超高層建筑電氣設(shè)計要點研究

柴建華 華匯工程設(shè)計集團股份有限公司

1 前言

現(xiàn)階段，在我國城市快速發(fā)展背景下，越來越多的超高層建筑出現(xiàn)，這些超高層建筑的應(yīng)用確實具備明顯優(yōu)勢，可以較好地減少城市用地面積，滿足城市人口越來越多的發(fā)展需求，同時也是現(xiàn)代化城市的重要表現(xiàn)。但是在前期超高層建筑規(guī)劃設(shè)計以及構(gòu)建中，必然面臨著較高難度，任何偏差問題都很可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，影響超高層建筑的應(yīng)用價值。電氣系統(tǒng)作為超高層建筑中不容忽視的關(guān)鍵組成部分，同樣也需要引起高度重視，要求切實做好前期設(shè)計工作，避免因為超高層建筑電氣設(shè)計不合理，影響到后續(xù)超高層建筑電氣系統(tǒng)的運行效果，相關(guān)研究極為必要。

2 超高層建筑電氣設(shè)計概述

超高層建筑電氣設(shè)計主要是針對超高層建筑中的電氣系統(tǒng)予以優(yōu)化設(shè)計，以便促使相應(yīng)超高層建筑得以發(fā)揮應(yīng)有作用價值。相對于一般建筑工程項目的電氣設(shè)計工作，超高層建筑電氣設(shè)計表現(xiàn)出了較為明顯的特殊性，尤其是電氣設(shè)計難度相對較大，很容易出現(xiàn)偏差問題，最終影響到超高層建筑的合理運用。

超高層建筑電氣設(shè)計工作之所以表現(xiàn)出較高的難度，主要和超高層建筑存在密切聯(lián)系，比如超高層建筑的總建筑面積相對較大，在樓層較多的背景下，必然也會涉及較多的電氣設(shè)備，相應(yīng)電氣設(shè)計人員面臨著較為繁雜的工作任務(wù)，極易出現(xiàn)設(shè)計不到位或是混亂問題，需要予以高度重視。具體到超高層建筑應(yīng)用中，照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等，均面臨著更高的要求，整體構(gòu)建難度相對也較大，這些系統(tǒng)的運行往往都離不開電氣系統(tǒng)的支持，如此就需要電氣設(shè)計人員予以綜合關(guān)注，避免在任何系統(tǒng)和功能發(fā)揮中出現(xiàn)偏差問題。

基于超高層建筑電氣設(shè)計工作的執(zhí)行來看，為了達(dá)到較為理想的優(yōu)化效果，設(shè)計人員需要表現(xiàn)出較強的綜合性和協(xié)調(diào)性意識，可以從整個電氣系統(tǒng)的布置入手，不僅需要考慮超高層建筑的供配電需求，還應(yīng)該重點考慮自身用電需求的滿足，保障所有電氣設(shè)備以及電力線路的設(shè)計較為合理，由此形成較為理想的電氣系統(tǒng)，保障應(yīng)有作用得以呈現(xiàn)。

當(dāng)然，因為超高層建筑的電力能源消耗量相對較大，為了優(yōu)化其運行效果，往往還需要電氣設(shè)計人員重點考慮安全性以及節(jié)能性方面的訴求，以便保障后續(xù)超高層建筑電氣系統(tǒng)運行效果，同時滿足當(dāng)前超高層建筑電氣系統(tǒng)運行面臨的更高要求。

3 超高層建筑電氣設(shè)計要點

3.1 高低壓配電設(shè)計

在超高層建筑電氣設(shè)計中，高低壓供配電設(shè)計是比較關(guān)鍵的要點內(nèi)容，如果高低壓配電設(shè)計不合理，必然會影響到整個超高層建筑的供配電效果，進(jìn)而對于超高層建筑的各個系統(tǒng)產(chǎn)生影響。對于超高層建筑高低壓配電設(shè)計時，設(shè)計人員需要重點考慮電量負(fù)荷的準(zhǔn)確計算，明確整個超高層建筑對于高低壓配電要求，進(jìn)而才能夠予以優(yōu)化布置，避免可能出現(xiàn)的嚴(yán)重偏差問題。

一般而言，超高層建筑中的高壓配電系統(tǒng)一般為10kV的電力線路，而低壓配電則為民用220V電源，如此需要在具體配電設(shè)計中予以優(yōu)化處理，避免因為該方面的偏差問題產(chǎn)生不利干擾。在高低壓配電設(shè)計中，為了形成較為理想的配電效果，變壓器的選用應(yīng)該引起高度重視，要求確保變壓器可以較好滿足超高層建筑的用電需求，能夠?qū)⒏邏弘娹D(zhuǎn)變?yōu)榭晒┦褂玫牡蛪弘?，由此形成理想的超高層建筑整體配電效果。

