高層建筑電氣設(shè)計(jì)探討

王木根

（福建省華地建筑設(shè)計(jì)有限公司　泉州市　362000）

高層建筑電氣設(shè)計(jì)探討

王木根

（福建省華地建筑設(shè)計(jì)有限公司泉州市362000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，電氣設(shè)計(jì)及其相關(guān)問(wèn)題所發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要了，并且高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的是否合理，也直接影響著高層建筑的可靠性和安全性。本文針對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)及原則進(jìn)行探討，旨在為設(shè)計(jì)人員提供參考借鑒。

高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；電氣豎井；照明設(shè)計(jì)

伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，高層建筑應(yīng)運(yùn)而生，且發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越迅猛，高層建筑一般建筑規(guī)模大，人員密度較高，火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，容易形成煙囪效應(yīng)，火焰向上竄；逃生困難，功能復(fù)雜，起火因素多，火勢(shì)曼延途徑多，危害大，疏散困難，容易造成重大傷亡事故，因此對(duì)供電的可靠性以及消防等的要求也比普通建筑要求高得多，相應(yīng)投入得運(yùn)行設(shè)備多，投入建設(shè)基金大，安全標(biāo)準(zhǔn)性高，本文擬結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例，淡談筆者的一些設(shè)計(jì)體會(huì)。

1　工程慨況

項(xiàng)目位于泉州市洛江區(qū)，總建筑面積70374.87m2，其中地上總建筑面積61923.87m2，地下8451m2，建筑主體工程為26層綜合樓，裙房為5層，為金融商業(yè)用房及餐飲等配套用房，高層主體B1#、B2#、B3#樓6～26層為辦公，地下一層，主要功能為汽車(chē)庫(kù)（戰(zhàn)時(shí)為人防物質(zhì)庫(kù)）、設(shè)備用房等，主要建筑高度：98.5m，擬為區(qū)域中心標(biāo)志性建筑。

2　負(fù)荷分級(jí)及供電電源

2.1負(fù)荷分級(jí)

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)規(guī)范，本工程的消防用電設(shè)備如消防水泵、消防電梯、防排煙消防風(fēng)機(jī)、消控控制中心、疏散指示燈應(yīng)和急照明；客梯電力，排污水泵，電話(huà)機(jī)房和生活加壓泵，航空障礙燈等用電設(shè)備均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷的要求供電，其余一些金融用房如銀行，金融中心，證交中心重要的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和安防系統(tǒng)用電，網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，通信機(jī)房，網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)房及大型銀行營(yíng)業(yè)廳及門(mén)廳照明，安全照明用電等均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷供電，其余用電負(fù)荷為二級(jí)或三級(jí)。

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-2009）的相關(guān)規(guī)定：“一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電。”且一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷除應(yīng)由雙電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。組合項(xiàng)目地處情況與當(dāng)?shù)仉娏Σ块T(mén)協(xié)商，市政電源為2路10kV電源供電，且分別引自不同上級(jí)的110kV變電站。每路電源均應(yīng)承擔(dān)工程中全部的消防、電梯、生活水泵、重要機(jī)房等的全部用電負(fù)荷，二路電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行。為保證消防等用電設(shè)備的供電可靠性，項(xiàng)目中設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)作為工程中的第三電源，以確保消防等重要負(fù)荷的供電可靠性，同時(shí)數(shù)據(jù)機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等增設(shè)相應(yīng)UPS電源。

2.2變配電所設(shè)置

高層建筑供電變電所的設(shè)置遵循《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）相關(guān)規(guī)定的原則，項(xiàng)目中的主要用電負(fù)荷如中央空調(diào)機(jī)房、水泵房等均設(shè)在地下層，其他較大的用電負(fù)荷主要設(shè)置在1～5層的裙樓，而且地上建筑高度不超100m，由變配電所引至屋頂用電設(shè)備的供電距離也還在比較經(jīng)濟(jì)的合理的范圍內(nèi)，為使變壓器盡量靠近負(fù)荷中心且結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇娋窒嚓P(guān)文件要求（禁止變配電所設(shè)置在地下室）故設(shè)計(jì)中將變配電所設(shè)在地上一層，而將柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)在變配電機(jī)房附近，故在B1設(shè)置變配電所（開(kāi)閉所兼配電房），B3設(shè)置變配電房高壓由B1引至。由于條件限制B1僅安裝2臺(tái)10/0.4kV 1000kVA干式變壓器，B3設(shè)置4臺(tái)10/0.4kV 1000kVA干式變壓器對(duì)整幢大樓進(jìn)行供電具體的供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1　供電主結(jié)線(xiàn)示意圖

