上海市园林设计研究总院有限公司 上海 200031
摘要：经济的发展和城市人口的增长，导致了城市高层建筑的快速发展。具有巨大建筑面积的高层建筑对工程的设计和施工提出了挑战。工程设计是建筑施工的前提和基础。设计文件的质量直接影响到工程的质量和质量。与低层建筑相比，高层建筑有其独特的特殊性和复杂性，因此高层建筑的电气设计也更加复杂。电气设计不仅要考虑到安全问题，还要考虑到能耗问题。只有经济安全，电气设计才能满足现有高水平的要求。基于此，本文主要对高层建筑电气设计与节能进行分析探讨。
关键词：高层建筑；电气设计；节能
1、前言
随着高层建筑数量的不断增加，设计和节能的研究变得越来越重要。由于高层建筑电气设计的经济性、可靠性和安全性，将直接影响整个建筑的稳定性和能耗。在电气设计图纸的整个过程中，创作人员应选择合适的测量参数，使用相对较高的效率、相对节能的电气设备，合理地考虑电气材料在建筑中的使用情况，从而达到整体节能的目的。
2、高层民用建筑电气设计特点
某一类高层办公楼，建筑面积为33 245.48万 ㎡，其中地上建筑面积20 177.24 ㎡，地下面积13 068.24 ㎡。建筑高度40.9 m（含室内外高差0.6 m）。地下分为两层，地下一层是停车场和机房，两层是移动车库和人防地下室，建筑物分为两个塔楼，顶层连接。
本项目是一类高层办公建筑。建筑物内的消防电气设备和重要电气设备属于一级负荷。主要办公电源按两级负荷设计，其余部分为三级负荷。为满足工程一级负荷的供电要求，供电局提供10 kV一级线路供电，并在一楼设置柴油发电机组。当10 kV电源或变压器发生故障时，发电机在30秒内自启动，除双电源外，重要机房的疏散指示灯（如重要的机房疏散指示灯）是自动切断的，灯具配备有电池，以保证可靠性。电源供应器。EPS转换时间小于0.1秒，供电时间大于90 min。本工程按80VA/m2设计用电容量，具体负荷分布情况见表1：
表1
3、电气设计原则
3.1电气设计需要满足功能要求
高层建筑电气设计首先要满足用户的功能需求，满足电气设备的正常负荷。例如，中央空调的温湿度应满足家庭舒适性的要求，满足其正常运行条件。在设计中，要注意电气设备不应超载运行，以满足良好的电气性能。高层建筑照明系统还应正常工作，以满足照明、色温、显色等方面的要求。
3.2电气设计经济实用原则
高层建筑电气设计除了正常使用功能外，还应满足节能设计的要求。在电气设备正常运行期间，通过设备的正常运行，可以达到在合理的运行周期内回收设计和运行费用的目的。此外，电气设计还应与当前和改造的使用效果进行直接的经济比较，做好节能设计，防止盲目地跟随设计中的风，并造成过度的能源消耗和资源浪费。
3.3电气设计节能合理原则
在高层电气设计中，应对不同的节能措施进行水平比较，对不同设备的节能潜力进行分析研究。最后，确定经济合理的电气设备。如果在设计中一些设备的电能消耗是多余的，我们可以把这些电能消耗作为关键点来研究和确定实现节能目标的措施。在设计中，考虑了先进的技术和方案，提高了电气设备的性能，提高了系统的自动化水平。一些设计单位重点关注电能传输消耗、电气设备功率消耗和照明设备的能耗，并取得了良好的节能效果。
4、高层建筑电气设计中的问题
4.1漏电开关级数选择问题
电气设计是保证高层建筑安全的重要组成部分，在设计中必须遵循一定的原则。如何选择泄漏开关系列是一个重要的问题。设计必须根据高层建筑的供电特点进行。如果电源电压为380V，则应选择三级漏电保护器。如果电源电压为220V和单相电源，则选择两级第二线路漏电保护器或单级双线漏电保护器。
4.2建筑电气线路接地保护问题
高层建筑电气系统设计中应考虑接地系统。系统的接地可以避免许多不必要的伤害。室外照明系统通常接地，以防止人们在灯的保护罩损坏时触电。灯具的接地通常是用金属外壳来实现的。
5、高层建筑电气设计及节能分析
5.1高层建筑电气设计的主要内容
（1）供电电源和电压的选择
高层建筑具有建筑面积大、层数多的特点。高层建筑有两个以上独立的电源，以保证建筑物供电的可靠性和安全性。这些电源一般在同一时间供电，相互供电，许多高层建筑也安装了油发电机组，保证供电15min停电后恢复供电，保证建筑物在照明、电气方面的正常供电。电器、电梯设备及消防设备。我国高层建筑的电压等级一般为10kV。此外，电气设备人员还应计算建筑物的电力负荷，并为电气设备的选择提供依据。电力负荷计算通常采用需求系数法和负荷密度法。
