淺談對(duì)超高層建筑電氣設(shè)計(jì)主要內(nèi)容的研究

王 芳中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計(jì)一院

淺談對(duì)超高層建筑電氣設(shè)計(jì)主要內(nèi)容的研究

王 芳
中國汽車工業(yè)工程公司建筑設(shè)計(jì)一院

為了提高超高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量,結(jié)合規(guī)范和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)闡述了超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,并提出了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的有關(guān)問題。

超高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；配電；照明；火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警；節(jié)能原則

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)代高層建筑越來越多，也逐漸為人們所認(rèn)可，但是超高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量保證是比較復(fù)雜的一個(gè)課題。作為電氣設(shè)計(jì)者，首先應(yīng)該熟悉和掌握的與超高層建筑電氣有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，其中包括《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045－95以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”）、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116－98以下簡(jiǎn)稱“報(bào)警規(guī)范）、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJT16－2008以下簡(jiǎn)稱“民規(guī)”)以及各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

1 、超高層建筑供配電系統(tǒng)

1.1 負(fù)荷的計(jì)算 電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。超高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

1.2 供電電源及電壓的選擇 根據(jù)國家規(guī)范，為了保證供電可靠性，超高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。另外，一些特別重要建筑的一級(jí)負(fù)荷還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。國內(nèi)超高層建筑的供電電壓，都采用10kV標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。

1.3 高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）高壓配電系統(tǒng)：超高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。（2）計(jì)費(fèi)方式，采用高供高計(jì)。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計(jì)費(fèi)電度表，以滿足后期使用時(shí)計(jì)費(fèi)要求的靈活性。（3）為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器并列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。（4）高壓系統(tǒng)采用放射式系統(tǒng)，低壓采用放射式和樹干式相結(jié)合的方式，一般公用站房及大型重要設(shè)備均由變電所采用放射式供電，樓層配電干線采用樹干式供電，配電干線多采用插接式母線槽，每層配電則為混合式系統(tǒng)。

1.4 變電所位置的確定 超高層建筑的用電量相當(dāng)大，在確定變電所位置時(shí)，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對(duì)節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

2 、超高層建筑照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)一般包括辦公照明，公共照明，火災(zāi)應(yīng)急照明,航空障礙照明以及泛光照明等。

辦公照明一般都是三級(jí)負(fù)荷，根據(jù)國家《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004中具體要求設(shè)計(jì)。

公共照明主要是每層公共走道和樓梯間照明，根據(jù)民規(guī)要求超高層公共照明應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷，根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》中2.3.1.12條規(guī)定其低壓配電要求末端切換。

火災(zāi)應(yīng)急照明根據(jù)高規(guī)和民規(guī)規(guī)定應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷，低壓采用專用消防配電干線，且要求末端切換?；馂?zāi)應(yīng)急照明主要包括備用照明、疏散照明及安全照明等，其中備用照明和疏散照明應(yīng)按照高規(guī)9.2條和民規(guī)13.8條執(zhí)行。

航空障礙照明根據(jù)民規(guī)規(guī)定應(yīng)為本建筑最高負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷，一般宜優(yōu)先考慮太陽能航空障礙燈，應(yīng)裝設(shè)在建筑物的最高部位，且水平及垂直距離不宜大于45米。

3 、防雷與接地設(shè)計(jì)

3.1 根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94第2.0.3條和民規(guī)第1.2.3條規(guī)定，超高層建筑應(yīng)為第二類防雷建筑物。超高層建筑的防雷裝置應(yīng)滿足防直側(cè)擊雷、防雷電感應(yīng)及雷電波的入侵，并設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)，局部等電位聯(lián)結(jié)。其中避雷帶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(shù)雖然在工程上得到不少實(shí)際應(yīng)用，但在理論上一直是有爭(zhēng)議的；引下線利用柱子柱內(nèi)主鋼筋(不少于兩根%%C16)，引下線上下焊通，向上與屋面接閃器可靠連通，向下與基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)連接；建筑45m以下外圍結(jié)構(gòu)圈梁中的連通主筋應(yīng)每兩層連成閉合回路作為均壓環(huán)，建筑高度45m以上外圍結(jié)構(gòu)圈梁中的連通主筋應(yīng)與每層圈梁連成閉合回路作為均壓環(huán)，并應(yīng)同防雷(框架梁）、承臺(tái)內(nèi)鋼筋連成一個(gè)電氣通路，構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)；接地極利用所有構(gòu)造柱基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)。

3.2 現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地等共用接地體，接地電阻按最小的要求而定，通常是在1歐以下。 建筑物做總等電位聯(lián)結(jié)，總等電位聯(lián)結(jié)與防雷接地體共用接地極，所有進(jìn)出建筑物的金屬干管、平時(shí)不帶電的供用電設(shè)備的金屬外殼以及其他金屬構(gòu)件等，均應(yīng)可靠接地，同時(shí)消防控制室、電梯機(jī)房、計(jì)算機(jī)機(jī)房、衛(wèi)生間等內(nèi)均設(shè)有局部等電位箱。在電源總進(jìn)線設(shè)置一級(jí)過電壓保護(hù)器,重要設(shè)備配電箱設(shè)有二級(jí)過電壓保護(hù)器，最末級(jí)配電箱根據(jù)需要可設(shè)三級(jí)過電壓保護(hù)器。

4 、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)報(bào)警規(guī)范中第3.1.1條規(guī)定超高層建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象為特級(jí)，系統(tǒng)主要包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng),火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng),消防直通對(duì)講電話系統(tǒng)及火災(zāi)漏電報(bào)警系統(tǒng)。消防控制室一般設(shè)在一層，并設(shè)有直接通往室外的出口?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)涉及的具體內(nèi)容如下：

4.1 消火栓滅火系統(tǒng) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，打破碎玻璃按鈕，由消火栓直接啟動(dòng)消防泵，同時(shí)通過模塊把消火栓位置返回消防控制室，消防泵啟動(dòng)后，通過模塊把運(yùn)行信號(hào)反饋回消防控制室。消防泵也可由模塊控制啟停，必要時(shí)消防控制室也可通過手動(dòng)控制盤手動(dòng)控制消防泵啟停。.

