當代高層建筑電氣設計存在的問題及對策研究

陳凱

摘 要：本文簡要介紹了高層建筑電氣設計的特點與原則，詳細分析了高層建筑電氣設計的重點與難點，對當前高層建筑電氣設計中存在的問題做了相關探究，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：高層建筑;電氣設計的重點與難點;問題與對策

高層建筑具有很強的空間利用優勢，建筑功能也較為豐富，但同時高層建筑在安全、功能、節能等諸多方面，對建筑電氣設計提出了更高的要求。在設計之初，應充分調研建筑的功能需求，配套相適應的供配電與智能化系統，嚴謹設計高層建筑消防安全與設備節能的方案，充分保障高層建筑電氣設計的合理性。

1 高層建筑電氣設計特點與原則

1.1 設計特點

同普通建筑相比，高層建筑一般來說，存在建筑面積大，建筑高度高，設備運輸困難，用電負荷大且供電距離遠，智能化系統種類多樣等諸多特點。在實際設計過程中，接入專業多，需要有充分足夠的設計協調工作，與普通建筑設計相比，有著更高要求的設計精力投入。同時應充分考慮高層建筑的使用要求，合理規劃電氣設計內容，從而確保建筑供電可靠性與安全性、智能化系統的實用性與拓展性、消防安全與疏散的可靠性[1]。

1.2 設計原則

1.2.1 落實行業標準規范內容

在高層建筑電氣設計中，應嚴格落實行業標準規范要求，以此保障電氣工程的基礎建設質量，維護高層建筑的整體品質。除此之外，對行業標準規范未涉及或明確的節點，應仔細探討，制定科學合理的解決方案，使平時狀態下各系統安全可靠運行，事故狀態下按設定邏輯有序疏散。目前，高層建筑主要的行業標準基礎規范是2018年版本的《建筑設計防火規范 GB50016》以及現行的《供配電系統設計規范 GB50052-2009》等規范，其中《民用建筑電氣設計規范 JGJ16-2008》雖年份相對較老，但此規范編訂嚴謹，仍然適用作為主要參考規范使用。

1.2.2 有效性、實用性原則

高層建筑電氣設計中，突出設計的有效性、實用性，能夠促進建筑使用功能的充分發揮，提高建筑電氣系統的整體水平。高層建筑供電半徑相對較長，特別是對于一些末端電氣設備，供電距離可能會超出規范要求，在設計過程中，應合理設計供配電系統，使電能質量得到充分保障，以適應建筑內各種設備的要求。對于建筑智能化系統，應根據需求合理選擇，選擇經過市場檢驗的實用而有效的系統，使其充分發揮其作用，為建筑運行保駕護航[2]。

1.2.3 經濟性和環保性原則

節能環保是當今社會建設發展中關注的重點內容，高層建筑作為電力消耗大戶，在電氣設計中，應將節能環保理念貫穿其中，運用科學合理的手段提高電氣設計質量，降低能源損耗，進而創造更大的經濟效益。

2 高層建筑電氣設計的重點與難點

2.1 供配電系統

經過設計出圖的供配電系統，是否能提供可靠并符合要求的電能質量，是高層建筑電氣設計的重要指標參數。首先，在設計的初步階段，應充分調研建筑的功能需求和行業資料，合理確定整個高層建筑所需要的電力負荷，選用相應規格的變壓器初裝容量，選用變壓器臺數和容量時，應充分考慮季節負荷的切除方案，既保障用電需求且留有適當的裕量，又避免負荷指標過高造成初投資浪費和后期運行成本高居不下。其次，根據用電負荷設計合理設計供配電系統，使得系統盡可能簡單、可靠，消防與重要負荷配電等級不應超過三級，普通負荷配電等級不宜超過四級，設計過程中應盡量避免復雜的供配電構造，此種設計對后期運營隊伍要求較高，不利于安全可靠運行[3]。此外，應特別指出的一點事，設計中應盡可能選擇與建筑物同壽命的電纜電線，此事規范中只在高層住宅建筑電氣規范中有所提及，但此原則個人認為宜擴展到所有類型的高層建筑當中。

變配電室的設計，應把握盡可能靠近負荷中心的原則。一般主變配電室設于單體的地下室內，但不應設于最底層，避免洪澇災害淹沒變配電室，而使得整棟建筑失電。分配電室的設計根據建筑實際負荷和狀況確定，可設于中間避難層或屋頂層，變配電室的供電半徑不宜小于250m。