根據(jù)各專(zhuān)業(yè)條件，采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了選用六臺(tái)SG10低損耗干式變壓器，變配電所中的干式變壓器采用SM6負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜保護(hù)，10kV高壓主結(jié)線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段，中間不設(shè)母聯(lián)，二路10kV電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行。單體建筑比較大，供電負(fù)荷較大時(shí)，有可能選對(duì)多臺(tái)供電變壓器，多臺(tái)變壓器宜組成每?jī)膳_(tái)成一組的組合。低壓供電母線(xiàn)為“兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)”的接線(xiàn)形式，變壓器低壓側(cè)不得關(guān)聯(lián)運(yùn)行，以限制低壓側(cè)短路容量，降低低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的造價(jià)，并按規(guī)范要求在末端設(shè)ATSE裝置，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，允許中斷供電的時(shí)間等各方面因素，進(jìn)行切換，停用相應(yīng)的變壓器，以降低變壓器損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

3　電線(xiàn)電纜選擇

在我國(guó)發(fā)生的火災(zāi)中，因電氣引起的火災(zāi)占很大的比例，其主要原因是由于電纜電線(xiàn)的老化和過(guò)載使用引起的。同時(shí)，因火災(zāi)時(shí)引燃電纜電線(xiàn)中可燃的絕緣和護(hù)套材料，致使火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大，絕緣和護(hù)套材料燃燒所散發(fā)的有毒氣體也會(huì)導(dǎo)致打量的人員傷亡，并可能阻礙消防人員的滅火。

目前，我們?cè)诮ㄖこ痰姆阑鹪O(shè)計(jì)中選用的電纜主要有耐火電纜包括防火電纜和阻燃電纜。對(duì)于消防設(shè)備如消防水泵、消防送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯及應(yīng)急照明等，在火災(zāi)時(shí)必須繼續(xù)工作，相應(yīng)的供電線(xiàn)路應(yīng)保證安全可靠。在超高層建筑中可以選用礦物絕緣的防火電纜，避免因供電線(xiàn)路的損壞而影響消防設(shè)備的正常功能。對(duì)于一般的動(dòng)力設(shè)備和普通照明回路，為防止火災(zāi)時(shí)因電纜的絕緣及護(hù)套層的著火延燃而造成更大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，在超高層建筑中應(yīng)選用阻燃型的電纜和電線(xiàn)。

為了盡量減少因電纜絕緣及護(hù)套的燃燒引起的煙霧及有毒氣體對(duì)人員造成的傷害，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑物的重要程度和使用性質(zhì)，盡可能的選用低煙無(wú)鹵的環(huán)保電纜，以便在萬(wàn)一火災(zāi)發(fā)生時(shí)，減少煙霧及有毒氣體的產(chǎn)生，為大樓內(nèi)的人員疏散爭(zhēng)取更多的逃生時(shí)間。

4　強(qiáng)弱電井設(shè)置

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）相關(guān)規(guī)定，豎向強(qiáng)弱電井應(yīng)分別布置且應(yīng)合理規(guī)劃各強(qiáng)、弱電設(shè)備的安裝位置，盡量使強(qiáng)、弱電設(shè)備均勻布置于各層豎井，各層占用空間相當(dāng)，不要出現(xiàn)個(gè)別樓層設(shè)備過(guò)多個(gè)別樓層過(guò)少的情況。應(yīng)處理好各種設(shè)備之間關(guān)系以及設(shè)備同豎向管線(xiàn)關(guān)系，控制好設(shè)備安裝高度，方便系統(tǒng)安裝及維護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)，為準(zhǔn)確布置豎井，圖紙應(yīng)標(biāo)明各設(shè)備具體尺寸，并提供安裝大樣及相應(yīng)圖集。設(shè)備安裝前應(yīng)核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸，以免部分設(shè)備箱安裝不下。

