高層建筑電氣設(shè)計探討

王木根

（福建省華地建筑設(shè)計有限公司　泉州市　362000）

高層建筑電氣設(shè)計探討

王木根

（福建省華地建筑設(shè)計有限公司泉州市362000）

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，高層建筑的數(shù)量越來越多，電氣設(shè)計及其相關(guān)問題所發(fā)揮的作用也越來越重要了，并且高層建筑的電氣設(shè)計的是否合理，也直接影響著高層建筑的可靠性和安全性。本文針對高層建筑電氣設(shè)計要點及原則進行探討，旨在為設(shè)計人員提供參考借鑒。

高層建筑；電氣設(shè)計；電氣豎井；照明設(shè)計

伴隨著我國城市化進程的推進，高層建筑應運而生，且發(fā)展勢頭越來越迅猛，高層建筑一般建筑規(guī)模大，人員密度較高，火災危險性較大，容易形成煙囪效應，火焰向上竄；逃生困難，功能復雜，起火因素多，火勢曼延途徑多，危害大，疏散困難，容易造成重大傷亡事故，因此對供電的可靠性以及消防等的要求也比普通建筑要求高得多，相應投入得運行設(shè)備多，投入建設(shè)基金大，安全標準性高，本文擬結(jié)合項目設(shè)計案例，淡談筆者的一些設(shè)計體會。

1　工程慨況

項目位于泉州市洛江區(qū)，總建筑面積70374.87m2，其中地上總建筑面積61923.87m2，地下8451m2，建筑主體工程為26層綜合樓，裙房為5層，為金融商業(yè)用房及餐飲等配套用房，高層主體B1#、B2#、B3#樓6～26層為辦公，地下一層，主要功能為汽車庫（戰(zhàn)時為人防物質(zhì)庫）、設(shè)備用房等，主要建筑高度：98.5m，擬為區(qū)域中心標志性建筑。

2　負荷分級及供電電源

2.1負荷分級

根據(jù)現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范，本工程的消防用電設(shè)備如消防水泵、消防電梯、防排煙消防風機、消控控制中心、疏散指示燈應和急照明；客梯電力，排污水泵，電話機房和生活加壓泵，航空障礙燈等用電設(shè)備均應按一級負荷的要求供電，其余一些金融用房如銀行，金融中心，證交中心重要的計算機系統(tǒng)和安防系統(tǒng)用電，網(wǎng)絡(luò)機房，通信機房，網(wǎng)絡(luò)接入機房及大型銀行營業(yè)廳及門廳照明，安全照明用電等均應按一級負荷供電，其余用電負荷為二級或三級。

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-2009）的相關(guān)規(guī)定：“一級負荷應由雙重電源供電。”且一級負荷中特別重要的負荷除應由雙電源供電外，尚應增設(shè)應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。組合項目地處情況與當?shù)仉娏Σ块T協(xié)商，市政電源為2路10kV電源供電，且分別引自不同上級的110kV變電站。每路電源均應承擔工程中全部的消防、電梯、生活水泵、重要機房等的全部用電負荷，二路電源同時供電，分列運行。為保證消防等用電設(shè)備的供電可靠性，項目中設(shè)置了柴油發(fā)電機作為工程中的第三電源，以確保消防等重要負荷的供電可靠性，同時數(shù)據(jù)機房、網(wǎng)絡(luò)機房等增設(shè)相應UPS電源。

2.2變配電所設(shè)置

高層建筑供電變電所的設(shè)置遵循《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）相關(guān)規(guī)定的原則，項目中的主要用電負荷如中央空調(diào)機房、水泵房等均設(shè)在地下層，其他較大的用電負荷主要設(shè)置在1～5層的裙樓，而且地上建筑高度不超100m，由變配電所引至屋頂用電設(shè)備的供電距離也還在比較經(jīng)濟的合理的范圍內(nèi)，為使變壓器盡量靠近負荷中心且結(jié)合當?shù)毓╇娋窒嚓P(guān)文件要求（禁止變配電所設(shè)置在地下室）故設(shè)計中將變配電所設(shè)在地上一層，而將柴油發(fā)電機房設(shè)在變配電機房附近，故在B1設(shè)置變配電所（開閉所兼配電房），B3設(shè)置變配電房高壓由B1引至。由于條件限制B1僅安裝2臺10/0.4kV 1000kVA干式變壓器，B3設(shè)置4臺10/0.4kV 1000kVA干式變壓器對整幢大樓進行供電具體的供電系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