在變壓器的選用中，超高層建筑電氣設(shè)計人員不僅需要重點關(guān)注變壓器的型號以及功能要求，還應(yīng)該優(yōu)選節(jié)能型變壓器，以便促使相應(yīng)變壓器在后續(xù)應(yīng)用中，既能夠滿足超高層建筑供配電需求，同時也能夠具備節(jié)能效益，提高長期應(yīng)用下的經(jīng)濟效益。

3.2 配電線路設(shè)計

超高層建筑電氣設(shè)計工作中的配電線路設(shè)計同樣不容忽視，只有確保各個配電線路的布置較為適宜合理，可以滿足各個用電系統(tǒng)的運行要求，進(jìn)而才能夠形成較為理想的優(yōu)化效果，避免因為線路方面的偏差問題，影響到各個系統(tǒng)的運行功能，同時還需要規(guī)避線路方面可能出現(xiàn)的安全隱患。在配電線路設(shè)計中，超高層建筑電氣設(shè)計人員應(yīng)該重點從平面設(shè)計以及豎向設(shè)計兩個角度予以把關(guān)，深入全面掌握超高層建筑各個樓層以及總的用電需求，力求全方位明確所有電氣設(shè)施，進(jìn)而準(zhǔn)確掌握各個配電線路布置要求，基于相應(yīng)要求進(jìn)行合理分配，以便最大程度上確保所有用電需求可以得到較好滿足。

在超高層建筑豎向配電線路設(shè)計中，往往面臨著較高難度，要求設(shè)計人員能夠合理運用豎向電力線纜布置通道，促使所有配電線路均可以得到有序安排，且可以形成良好協(xié)調(diào)性，避免可能出現(xiàn)的嚴(yán)重偏差問題。對于配電線路予以優(yōu)化設(shè)計，還需要重點考慮線纜的優(yōu)化選擇，除了要確保線纜自身具備理想的安全性和可靠性保障條件外，還需要重點考慮線纜的節(jié)能效益，合理選擇材質(zhì)以及截面積，由此保障相應(yīng)配電線路可以高效穩(wěn)定運行。

3.3 照明系統(tǒng)設(shè)計

超高層建筑電氣設(shè)計中照明系統(tǒng)設(shè)計同樣也是關(guān)鍵任務(wù)之一，因為照明系統(tǒng)作為整個超高層建筑使用過程中不容忽視的重要組成部分，在應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，成為不容或缺的關(guān)鍵系統(tǒng)，應(yīng)該引起電氣設(shè)計人員的關(guān)注。在照明系統(tǒng)設(shè)計中，超高層建筑電氣設(shè)計人員需要首先關(guān)注各個方面的照明需求，進(jìn)而可以基于這一需求合理布置照明燈具，促使相應(yīng)照明燈具的選用較為適宜合理，在滿足相應(yīng)照明要求的基礎(chǔ)上，盡量優(yōu)選節(jié)能燈具，由此更好提升其應(yīng)用效益，比如LED燈是當(dāng)前常用燈具，具備理想照明以及節(jié)能效果。

在確定好燈具布置位置后，電氣設(shè)計人員還應(yīng)該重點完成線路布置任務(wù)，確保所有照明等均可以形成較為理想的供配電效果，解決因為供配電不穩(wěn)定出現(xiàn)的照明效果受損問題。基于當(dāng)前超高層建筑中越來越普遍使用的一些自動化控制照明系統(tǒng)，相應(yīng)照明系統(tǒng)設(shè)計工作同樣也面臨著較高要求，需要電氣設(shè)計人員予以優(yōu)化布置，以求形成較為理想的照明優(yōu)化效果，尤其是在調(diào)控方面，更需要引起重視。圖1即為常見的自動化照明控制系統(tǒng)設(shè)計方式。

3.4 消防系統(tǒng)設(shè)計

超高層建筑電氣設(shè)計中消防系統(tǒng)設(shè)計同樣也是重要任務(wù)，因為超高層建筑面臨著較高的消防安全保障要求，為了確保各個消防設(shè)施得以安全穩(wěn)定運行，必然需要注重做好相應(yīng)消防配電設(shè)計，由此形成較為穩(wěn)定可靠的運行效果。針對超高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計工作的開展而言，電氣設(shè)計人員需要重點考慮各個關(guān)鍵構(gòu)成要素，尤其是對于火災(zāi)探測器、報警控制器、消防照明、消防中心以及自動噴淋滅火裝置，都需要給予穩(wěn)定可靠的供電支持，由此解決可能出現(xiàn)的嚴(yán)重消防運行故障。比如在消防系統(tǒng)設(shè)計中的消防應(yīng)急照明設(shè)計中，需要電氣設(shè)計人員能夠予以針對性處理，要求確保相應(yīng)系統(tǒng)得以安全可靠運行，能夠在發(fā)生火災(zāi)后，促使應(yīng)急照明設(shè)施及時響應(yīng)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重滯后或者不亮問題。圖2為消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計方案。