5　微電腦在變電所中的應(yīng)用

現(xiàn)代高層建筑規(guī)模很大，所以其變電所的規(guī)模也較大。對(duì)于這樣供電系統(tǒng)，要求供電可靠，各種供電參數(shù)及開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器運(yùn)行狀態(tài)和各機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)，若用人工值班，通過(guò)電話(huà)聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。設(shè)計(jì)人員在預(yù)留的控制室內(nèi)使用微電腦進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理，能迅速發(fā)現(xiàn)故障，使設(shè)備作最佳工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)，達(dá)到節(jié)約能源，減少人力，安全、合理運(yùn)行。

6　電氣照明設(shè)計(jì)及要求

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(xiàn)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。

（1）混合照明：它是由一般照明和局部照明共同組成的照明方式。混合照明中一般照明的照度應(yīng)不低于混合照明總照度的5～10%，并且其最低照度不低于201x。否則，過(guò)低的一般照明和過(guò)高的局部照明所形成的照度對(duì)比度過(guò)大，亮度分布不適當(dāng)而產(chǎn)生不應(yīng)有的眩光。

（2）事故照明：當(dāng)工作照明因故障全部熄滅后，供暫時(shí)繼續(xù)工作或供人員疏散用的照明稱(chēng)為事故照明。

①在下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置事故照明：

a.在正常工作照明熄滅后，由于工作中斷或誤操作，將引起爆炸、火災(zāi)等嚴(yán)重危險(xiǎn)的廠房或場(chǎng)所；

b.在無(wú)照明的情況下，由于設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或人員的通行，將造成設(shè)各、人身事故的場(chǎng)所；

c.高層建筑中的疏散樓梯間（包括防煙樓梯前室）、疏散走道、消防電梯室、消防控制中心、消防水泵間；公共建筑中的旅游旅館、禮堂、影劇院、展覽廳、百貨商店、體育館等人員出入的走廊、樓梯、太平門(mén)等處。

疏散指示標(biāo)志可設(shè)在疏散走道距地面高度1m以?xún)?nèi)的墻面上，以及樓梯口和太平門(mén)的頂部，并要安裝在非燃燒結(jié)構(gòu)或裝修上。

（3）警衛(wèi)值班照明：在重要的車(chē)間和場(chǎng)所或有重要關(guān)鍵設(shè)備的廠房、重要的倉(cāng)庫(kù)等處設(shè)置作為值班時(shí)一般觀察用的照明稱(chēng)為值班照明。值班照明宜利用工作照明中能單獨(dú)控制的一部分，或者利用事故照明中的一部分或全部。

警衛(wèi)照明是用于警衛(wèi)地區(qū)周界附近的照明。是否設(shè)置警衛(wèi)照明，應(yīng)根據(jù)單位的重要性和當(dāng)?shù)乇Ｐl(wèi)部門(mén)的要求來(lái)決定。警衛(wèi)照明應(yīng)盡量與室內(nèi)或廠區(qū)的照明結(jié)合。

（4）障礙照明：裝設(shè)在高層建筑物尖頂上作為飛行障礙標(biāo)志用的或者有船舶通行的兩側(cè)建筑物上作為障礙標(biāo)志的照明稱(chēng)為障礙照明。障礙照明應(yīng)按民航和交通部門(mén)有關(guān)規(guī)定裝設(shè)。障礙照明應(yīng)采用能透霧的紅光燈具。

7　設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控電腦系統(tǒng)

設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控電腦系統(tǒng)，能使所有設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達(dá)到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。現(xiàn)代化旅游旅館的設(shè)備管理電腦，可以對(duì)整座大樓的空調(diào)、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進(jìn)行全面監(jiān)控。

8　結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合具體的工程設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了高層建筑中一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，以上幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)分享，希望能夠舉一反三，在以后的設(shè)計(jì)及施工管理中可以引用得到，提高工作效率。

[1]中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院，主編.《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院，主編.《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-2013）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院，主編.《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

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