯变频技术相对于普通的异步电动机而言可节省25%的电能，永磁同步曳引技术可以节省约30%的电能。模拟结果显示，与此同时，电梯运行的次数越多，就能节省更多的能量，节省了70%的能量。
目前国内一些电梯品牌在节能效果以及安全运行尚未成熟，设计人员的任务是要确定电梯台数和决定电梯功能，至于电梯的配置，和土建密切相关，需要电气设计人员与总建筑师或总体交通设计人员共同研究，根据投资的经济效益与节能进行衡量比对才能确定。
2.6消防
火灾自动报警一般由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置和电源四部分组成，复杂系统还包括消防设备。火灾自动报警系统的基本保护对象是工业和民用建筑。不同的防护对象对火灾报警系统的功能要求不同。火灾自动报警系统的基本形式包括区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。原则上，应根据保护对象的水平，确定火灾报警系统的基本形式。二级保护对象采用区域报警系统，一级和二级保护对象采用集中报警系统，特种和一级保护对象采用控制中心报警系统。在具体的工程设计中，具体的防护对象应采用什么样的消防报警系统，根据防护对象的具体情况(如施工规模、使用性质、报警系统的划分、消防管理组织系统等)合理确定。高层建筑消防电气设计涉及到许多其他学科，规模越大，功能越多，控制内容越广泛，设计内容越复杂。
3高层建筑电气的节能设计
3.1满足建筑物的使用功能
高层建筑电气设计应满足色温、照明、色彩指数、空调温度、风量等照明要求，保证舒适、卫生。运输通道应无阻碍，从上至下，从左至右;应满足某些特殊技术要求，如娱乐场所的用电、展览厅的技术照明和功耗。
3.2经济效益需要充分考虑
节能的同时也要充分考虑到经济因素，建立在过分增加成本和投入基础上的节能是不建议的。节能的焦点应该在电气设计当中体现，能在较短时间内通过节能而得以费用回报。
3.3降低不必要的电能损耗
电气节能最主要的目标就是减少不必要的损耗，在明确功能的前提下，确定多余损耗，采取针对性的对策实现节能的目标。例如电能传输过程中产生的有功损耗、变压器功率损耗等都是可以避免或者降低的，对一些需要较多、使用面广的照明设施可以通过使用先进的设施达到能耗的降低目的。
3.4照明节能设计
设计人员应尽量选用高效光源，室内照明可采用LED节能灯和荧光灯，室外照明和道路照明可采用高压钠灯和太阳能灯，气体放电灯和荧光灯应安装电容。还可以采用高光通量比高、反射系数和光线分布特性稳定的灯具，照明解决方案必须进行合理设计，充分利用自然光，在建筑中使用定时开关、开关及调光器，建筑室外照明可采用光电控制器，插座面板设置开关控制，尽量实现节能。
4结语
建筑电气节能是一项系统工程，节能潜力很大，有效节能是在不降低建筑功能节约的前提下，选择合理的设计方案，可有效地减小电能损耗，提高建筑系统运行的经济性，对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。
参考文献：
[1]王勃．浅谈新时期建筑电气设计[J]．中国高新技术企业，2010，（18）.
论文作者:李建华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/21
标签：高层建筑论文; 节能论文; 报警系统论文; 电能论文; 电气设计论文; 电源论文; 电梯论文; 《防护工程》2018年第27期论文;