4.2 噴淋滅火系統(tǒng) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，報(bào)警閥動(dòng)作，由報(bào)警閥直接啟動(dòng)噴淋泵，同時(shí)通過模塊把報(bào)警閥動(dòng)作信號(hào)返回消防控制室，噴淋泵啟動(dòng)后，通過模塊把運(yùn)行信號(hào)反饋回消防控制室。噴淋泵也可由模塊控制啟停,必要時(shí)消防控制室也可通過手動(dòng)控制盤手動(dòng)控制噴淋泵啟停；同時(shí)將著火層的水流指示器和信號(hào)閥的動(dòng)作狀態(tài)返回消防控制室。

4.3 消防水炮系統(tǒng) 消防水炮為成套設(shè)備由水炮配置智能火災(zāi)探測(cè)器，信號(hào)閥，水流指示器等，其聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)設(shè)于消防控制室，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)通過消防模塊聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消防水炮系統(tǒng)加壓泵，且模塊把運(yùn)行信號(hào)反饋回消防控制室。必要時(shí)消防控制室也可通過手動(dòng)控制盤手動(dòng)控制系統(tǒng)加壓泵啟停。

4.4 正壓風(fēng)機(jī) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，正壓風(fēng)機(jī)通過模塊自動(dòng)啟動(dòng)，并把運(yùn)行信號(hào)反饋回消防控制室,必要時(shí)消防控制室亦可通過手動(dòng)控制盤手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)啟停。

4.5 排煙風(fēng)機(jī) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)通過模塊自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)把運(yùn)行信號(hào)反饋回消防控制室, 通過模塊停止排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行，必要時(shí)消防控制室亦可通過手動(dòng)控制盤手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)啟停。當(dāng)風(fēng)機(jī)上的280度防火閥熔斷時(shí)，模塊接收其熔斷信號(hào)，由消防中心停止排煙風(fēng)機(jī)。

4.6 板式排煙口 平時(shí)常閉，火災(zāi)時(shí)通過消防模塊自動(dòng)開啟，并聯(lián)動(dòng)開啟相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)，當(dāng)管道溫度超過280度時(shí)，排煙口關(guān)閉當(dāng)，所有排煙口都關(guān)閉時(shí)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)。

4.7 正壓送風(fēng)口 正壓送風(fēng)口平時(shí)關(guān)閉,火災(zāi)時(shí),通過控制模塊打開著火層及其上下兩層的送風(fēng)口。

4.8 防火調(diào)節(jié)閥（平時(shí)常開） 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防模塊聯(lián)動(dòng)關(guān)閉。

4.9 電梯 消防控制室在確認(rèn)火災(zāi)后，應(yīng)能控制電梯全部停于一層，并接收其反饋信號(hào)，切斷客梯電源，消防電梯待命。

4.10 消防廣播 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)先接通著火層及其相鄰的上、下層，火災(zāi)應(yīng)急廣播與警報(bào)裝置應(yīng)分時(shí)播報(bào)，先鳴警報(bào)8～16s；間隔2～3s后播放應(yīng)急廣播20～40s；再間隔2～3s依次循環(huán)進(jìn)行直至疏散結(jié)束。

4.11 應(yīng)急照明 公共走道、電梯前室及樓梯間照明電源均接自應(yīng)急照明配電箱，火災(zāi)時(shí)，切斷相應(yīng)回路電源，自動(dòng)點(diǎn)亮帶蓄電池的應(yīng)急燈。

4.12 火災(zāi)漏電動(dòng)作報(bào)警系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防控制室設(shè)有其監(jiān)控主機(jī)，各分區(qū)設(shè)有監(jiān)控單元，每個(gè)配電回路設(shè)有探測(cè)器,任一配電回路發(fā)生火災(zāi)漏電，監(jiān)控主機(jī)及其對(duì)應(yīng)的監(jiān)控單元都會(huì)發(fā)出警報(bào)，且顯示故障地址和故障原因及發(fā)生故障的時(shí)間，也可通過消防中心確認(rèn)后，聯(lián)動(dòng)斷開相應(yīng)配電回路的斷路器。

5 、超建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能原則

在前面所說的供配電、照明及防雷等內(nèi)容都涉及節(jié)能內(nèi)容，作為設(shè)計(jì)工作者應(yīng)在設(shè)計(jì)中精心考慮，選用最節(jié)能的設(shè)計(jì)方案，在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的。

[1]李海安,黎文安.實(shí)用建筑電氣技術(shù)[M].北京:水利水電出版社.1996

[2]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).中國電力出版社.2005

[3]民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).建筑工業(yè)出版社. 2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.023