高層建筑電氣設計要點分析

王彤 宋薇

（1.沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構設計咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

高層建筑電氣設計要點分析

王彤1宋薇2

（1.沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構設計咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

隨著科技的進步和社會的發(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，高效科學的電氣系統(tǒng)設計是高層建筑最大限度地減少消防事故的發(fā)生，最大限度實現(xiàn)建筑功能的有效保障。

高層建筑；電氣化設計；規(guī)范要求

目前設計者應該熟悉和掌握的與高層建筑電氣有關的設計規(guī)范主要有《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB 50045-95)、《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50116-98)、《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ／T16-92)等。前兩部是國家標準，后者是國家建設部發(fā)布的行業(yè)標準。

一、現(xiàn)代建筑電氣技術的發(fā)展趨勢

人類進入21世紀以來，城市建設與管理行業(yè)提出了許多建筑電氣技術重大課題。建筑電氣技術作為現(xiàn)代建設技術的核心，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)了中央商務區(qū)、休閑商務區(qū)、工業(yè)園區(qū)、行政中心區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、高層小區(qū)等區(qū)域?，F(xiàn)代城市管理必須采用信息化手段，實現(xiàn)對這些區(qū)域的建筑群與建筑設備的綜合管理，這是對建筑電氣技術提出的挑戰(zhàn)。建筑物的防災、減災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、防災等電子設備及應急供電設備已成為不可缺少的裝備。由于這些裝備須每天24／h時自動工作，惟有借助智能化的應用系統(tǒng)，才能使之精準、有效、穩(wěn)定、可靠地運行。同時，在當今推行綠色建筑的理念中，選擇電氣設備與材料時需要考慮更多的問題，如采用低損耗的鐵磁材料制造電機與變壓器，采用低煙無鹵的絕緣材料、高效的光源等，電氣工程的設計更加復雜，不僅要滿足建筑物對信息流與能源流的分配與控制，而且要采用智能化與數(shù)字化的技術實現(xiàn)各種節(jié)能控制與優(yōu)化管理，進而為整個區(qū)域的建筑群綜合事務管理提供技術保障。顯然，智能化、數(shù)字化與綠色化已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑電氣技術發(fā)展的趨勢。

二、高層建筑電氣設計的主要內(nèi)容

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。

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l5秒鐘內(nèi)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(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用lOkV標準電壓等級。

3、高低壓配電系統(tǒng)的設計

（1）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。（2）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。（3）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。（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、主要設備的選型

（1）高壓開關柜。現(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。（2）電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設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構，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。

5、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(diào)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。

6、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?，F(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。

三、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：

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、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(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進行回收。

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。

四、結束語

工程的設計充分滿足相關規(guī)范的基本要求，在設計的過程中，考慮到了現(xiàn)在居民生活水平上升，家用電器增多的因素，對設備電源的布置和系統(tǒng)的平衡進行了合理的分配，隨著智能式居住環(huán)境逐漸走進人們的生活，在住宅供配電設計的過程中，對智能化和節(jié)能性的考慮應逐漸成為設計的重點。現(xiàn)代建筑電氣技術綜合應用了電工、電子、控制與信息技術，不僅在理論上成為電氣工程領域的重要分支。而且已構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，對建筑電氣化設計要求很高，因此要盡可能使電氣化設計安全、科學與合理。

[1] 李海安，黎文安.實用建筑電氣技術[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計要點[J].建筑與工程，2010.

TU416

1674-3954（2011）03-0197-01