民用高層建筑電氣設計要點分析

黃 璐 陜西省建筑設計研究院（集團）有限公司

1 前言

當前，現(xiàn)代城市建設面貌日新月異，民用高層建筑越來越普遍。民用高層建筑不僅對城市經(jīng)濟建設起到重要的反哺作用，還能夠滿足當代人的物質(zhì)文明需求。與此同時，電氣工程設計也取得了長足的進步。民用高層建筑電氣工程設計存在的最顯著的問題就是能源損耗高，生態(tài)污染重，與國家倡導的可持續(xù)發(fā)展理念相悖。為此，全面探究民用高層建筑電氣設計要點顯得尤為重要。

2 民用高層建筑電氣設計特點

民用高層建筑與普通建筑存在一定的客觀差異，建筑高度明顯增高，內(nèi)部空間規(guī)模更大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復雜，建筑電氣設備增多。這也在一定程度上增大了民用高層建筑電氣工程的設計難度。同時，民用高層建筑對各類電氣工程設備的功能多樣性與性能穩(wěn)定性的要求也更高。例如，常規(guī)照明設備、應急照明設備、電梯動力設備、消防用電設備及樓宇智能設備。隨著人們生活水平的不斷提高，對民用高層建筑的舒適性、便捷性與安全性的要求也隨之提高。為此，電氣工程設計人員一方面要結(jié)合建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征展開合理設計，另一方面，應為后續(xù)工程施工提供便利條件，滿足人們的多方面需求。

3 民用高層建筑電氣設計的原則

3.1 遵循現(xiàn)有規(guī)范標準要求

民用高層建筑電氣設計中，要嚴格遵照現(xiàn)有的規(guī)范標準，并結(jié)合項目所在地的實際情況、地方標準和特殊要求，注重各規(guī)劃內(nèi)容的合理性、可靠性，維護電氣工程整體效益。在設計中及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，做好科學調(diào)整和優(yōu)化，維持電氣系統(tǒng)的安全高效運轉(zhuǎn)。

3.2 最大化發(fā)揮建筑使用功能

電氣設計是優(yōu)化民用高層建筑功能，增強建筑實用性的重要手段，只有結(jié)合民用高層建筑要求及特點，合理規(guī)劃電氣工程內(nèi)容，才能促進建筑內(nèi)部設施設備的高效運轉(zhuǎn)，滿足人們的實際需求。設計人員應做到全面分析和考量，完善電氣設計內(nèi)容，合理規(guī)劃照明、消防等電氣設施，發(fā)揮建筑功能。

3.3 經(jīng)濟和環(huán)保效益的保證

節(jié)能環(huán)保是目前人們普遍關(guān)注的問題，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。民用高層建筑作為能源消耗量較大的項目，在開展電氣設計時，應考慮節(jié)能環(huán)保理念，優(yōu)化電氣設備的設置，科學選擇綠色材料和技術(shù)，對相應功能的設備設施等采用集中或智能控制以降低能源損耗，加強民用高層建筑的經(jīng)濟性。

4 分析民用高層民用建筑電氣設計的要點

4.1 負荷計算

負荷計算是民用高層建筑電氣設計的首要工作，其目的是了解建筑內(nèi)電氣設備的用電需求及其能承受的最大值，避免因負荷過大發(fā)生危險。在電力負荷計算中，要注重計算數(shù)值的準確性，開展計算結(jié)果審核工作，避免偏差生成帶來不良影響。目前常見的電力負荷計算方法以單位指標法（初步設計階段）、需要系數(shù)法為主，設計人員可結(jié)合實際情況科學選擇，加強計算準確性。

4.2 電源設置

民用高層建筑中，供電電源的數(shù)量可通過建筑分類及負荷等級來確定。一級負荷，應由雙重電源供電。當一個電源發(fā)生故障是，另一個電源不應同時受到損壞。二級負荷采用雙回線路供電。同時，對于一級負荷中特別重要負荷，設置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源更經(jīng)濟合理，或第二電源不能滿足一級負荷要求時，應同時設置備用電源。保證在供電電源發(fā)生故障時，實行臨時供電，以免因突然停電帶來危險?，F(xiàn)階段，民用高層建筑內(nèi)部常以應急發(fā)電機組作為備用電源，目的是防止建筑電路發(fā)生運行故障后，整棟建筑物失去電源，無法在短時間內(nèi)恢復供電。應急發(fā)電機組應在停電的15秒時間內(nèi)自動開啟，以保證民用高層建筑的供電質(zhì)量，促進相關(guān)設備設施的正常運轉(zhuǎn)。

4.3 電氣設備選型

（1）高壓開關(guān)柜。傳統(tǒng)民用高層建筑的配電間會單獨設置，與變壓器之間不存在相互干擾情況，高壓開關(guān)柜的選擇種類較多，圖1為成套開關(guān)柜。但現(xiàn)階段民用高層建筑因結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系，配電間一般會設置在地下室結(jié)構(gòu)中，很容易與變壓器相互影響。工作人員除了要按照現(xiàn)有的規(guī)范標準，進行空間規(guī)劃隔離外，還需遵循五防的基本要求，合理選擇高壓開關(guān)柜種類。目前常使用的高壓開關(guān)柜以真空手車式為主。

圖1 高壓開關(guān)柜

（2）變壓器。為了安全起見，目前民用高層建筑電氣設計中，開始控制油式變壓器的使用，以免油引起火災帶來危險，圖2為電力變壓器。現(xiàn)階段以非油式變壓器來實現(xiàn)電能把控，并建立相匹配的防火消防系統(tǒng)，降低危險系數(shù)。