2.2 消防安全

對于高層建筑來說，安全是擺在第一位的，是先于生產的。高層建筑存在人員密集、疏散困難等諸多困難，因此設計可靠、有效的消防系統是非常重要的。

首先，對于高層建筑物來說，其消防用電一般都是一二級負荷，或特別重要負荷，因此，可靠的備用電源是非常重要的。只要是市政能提供接口，優先采用第二路10kV市政電源作為備用電源，如市政不具備相應條件或存在特別重要負荷，應設置自備用柴油發電機組或不間斷電源UPS、應急電源EPS;

其次，用于消防負荷的豎向干線電纜，除非設有專門的消防電纜井道，否則應采用礦物絕緣電纜。礦物絕緣電纜分為剛性BTTZ和柔性BTLY、YTTW等諸多類型，如有經濟條件，應盡可能選擇剛性BTTZ礦物絕緣電纜，此種電纜性能優良，火災時可絕對保障消防設備的供電可靠性，缺點是價格昂貴，施工相對困難。但鑒于此種電纜的卓越性能，仍做優先推薦。柔性礦物絕緣電纜的性能，仍有待實踐與時間的檢驗。

消防部分的智能化系統，常規包括火災自動報警系統，集中電源集中控制應急照明系統，防火門監控系統，電氣火災監控系統，消防水泵巡檢系統，消防設備電源監控系統等，上述系統均為經過實踐檢驗的可靠系統。但其中消防設備電源監控系統的設置有待商榷，智能儀表系統其實完全可以起到電能質量檢測與報警的作用，且功能更為強大，個人理解消防電源監控系統的設置有些重復。

2.3 智能化系統

當今社會是智能化的時代，建筑設計也將智能化系統放在了非常重要的地位。智能化系統發展到現在，種類繁多，設計師應從中去粗取精，選擇適合設計對象的系統，應把握實用、先進、經濟的原則。

下述系統是常規應配置的系統：

2.3.1 電話、網絡通信系統

2.3.2 視頻監控系統

2.3.3 出入口安全控制系統

2.3.4 電子巡更系統

2.3.5 建筑設備自動化管理系統（BA）

2.3.6 室內信號分布系統

2.3.7 停車場管理系統

其他系統宜根據業主方的實際需求選擇與應用。

建筑單體內的弱電機房，建議適當留大一些，當今社會電子產品與系統發展日新月異，應留有適度的裕量，以備日后發展之需。

3 高層建筑電氣在設計中存在的問題

3.1 供配電系統設計不合理

部分高層建筑電氣設計中，存在著非消防與消防設備供電回路混合的現象。這種現象可能帶來的問題是，如果高層建筑在出現火災情況下，在將非消防設備電源切斷時，為消防設備供電的電源也將隨之切斷，這對于正常的消防救援活動產生很大的影響。

3.2 消防弱電系統的干擾與屏蔽

部分高層建筑電氣設計中，存在著將控制模塊設于配電箱內，或不同電壓等級的線路，如消防廣播線路（110V）與其他火災報警線路共同敷設的情況。此種情況會帶來弱電信號的不可靠或誤動作，從而直接影響消防預警與救援工作。

3.3 解決對策

需要嚴格按照國家現行的設計規范規程與標準要求，消防設備供電應自成系統，非消防的無關設備嚴禁接入消防系統非同一電壓等級的線路，應單獨敷設或采用槽式防火線槽敷設，中間設防火隔板隔開。

4 結語

綜上所述，高層建筑電氣設計的內容多，難度大，在工作開展中，應對各系統實行詳細的分析與研究，確保各環節設計的合理性，設置相應的防護措施，預防與避免危險因素，最終全面提高電氣系統運行效率，保障高層建筑的可靠與安全。

參考文獻：

[1]韓麗娜.現代高層建筑電氣設計相關問題分析[J].建材與裝飾，2018（52）：100.

[2]董明.對高層建筑消防電氣設計中配電線路問題的探討[J].現代農業研究，2018（07）：89-90.

[3]曾剛.高層綜合體建筑電氣消防設計問題及方式探究[J].福建建材，2018（02）：30-32.