3.5 防雷接地設(shè)計

因為超高層建筑自身的特殊性，在電氣設(shè)計中高度關(guān)注防雷接地設(shè)計同樣不容忽視，要求促使整個電氣系統(tǒng)具備理想的防雷接地處理效果，由此形成較為理想的安全保障效果。在防雷接地設(shè)計中，電氣設(shè)計人員需要密切結(jié)合土建設(shè)計人員，促使防雷接地設(shè)施可以和土建項目較為協(xié)調(diào)，尤其是對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的密切協(xié)調(diào)，更要引起重視，避免因為該方面連接不當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重隱患。

為了達(dá)到較為理想的防雷接地處理效果，電氣設(shè)計人員還應(yīng)該重點考慮避雷針以及避雷帶的合理布設(shè)，以便促使雷擊隱患可以得到有效防控，對于超高層建筑中的所有電氣設(shè)備予以有效保護，規(guī)避該方面安全事故。此外，在超高層建筑防雷接地設(shè)計中，除了要關(guān)注建筑主體的防雷接地處理外，對于各個室外電氣設(shè)施同樣也需要做好防雷接地設(shè)計工作，比如室外監(jiān)控系統(tǒng)的布置在當(dāng)前超高層建筑中越來越普遍，電氣設(shè)計人員同樣也應(yīng)該積極考慮到防雷接地要求，能夠采取適宜合理的方式予以優(yōu)化設(shè)計，常用處理方式如圖3所示。

3.6 電梯用電設(shè)計

在超高層建筑電氣設(shè)計工作中，電梯作為其中不容忽視的關(guān)鍵設(shè)施，同樣也應(yīng)該予以優(yōu)化設(shè)計，以便確保后續(xù)電梯設(shè)備可以具備較為理想的穩(wěn)定運行狀態(tài)，解決因為電梯供電不當(dāng)出現(xiàn)的隱患問題。在電梯用電設(shè)計中，設(shè)計人員首先應(yīng)該關(guān)注電梯類型，由于超高層建筑自身特點，比較常用的電梯為高速電梯或者超高速電梯，電氣設(shè)計人員也就需要基于該要求進(jìn)行有效設(shè)計處理。電梯供電一般采取直流電動機驅(qū)動，由此確保電梯運行更為穩(wěn)定可靠，降低后續(xù)長期運行中出現(xiàn)故障問題的概率。此外，電梯用電設(shè)計還需要高度關(guān)注電梯照明、通風(fēng)等方面的需求，由此形成更為完善的電梯配電效果。

4 超高層建筑電氣設(shè)計優(yōu)化策略

超高層建筑電氣設(shè)計工作的難度較大，面臨超高層建筑中較為繁雜的電氣系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)施，為了形成較為理想的電氣設(shè)計效果，必然需要相關(guān)人員能夠予以優(yōu)化處理，避免在任何方面出現(xiàn)隱患問題。超高層建筑電氣設(shè)計人員應(yīng)該首先熟練掌握所有相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，依托超高層建筑在該方面提出的要求予以有序踐行，避免出現(xiàn)任何違規(guī)問題。在此基礎(chǔ)上，電氣設(shè)計人員還需要具備較高的綜合素質(zhì)，能夠熟悉超高層建筑的基本特點及其電氣設(shè)計要求，進(jìn)而針對各個供配電需求予以滿足，解決因為人員方面的缺陷，導(dǎo)致相應(yīng)超高層建筑電氣設(shè)計方案出現(xiàn)明顯隱患。

此外，為了適應(yīng)超高層建筑電氣設(shè)計工作的高難度，在電氣設(shè)計中引入運用一些先進(jìn)設(shè)計手段同樣不容忽視，應(yīng)該力求由此降低設(shè)計難度，同時提升設(shè)計準(zhǔn)確度。比如BIM技術(shù)在超高層建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用就可以表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，能夠輔助完成所有供配電設(shè)施以及線路的布置任務(wù)，且不容易出現(xiàn)錯亂問題，應(yīng)該予以推廣運用。

5 結(jié)束語

綜上所述，超高層建筑電氣設(shè)計難度相對較大，為了形成良好設(shè)計效果，電氣設(shè)計人員應(yīng)該具備相匹配的資質(zhì)和能力，在準(zhǔn)確掌握各個電氣設(shè)計要點任務(wù)的基礎(chǔ)上，促使相應(yīng)電氣設(shè)計方案能夠得以優(yōu)化完善，更好維系后續(xù)超高層建筑電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。