超高層建筑電氣設計關鍵技術解析

楊 冬

中國建筑上海設計研究院有限公司天津分公司

超高層建筑電氣設計關鍵技術解析

楊 冬

中國建筑上海設計研究院有限公司天津分公司

超高層建筑(Extra-high building) 指建筑高度大于100m的民用建筑。超高層建筑是運用現代科學技術創造出的震撼人心的作品，通常作為展現一個城市的形象和實力的地標性風景呈現，在采暖、空調、給排水、供電、智能控制等系統設計過程中運用一系列全新科學技術的綜合產物。超高層建筑具有建筑規模大，建筑高度高的特點，這使其具有用電負荷大、輸配電距離長、變配電系統復雜、供電安全性要求高、雷擊風險大、若發生火災撲救困難、人員密集疏散時間長等特點。由于其對建筑安全性、可靠性的特殊要求，給電氣設計帶來的變化是十分巨大的。

超高層建筑；電氣設計；技術

超高層建筑電氣設計人員應該充分的了解電氣相關知識，設計出合理的科學的方式，這樣才能夠最大限度的保證超高層建筑的安全性與穩定性。我國相關部門針對超高層建筑電氣設計提出了明確的規定也制定了一系列的規范與標準，在設計超高層建筑電氣系統時應該嚴格的遵循國家要求，并結合實際情況，這樣才能保證超高層建筑的電力使用安全。

1 超高層建筑特點及其發展現狀

隨著近年來經濟的快速發展和城市化，農村向城市的流動也愈加明顯，與此同時也帶動著建筑行業如火如荼的發展。但隨之而來的城市用地緊張的問題也日益凸顯出來，超高層建筑不僅成為了有效緩解用地的措施之一，同時，超高層建筑運用現代科學技術和現代建筑技術，也創造了展現一座城市形象和文化的風景，是現代城市的給排水系統，供電，智能控制綜合一體的產物。

超高層建筑一般是指建筑高度大于100m的民用建筑，其還有建筑面積大，電氣設備多的特點，尤其是電氣設計在超高層建筑設計占據了重要地位，同時也屬于超高層建筑中具有較高技術難度的工程。下面本文將從超高層建筑供配電系統、消防報警系統和照明系統設計進行詳細分析超高層建筑的電氣設計。

2 超高層建筑電氣設計關鍵技術研究重要性

我國在1976年在廣州建成了國內第一棟超高層建筑— —廣州白云賓館。該建筑高度為112m，共33層，是當時國內第一高樓。近幾年，隨著建筑行業的進步和相關技術、材料的不斷優化，我國的超高層建筑逐漸增多(如圖1)。且其功能較為綜合，包括酒店、金融等多種業態。電氣設備在超高層建筑中應用較多，設計難度較大，隨著建筑數量的增多和高度的不斷增長，建筑設計中的電氣設計的要求日益提高。因而，為了保證建筑質量，提升建筑安全性、可靠性，必須要加強對電氣設計關鍵技術的研究，提高技術水平，以保障超高層建筑的使用安全。

3 超高層建筑電氣設計的關鍵技術

3.1 選擇合適的電源與電壓

在選擇超高層建筑的電壓與電源時，應該綜合考慮問題，需要選擇合適的符合等級與電容量，還要考慮本地對于供電的實際需求。為了保證電氣設計的可靠性與安全性，電氣系統中需要設定兩個電源進行供電，并且還要保證兩個電源是屬于不同的電網， 如果電源屬于同一個電網，促使應該避免電源在電路上的聯系。這樣能夠保證某一個電源斷電時，另一個電源能夠保證電氣系統所需負荷。超高層建筑的使用功能不同， 對于電氣設計的要求也存在著較大的差異，其中最為關鍵的是電氣系統中的變壓器規模，需要根據超高層建筑的實際需求而設定。由于超高層建筑自身的規模較大，因此對于電壓的相求較高，電壓線路的供電能力有限，此時可以使用多個小型電源來實行供電。在設計電氣方案時，首先應該與當地的電力部門取得聯系，并了解市政電網的運行情況， 從而保證超高層建筑電氣系統中使用合適的電壓與電源的等級。

圖1 國內超高層建筑項目示例

3.2 防雷系統設計技術

依據規范，超高層建筑物應劃為第二類防雷建筑物，由于超高層建筑物的用戶多為重要企業辦公或特級，一級金融機構，五星級酒店等。從使用性質和價值等多角度考慮，系統的雷電防護等級宜按2級設計。設計時應計算建筑物年預計雷擊次數，防雷裝置攔截效率、超高層建筑各項雷擊風險指數均很高。由于超高層建筑的建筑高度均超過滾球半徑，所以有側擊雷擊中建筑物中上層表面的幾率，具體實施應采用防直擊雷、側擊雷、閃電感應、電磁脈沖等措施，并做好總等電位連接。此外強電機房，智能化電子信息機房接地宜采取接地干線方式，各層強、弱電機房分別接至強、弱電豎井內的接地干線上。如果在超高層的屋頂設有直升機的停機坪，那么安全區內不設避雷針。設在安全區以外的避雷針上應裝設航空障礙標志燈。此外，在進行防雷接地的安裝時，應提高焊接工人的安全意識和焊接技術，嚴格按照設計要求來進行焊接，同時在施工前，施工單位也要對焊接工人進行相關的專業培訓，并嚴格要求焊接工人依據相關法律規定對避雷引下線正確連接。

3.3 變電站與配電站的設計

由于超高層建筑自身的特點，使得超高層建筑電氣設計與一般的建筑存在著差別。在對變電站與配電站設計時，應該考慮供電半徑，并選擇合適的低壓配電線路。在電氣設計中，建筑高度200m是一個界限。

3.4 電氣設計中的智能系統

超高層建筑智能化系統十分復雜，功能要求非常完備。主要包括通信網絡系統、無線信號增強系統、多媒體數字會議系統、火災自動報警系統與消防聯動系統、智能化系統集成、出入口控制系統等。其應用十分復雜，因而在設計中需要設計人員充分考慮其合理配置。并在日后的開發和應用中，遵循節能、綠色環保的而原則，運用自動監控系統對機電設備進行監控，采用電氣環保技術，最大限度的節省能源，保證綠色環保，為人們提供健康、高效的使用空間。

總之，以上是對超高層建筑電氣設計中幾個關鍵系統的設計進行歸納分析，實際中不同的建筑類型的電氣設計還應該因地制宜，并充分對系統的安全性，系統性，環保性等方面進行充分的分析和論證進行實際設計和實施。

[1] 孔嵩. 超高層建筑電氣設計關鍵技術解析[J]. 建筑電氣，2015，05：39-44.

[2] 濮松奇. 論超高層建筑電氣系統設計與安裝要點[J]. 科技與企業，2013，16：239-240.