（2）配电系统设计
中国的高层建筑通常在10kV供电的同时，利用单母线来实现高压分段，实现自动开关电压。配电系统的充电方式是高供电、高计量，收费电表安装在建筑物低压配电系统旁边，采用双电价法。
高层建筑中单变压器的容量一般在1000kVA以上，变压器数量减少。在变压器中部设置接触开关，以限制低压侧的短路电流。再者，高压线路和低压线路一般被用作径向系统，而高层建筑地板分布是一个混合系统。高层建筑竖井主要用作母线槽，水平干线一般采用全塑电缆。
（3）电气设备选型
高层建筑中有许多电气设备，包括高压开关设备、低压配电屏、电力变压器、应急发电机和照明系统。高层建筑中的高压开关设备应采用真空开关手推车式开关设备，变电站位于建筑物主厂房的地下室，低压配电屏应设置在抽屉中。大容量插座应做成手推车式，电力变压器应避免使用油浸式电力变压器，以达到建筑防火的目的。柴油发电机应尽可能使用。电气照明的设计应根据照明、光源、照明布置、灯光控制和眩光控制的不同而设计。建筑装饰与照明设计应相互配合，采用高光效光源，减少能源浪费。
（4）火灾自动报警系统的设计
在高层建筑电气设计中，应考虑防火问题。一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑火灾时人民生命财产的良好保障。它是一个实现火灾早期探测和发出火灾报警信号的系统。它由消防联动控制器、手动控制柜、消防联动模式、消防应急广播设备和智能应急疏散系统组成。并防止防火门框架监控系统及其他设备及系统部件。火灾报警系统可分为三个部分，一是区域报警系统，二是集中火灾报警系统，第三是控制中心火灾报警系统。
依照GB50116-2013的《火灾自动报警系统设计规范》，能够得知：
区域报警系统可以根据需要不设消防控制室，如果有消防室，则应在消防室设置火灾报警控制器和消防室的图像显示装置。没有消防指挥室的，应当设置在平时有专人值守的房间或场所。集中火灾报警系统和控制中心报警系统应配备消防室。火控室消防设备应包括火警控制器、火控联动控制器、火控室图形显示装置、消防电话交换机、消防应急无线电控制装置、火灾应急照明和疏散指示系统控制装置。消防电源监控器等设备或具有相应功能的组合设备。在火控室中，设置了火控室的图形显示装置，为远程监控系统预留接口，并将信息传输到远程监控系统。中央报警系统和控制中心报警系统的报警系统必须具有联动控制的消防设备。控制中心报警系统共有2个以上消防室，但仍需确认一个基本的消防室，其他控制室不能相互控制，只能传递和产生火灾状态和相关信息。
（5）其他方面的设计
建筑物的防雷和接地。在高层建筑电气设计中，应做好金属管道的接地工作，电气设备的接地、工作接地、防雷接地。接地电阻一般在1Ω以下，在平衡电位的基础上提高了建筑物的安全性。
电梯的设计。高层建筑具有功能复杂的特点。这座建筑不仅是生活的需要。高层建筑的电梯包括先进的普通客梯、消防电梯、观景梯、货梯和自动扶梯。电气设计师应与建筑的总设计师沟通和谈判。
5.2节能原则及主要措施
随着经济的快速发展，对电力的需求与日俱增。针对环保要求和资源的充分利用，提出了节能政策。电能作为一种重要的能源，是电气设计中的重要环节。为了保证电能的充分利用，提出了以下几点建议。
（1）载流体普遍运用的都是Cu材料，运用穿管或桥架敷设的形式。当导线穿过金属管时，同一回路中的所有相导体和中性导体都应穿戴在同一管道中，以避免由于管内不平衡交流电流产生的涡流效应而导致管温升高，管内绝缘电线的绝缘老化迅速，甚至脱落。发生漏电、短路、火灾等。因此，同一回路中的所有相导体和中性导体都应穿在同一管道中。
（2）在保证照明和照明质量设计的条件下，选择相对便宜的T5、T8三基稀土灯泡（相对节能）或LED灯泡的。照亮明度的节能功率密度现在的数值依照照亮的程度创设规范地目标值进行思考，比较节省能源的灯具运用恰当的电子镇流器，选用功率因数高于0.9之上的照明工具。
（3）低压配电系统。采用TN-S接地制式，单相负载均匀分布于三相，减少变压器损耗，减少变压器绝缘损坏，降低变压器寿命，减少系统各相电压偏差，损坏电气设备。根据当地供电情况，选择合理的供电电压等级。靠近负荷中心和大功率电气设备，降低电缆使用率和电压降。选择低损耗变压器，能耗值不低于节能评价值。
