劉 輝
摘 要:高層建筑越來越多,也逐漸為人們所認可,但是高層建筑電氣設計質量保證是比較復雜的一個課題,同時,高層建筑耗能浪費的現(xiàn)象也是一個迫在眉睫的問題,本文主要介紹了高層建筑電氣設計的主要內容及有關問題,還闡述了建筑電氣設計中的節(jié)能原則、節(jié)能方法,從變壓器容量選擇、功率因數(shù)補償、照明調光設備、電動機起動設備選擇等方面,論述電氣設計中的幾種節(jié)能方法。
關鍵詞:高層建筑;電氣設計;內容;節(jié)能原則
1 高層建筑電氣設計的主要內容
1.1 負荷的計算:電力負荷是供電設計的依據(jù)參數(shù)。計算準確與否,對合理選擇設備,安全可靠與經(jīng)濟運行,均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算,基本上采用負荷密度法和需要系數(shù)法。
1.2 供電電源及電壓的選擇:為了保證供電可靠性,現(xiàn)代高層建筑至少應有兩個獨立電源,具體數(shù)量應視負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式,原則上是兩路同時供電,互為備用。另外,還須裝設應急備用柴油發(fā)電機組,要求在15秒鐘內自動恢復供電,保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。國內高層建筑的供電電壓,都采用10kV標準電壓等級。
1.3 高低壓配電系統(tǒng)的設計:高壓配電系統(tǒng):現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段,自動切換,互為備用。
計費方式,采用高供高計。但在低壓側,仍裝設計費電度表,采用將照明與動力分開的兩部電價法。
為減少變壓器臺數(shù),單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側的短路電流,正常時變壓器解列運行,中間設聯(lián)絡開關。
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)。配電設備中的主要部分是干線?,F(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。
1.4 主要設備的選型
高壓開關柜?,F(xiàn)代高層建筑的變配電室設在主樓地下層,按規(guī)定不宜采用油開關。應根高層建筑地下室的標準,選用具有"五防"功能的真空開關手車式高壓開關柜。
電力變壓器。根據(jù)防火要求,主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。
低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構,幾乎都做成抽屜式,特別是大容量的出線,則做成手車式。
應急備用發(fā)電機組。過去大多是采用柴油發(fā)電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應速度快,故障率低等優(yōu)點。
變電所位置的確定:現(xiàn)代高層建筑的用電量相當大,在確定變電所位置時,應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節(jié)約電能,提高供電質量都有重要意義。
電氣照明設計:電氣照明設計,包括光源選擇、照度計算、燈具造型,燈具布置,眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系,應該相互配合,在使用功能及藝術意境方面求得統(tǒng)一。選用高光效電光源,可以取得節(jié)能的明顯效果。
防雷與接地:現(xiàn)代高層建筑的防雷設計,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。這兩種防雷技術雖然在工程上得到不少實際應用,但在理論上一直是有爭議的?,F(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、電氣設備的保護接地和工作接地,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作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求,仍需要裝設水平的人工接地體,將主要的建筑物基礎連接成接地網(wǎng),這對均衡電位,提高安全性都有好處。
電梯:電梯按使用功能分,有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種;按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等;按電流分則有交流和直流兩大類。設計人員的任務是要確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型,不是電氣設計人員單方面所能決定的,必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。
消防自動報警和自動滅火系統(tǒng):現(xiàn)代高層建筑的火災自動報警滅火系統(tǒng),包括:火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分,實現(xiàn)報警滅火自動化。
探測器探測到火災信號后轉換成電信號,進入分區(qū)報警器和消防中心,發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監(jiān)控和消防指揮。關于高層建筑中消防用電的設計問題,涉及到其他許多學科,而且規(guī)模越大,功能越多,控制內容越廣泛,設計內容也就越復雜。
2 建筑電氣設計中的節(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計的焦點。建筑電氣設計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應堅持以下三個原則:
2.1 滿足建筑物的功能:即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿足舒適性空調的溫度及新風量,也就是舒適衛(wèi)生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。
2.2 考慮實際經(jīng)濟效益:節(jié)能應按國情考慮實際經(jīng)濟效益,不能因為節(jié)能而過高地消耗投資,增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資,能在幾年或較短的時間內用節(jié)能減少下來的運行費用進行回收。
2.3 節(jié)省無謂消耗的能量:節(jié)能的著眼點,應是節(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,宜采用先進技術使其能耗降低。
因此,節(jié)能措施也應貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術先進的原則。
民用建筑的節(jié)能潛力很大,應在設計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設備上,應具體了解其原理、性能、效果,從技術、經(jīng)濟上進行比較后,再選定節(jié)能設備,以達到真正節(jié)能的目的。