圖2 電力變壓器

（3）應急發(fā)電機組。目前，在民用高層建筑工程中采用的自備柴油發(fā)電機組的額定電壓為230V/400V。但隨著建筑規(guī)模面積的不斷增大，使得低壓電源供電半徑太大，供電壓降難以滿足要求。這時，就會考慮6kV～10kV電壓等級的自備柴油發(fā)電機組。無論是低壓柴發(fā)還是高壓柴發(fā)，其目的都是在供電電源出現(xiàn)故障時，柴油發(fā)電機組能夠快速自動開啟，降低突然斷電帶來的不良影響，保障電氣設備安全性，保證應急情況下的供電質(zhì)量。

（4）變電所。民用高層建筑中電氣設備數(shù)量較多，對電能需求量較大，所以在變電所設置中，需盡可能將高壓電引入負荷中心，通過科學轉(zhuǎn)化實現(xiàn)低壓電能供應，在保障電氣系統(tǒng)運行可靠性的同時，降低電能損耗，達到能源節(jié)約目標。

4.4 高低壓配電系統(tǒng)

目前民用高層建筑高低壓配電系統(tǒng)設計中，通常采用兩路10kV電源維持運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)高低壓的科學轉(zhuǎn)換，改進電能供應質(zhì)量。不過在實際設計中，要對線路形式實行科學規(guī)劃，滿足兩者穩(wěn)定運行要求。對于高壓配電，可采用單母線分段連接的形式，減少自主切換帶來的危險。低壓干線與高壓系統(tǒng)的配電方式，通常情況下選擇放射式系統(tǒng)，樓層的配電方式選擇放射式與樹干式相結(jié)合的方式?，F(xiàn)代民用高層建筑施工中，普遍使用插接式母線槽，這使得配電系統(tǒng)的走線難度增加，不利于電氣設計。

4.5 照明

在電氣照明設計中，需要對光源、亮度、設備擺放位置、炫光情況、線路敷設予以綜合考量，在維持建筑內(nèi)部美觀性的同時，加強照明效果，提供清晰的視野。同時要考慮到節(jié)能效應，可采用智能照明控制系統(tǒng)，在燈具及結(jié)構(gòu)規(guī)劃上實施優(yōu)化處理。在應急照明設備規(guī)劃中，在滿足規(guī)范要求的前提下，改善其指示效果，滿足自動開啟需求，在危險出現(xiàn)后，給出清晰指示，幫助人員快速離開建筑。

4.6 防雷接地

當前，防雷措施有很多，如放射性避雷針，且市面上也出現(xiàn)較多防雷技術(shù)，但由于缺少理論支持，這些技術(shù)應用效果仍存在較大爭議。針對民用高層建筑，防雷接地處理可直接采用剪力墻與地面連接的方式實現(xiàn)，利用接地金屬管，將產(chǎn)生的多余電流快速傳導到地下，保證民用建筑及內(nèi)部電氣設備的安全性。同時，在建筑物頂部安裝相應的避雷設施。由于接地電阻最小要求為1Ω或更小，建筑物作為使用接地板的鋼筋混凝土基礎，雖然基體鋼和其他天然接地的接地電阻已能滿足要求，但仍需安裝一個水平的人工接地，主要建筑連接到基于地面的網(wǎng)絡，以維護安全性。

4.7 消防

建筑電氣防火設計中，應合理設置消防應急照明及疏散指示系統(tǒng)、消防火災自動報警系統(tǒng)、消防設備聯(lián)動控制系統(tǒng)和消防負荷供配電系統(tǒng)。在設計中，對于消防應急照明系統(tǒng)，可結(jié)合建筑物性質(zhì)、空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)，合理選擇控制方式、配電形式及燈具形式，依照建筑內(nèi)的疏散指示方案，合理布置燈具。為人員疏散和發(fā)生火災時仍需工作的場所提供照明和疏散指示。對于火災自動報警系統(tǒng)，一般是借助各類火災探測器、手動報警按鈕及火災警報器等設備，通過火災報警控制器，探測火災早期特征并報警。同時將火災信息發(fā)送到消防控制中心，通過消防聯(lián)動控制器，發(fā)出報警信號，并保證消防聯(lián)動設備正常啟動并運行，加快疏散和救援速度，減少危險問題的發(fā)生。

隨著技術(shù)水平的提高，現(xiàn)階段還會配備完善的消防電源監(jiān)控系統(tǒng)，對電源進行實時監(jiān)督和控制，且在問題出現(xiàn)后快速報警。增設防火門監(jiān)控設備，在火災發(fā)生時防護和操作防火門，避免火勢蔓延，盡可能地將人員傷亡和財產(chǎn)損失控制在最小范圍。設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，常采用剩余電流式探測器，自動檢測電流情況，一旦存在漏電現(xiàn)象予以及時預警，消除火災隱患。

4.8 智能系統(tǒng)

在電氣設計中融入智能技術(shù)，是改善設計水平，維持電氣系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，同時也是實現(xiàn)故障科學管控的重要措施。設計中一方面要注重線路的科學規(guī)劃，建立完善的電氣網(wǎng)絡體系，另一方面需做到線路與智能家居間的有效連接，提高智能化水平。除此之外，在設計中，應考慮到遠程監(jiān)控功能的發(fā)揮，注重電氣與主控室的有效連接，確保在問題發(fā)生時可快速報警解決，增大安全系數(shù)。且借助遠程監(jiān)控，可實現(xiàn)費用的智能化收取，增強工作便利性。

5 結(jié)束語

民用高層建筑電氣設計中，應當做到重點分析和把控，合理規(guī)劃各項目作業(yè)內(nèi)容，改進電氣工程建設質(zhì)量，且維持電氣系統(tǒng)的高效運行，保障建筑實用性和安全性，增強用戶使用的便利性和舒適性，進而創(chuàng)造更大的效益價值，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。