高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王彤 宋薇

（1.沈陽新大陸建筑設(shè)計(jì)有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王彤1宋薇2

（1.沈陽新大陸建筑設(shè)計(jì)有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，建筑規(guī)劃不斷向規(guī)模大、建筑容積率高、人口密度大、功能復(fù)雜等方向發(fā)展。其消防、監(jiān)控等安全問題尤為重要。因此，高效科學(xué)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)是高層建筑最大限度地減少消防事故的發(fā)生，最大限度實(shí)現(xiàn)建筑功能的有效保障。

高層建筑；電氣化設(shè)計(jì)；規(guī)范要求

目前設(shè)計(jì)者應(yīng)該熟悉和掌握的與高層建筑電氣有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范主要有《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-95)、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50116-98)、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ／T16-92)等。前兩部是國家標(biāo)準(zhǔn)，后者是國家建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

一、現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，城市建設(shè)與管理行業(yè)提出了許多建筑電氣技術(shù)重大課題。建筑電氣技術(shù)作為現(xiàn)代建設(shè)技術(shù)的核心，正面臨著新的挑戰(zhàn)。城市的規(guī)模越來越大，建筑群的功能特征趨明顯，出現(xiàn)了中央商務(wù)區(qū)、休閑商務(wù)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、行政中心區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、高層小區(qū)等區(qū)域。現(xiàn)代城市管理必須采用信息化手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些區(qū)域的建筑群與建筑設(shè)備的綜合管理，這是對(duì)建筑電氣技術(shù)提出的挑戰(zhàn)。建筑物的防災(zāi)、減災(zāi)及反恐安全問題得到人們的普遍重視，建筑物中的消防、安防、防災(zāi)等電子設(shè)備及應(yīng)急供電設(shè)備已成為不可缺少的裝備。由于這些裝備須每天24／h時(shí)自動(dòng)工作，惟有借助智能化的應(yīng)用系統(tǒng)，才能使之精準(zhǔn)、有效、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。同時(shí)，在當(dāng)今推行綠色建筑的理念中，選擇電氣設(shè)備與材料時(shí)需要考慮更多的問題，如采用低損耗的鐵磁材料制造電機(jī)與變壓器，采用低煙無鹵的絕緣材料、高效的光源等，電氣工程的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，不僅要滿足建筑物對(duì)信息流與能源流的分配與控制，而且要采用智能化與數(shù)字化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種節(jié)能控制與優(yōu)化管理，進(jìn)而為整個(gè)區(qū)域的建筑群綜合事務(wù)管理提供技術(shù)保障。顯然，智能化、數(shù)字化與綠色化已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1、負(fù)荷的計(jì)算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

2、供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)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l5秒鐘內(nèi)自動(dòng)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lOkV標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。

3、高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。（2）計(jì)費(fèi)方式，采用高供高計(jì)。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計(jì)費(fèi)電度表，采用將照明與動(dòng)力分開的兩部電價(jià)法。（3）為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。（4）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。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。等等。

4、主要設(shè)備的選型

（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)。應(yīng)根高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。（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。（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。（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(diǎn)。

5、電氣照明設(shè)計(jì)

電氣照明設(shè)計(jì)，包括光源選擇、照度計(jì)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(jì)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。

6、防雷與接地

現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實(shí)際應(yīng)用，但在理論上一直是有爭(zhēng)議的。現(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。現(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(duì)均衡電位，提高安全性都有好處。

三、建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則

由于人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。因此，各行各業(yè)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(jì)的焦點(diǎn)。建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅(jiān)持以下三個(gè)原則：

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(yùn)輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場(chǎng)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。

2、考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能應(yīng)按國情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過高地消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

3、節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。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。因此，節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。民用建筑的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。

四、結(jié)束語

工程的設(shè)計(jì)充分滿足相關(guān)規(guī)范的基本要求，在設(shè)計(jì)的過程中，考慮到了現(xiàn)在居民生活水平上升，家用電器增多的因素，對(duì)設(shè)備電源的布置和系統(tǒng)的平衡進(jìn)行了合理的分配，隨著智能式居住環(huán)境逐漸走進(jìn)人們的生活，在住宅供配電設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)智能化和節(jié)能性的考慮應(yīng)逐漸成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)綜合應(yīng)用了電工、電子、控制與信息技術(shù)，不僅在理論上成為電氣工程領(lǐng)域的重要分支。而且已構(gòu)成一條較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。高層建筑由于其建筑面積大的特殊性，對(duì)建筑電氣化設(shè)計(jì)要求很高，因此要盡可能使電氣化設(shè)計(jì)安全、科學(xué)與合理。

[1] 李海安，黎文安.實(shí)用建筑電氣技術(shù)[M].北京：水力水電出版社，1996.

[2] 劉毅,大型高層民用建筑工程電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].建筑與工程，2010.

TU416

1674-3954（2011）03-0197-01