圖1　供電主結(jié)線示意圖

根據(jù)各專業(yè)條件，采用需要系數(shù)法進行負荷計算項目中設(shè)計了選用六臺SG10低損耗干式變壓器，變配電所中的干式變壓器采用SM6負荷開關(guān)柜保護，10kV高壓主結(jié)線采用單母線分段，中間不設(shè)母聯(lián)，二路10kV電源同時供電，分列運行。單體建筑比較大，供電負荷較大時，有可能選對多臺供電變壓器，多臺變壓器宜組成每兩臺成一組的組合。低壓供電母線為“兩進線一母聯(lián)”的接線形式，變壓器低壓側(cè)不得關(guān)聯(lián)運行，以限制低壓側(cè)短路容量，降低低壓開關(guān)設(shè)備的造價，并按規(guī)范要求在末端設(shè)ATSE裝置，根據(jù)負荷性質(zhì)，允許中斷供電的時間等各方面因素，進行切換，停用相應的變壓器，以降低變壓器損耗，達到節(jié)能的目的。

3　電線電纜選擇

在我國發(fā)生的火災中，因電氣引起的火災占很大的比例，其主要原因是由于電纜電線的老化和過載使用引起的。同時，因火災時引燃電纜電線中可燃的絕緣和護套材料，致使火災進一步擴大，絕緣和護套材料燃燒所散發(fā)的有毒氣體也會導致打量的人員傷亡，并可能阻礙消防人員的滅火。

目前，我們在建筑工程的防火設(shè)計中選用的電纜主要有耐火電纜包括防火電纜和阻燃電纜。對于消防設(shè)備如消防水泵、消防送風機、排煙風機、消防電梯及應急照明等，在火災時必須繼續(xù)工作，相應的供電線路應保證安全可靠。在超高層建筑中可以選用礦物絕緣的防火電纜，避免因供電線路的損壞而影響消防設(shè)備的正常功能。對于一般的動力設(shè)備和普通照明回路，為防止火災時因電纜的絕緣及護套層的著火延燃而造成更大的人員和財產(chǎn)損失，在超高層建筑中應選用阻燃型的電纜和電線。

為了盡量減少因電纜絕緣及護套的燃燒引起的煙霧及有毒氣體對人員造成的傷害，工程設(shè)計中應根據(jù)建筑物的重要程度和使用性質(zhì)，盡可能的選用低煙無鹵的環(huán)保電纜，以便在萬一火災發(fā)生時，減少煙霧及有毒氣體的產(chǎn)生，為大樓內(nèi)的人員疏散爭取更多的逃生時間。

4　強弱電井設(shè)置

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）相關(guān)規(guī)定，豎向強弱電井應分別布置且應合理規(guī)劃各強、弱電設(shè)備的安裝位置，盡量使強、弱電設(shè)備均勻布置于各層豎井，各層占用空間相當，不要出現(xiàn)個別樓層設(shè)備過多個別樓層過少的情況。應處理好各種設(shè)備之間關(guān)系以及設(shè)備同豎向管線關(guān)系，控制好設(shè)備安裝高度，方便系統(tǒng)安裝及維護，設(shè)計時，為準確布置豎井，圖紙應標明各設(shè)備具體尺寸，并提供安裝大樣及相應圖集。設(shè)備安裝前應核實現(xiàn)場實際尺寸，以免部分設(shè)備箱安裝不下。