（4）这种电容分散相独立补偿和集中补偿的低电压使用保证了功率因数总是在0.93以上，以尽可能地减少导线的损耗。
（5）采用分项计量，提高经济意识，楼梯公共照明均可采用节能自息开关。
（a）照明系统节能
建筑电气照明系统的节能措施主要包括两个方面：合理选择照明和照明光源。灯具应采用高效节能的新型灯具和高照度灯。在高层建筑的设计过程中，主要采用紧凑型荧光灯。灯具的寿命为8000～10000 h，发光效率远高于白炽灯。照明光源的选择应考虑各种光源的优缺点、合适位置的要求、额定电压和照明需要，可有效降低照明设计成本，降低整体能。各种节能开关或装置的使用也是节约电力的有效途径。
（b）电气敷设线路损耗的节能设计
在实际工程中，线路的负载和长度和敷设形式直接影响导线的损耗。因此，人们通过减少电路的电阻和提升系统的功率来减少电线的损耗。在建设项目过程中，配电间以及基本的配电箱柜设立始终位于负荷划分的核心位置。电缆线路的选择，合适的模型路径和敷设气氛。
（c）动力设备的节能设计
电力设备有很多，如电梯、排烟风机、水泵等。因此，节约能源的方法只能在运行过程中进行。在施工图设计过程中，我们选用节能电机，负荷率为75个百分点～80个百分点。降低电动机相应的轻载率是电动机节能的一个非常必要的水平。目前的工程中经常采用变频调速来控制电机，使其在负载率变化时独立地调节其转速，使其与负载变化相一致，能更好地达到改善电机轻载的效果。节约能源效率。
（d）智能温度控制系统设计
在高层建筑中，温度直接影响建筑物的能效。因此，温度调节对节能设计有一定的意义。设计人员应设计智能温控系统，确保高层建筑的温度控制在一定范围内，不仅提高了建筑中人员的舒适度，而且还降低了建筑物的能耗。
（e）建筑设备管理系统设计
楼宇设备监控系统用于建筑物、建筑物等各类设备的运行、安全状态和能量。
进行了全面的自动化测试、控制和管理。具有以下优点：
节约能源。建筑设备管理系统可通过计算机程序对设备进行预控制。该方案
优化了照明系统（时间程序）、空调系统（温度控制）、动力设备等的节能控制。
节约成本。建筑设备管理系统由计算机控制，投入使用后可大大减少。一线操作工和设备维修人员，并能及时处理设备问题。
延长设备的使用寿命。建筑设备监控系统配置后，设备的运行状态始终处于同一位置。
在该系统的监控下，该系统可以提供完整的设备运行记录。同时，可以定期打印维修保养通知，使维修人员能够在不提前、不正确的情况下维修，延长了设备的使用寿命，降低了运行成本。
6、结语
高层建筑的电气设计和节能，关系到国家节能减排政策，也关系到国计民生。搞好建筑节能工作，对推动电力工业改革起到一定的推动作用。电能节约是当前国家的主题。它是现代高层建筑设计和管理的重点。因此，在电气系统的设计中，设计者应考虑电气系统的实现和电气系统的节能问题。为了实现高效运行，有助于国家节约能源。
参考文献
[1]李强.高层民用建筑中电气设计要点解析[J].建材与装饰，2016，（44）：108-109.
[2]顾俊.简析民用建筑电气设计的节能措施[J].中华民居（下旬刊），2014，（02）：87-88.
[3]吴友星.浅谈高层民用建筑电气设计的节能[J].福建建材，2016，（01）：22-24.
[4]雷有秀. 浅谈高层民用建筑电气设计的节能[J].建筑知识.2017（13）
[5]张雄林. 停电情况下高层建筑应急供电能力探析[J].内蒙古科技与经济.2018（04）
[6]吴凡. 超高层建筑中低压供配电系统设计[J].建筑电气.2018（03）
[7]张涛. 超高层综合体建筑智能化系统设计[J].中国信息化.2018（03）
[8]蔡永涛. 高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].科技创新与应用.2018（10）
论文作者:施胜超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/22
标签：高层建筑论文; 节能论文; 电气设计论文; 系统论文; 火灾论文; 电气设备论文; 报警系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;