5　微電腦在變電所中的應用

現(xiàn)代高層建筑規(guī)模很大，所以其變電所的規(guī)模也較大。對于這樣供電系統(tǒng)，要求供電可靠，各種供電參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)、變壓器運行狀態(tài)和各機房運行狀態(tài)，若用人工值班，通過電話聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。設(shè)計人員在預留的控制室內(nèi)使用微電腦進行監(jiān)測、管理，能迅速發(fā)現(xiàn)故障，使設(shè)備作最佳工況運行，實現(xiàn)遙控遙測，達到節(jié)約能源，減少人力，安全、合理運行。

6　電氣照明設(shè)計及要求

電氣照明設(shè)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(shè)等。照明設(shè)計與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應該相互配合，在使用功能及藝術(shù)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。

（1）混合照明：它是由一般照明和局部照明共同組成的照明方式?；旌险彰髦幸话阏彰鞯恼斩葢坏陀诨旌险彰骺傉斩鹊?～10%，并且其最低照度不低于201x。否則，過低的一般照明和過高的局部照明所形成的照度對比度過大，亮度分布不適當而產(chǎn)生不應有的眩光。

（2）事故照明：當工作照明因故障全部熄滅后，供暫時繼續(xù)工作或供人員疏散用的照明稱為事故照明。

①在下列場所應設(shè)置事故照明：

a.在正常工作照明熄滅后，由于工作中斷或誤操作，將引起爆炸、火災等嚴重危險的廠房或場所；

b.在無照明的情況下，由于設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)或人員的通行，將造成設(shè)各、人身事故的場所；

c.高層建筑中的疏散樓梯間（包括防煙樓梯前室）、疏散走道、消防電梯室、消防控制中心、消防水泵間；公共建筑中的旅游旅館、禮堂、影劇院、展覽廳、百貨商店、體育館等人員出入的走廊、樓梯、太平門等處。

疏散指示標志可設(shè)在疏散走道距地面高度1m以內(nèi)的墻面上，以及樓梯口和太平門的頂部，并要安裝在非燃燒結(jié)構(gòu)或裝修上。

（3）警衛(wèi)值班照明：在重要的車間和場所或有重要關(guān)鍵設(shè)備的廠房、重要的倉庫等處設(shè)置作為值班時一般觀察用的照明稱為值班照明。值班照明宜利用工作照明中能單獨控制的一部分，或者利用事故照明中的一部分或全部。

警衛(wèi)照明是用于警衛(wèi)地區(qū)周界附近的照明。是否設(shè)置警衛(wèi)照明，應根據(jù)單位的重要性和當?shù)乇Ｐl(wèi)部門的要求來決定。警衛(wèi)照明應盡量與室內(nèi)或廠區(qū)的照明結(jié)合。

（4）障礙照明：裝設(shè)在高層建筑物尖頂上作為飛行障礙標志用的或者有船舶通行的兩側(cè)建筑物上作為障礙標志的照明稱為障礙照明。障礙照明應按民航和交通部門有關(guān)規(guī)定裝設(shè)。障礙照明應采用能透霧的紅光燈具。

7　設(shè)備自動化監(jiān)控電腦系統(tǒng)

設(shè)備自動化監(jiān)控電腦系統(tǒng)，能使所有設(shè)備在最佳狀態(tài)下運行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益的目的?，F(xiàn)代化旅游旅館的設(shè)備管理電腦，可以對整座大樓的空調(diào)、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進行全面監(jiān)控。

8　結(jié)束語

本文結(jié)合具體的工程設(shè)計實例，介紹了高層建筑中一些設(shè)計細節(jié)，以上幾點經(jīng)驗分享，希望能夠舉一反三，在以后的設(shè)計及施工管理中可以引用得到，提高工作效率。

[1]中國建筑東北設(shè)計院，主編.《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]中國建筑東北設(shè)計院，主編.《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-2013）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]中國建筑東北設(shè)計院，主編.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

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2015-9-2