現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計的要點研究

俞珙政 華匯工程設(shè)計集團股份有限公司

1 前言

在城市化進程不斷加快的背景下，現(xiàn)代城市中高層建筑越來越多，高層建筑雖然在應(yīng)用中具備明顯優(yōu)勢，也是現(xiàn)代化城市的重要表現(xiàn)，但是前期構(gòu)建難度同樣也比較大。電氣系統(tǒng)作為現(xiàn)代城市高層建筑中不容忽視的關(guān)鍵組成部分，在高層建筑應(yīng)用過程中發(fā)揮著極強的作用價值。因此，需要做好相應(yīng)設(shè)計工作，借助于合理可行的高層建筑電氣設(shè)計方案，對后續(xù)電氣系統(tǒng)的布置加以指導(dǎo)，最終使其發(fā)揮出應(yīng)有價值?；诖?，應(yīng)該對現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作引起高度重視，要求在明確基本設(shè)計原則的同時，圍繞各個設(shè)計要點規(guī)范處理，避免該環(huán)節(jié)出現(xiàn)的異常問題。

2 現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計原則

2.1 安全性原則

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計，首先應(yīng)該遵循安全性原則，只有確保高層建筑電氣系統(tǒng)安全有序的運行，才能夠使其發(fā)揮出應(yīng)有作用，解決根源性問題。因為高層建筑電氣系統(tǒng)具有的復(fù)雜性以及特殊性，在運行過程中存在較多的安全隱患，這些安全隱患的重要來源就是前期設(shè)計工作。高層建筑電氣設(shè)計方案不合理，存在較多的隱患，在后續(xù)電氣系統(tǒng)安裝施工后，必然會帶來諸多安全威脅，極易對高層建筑電氣系統(tǒng)造成不利影響和危害。

在高層建筑電氣設(shè)計中，需安裝大量的電器設(shè)備以及線路，如果有明顯的防雷接地處理不到位現(xiàn)象，很可能在后續(xù)應(yīng)用中使電氣設(shè)施受損，同時也增加了人員傷亡的概率。因此，前期設(shè)計工作為高層建筑電氣設(shè)計中積極關(guān)注的核心問題，將安全性作為首要設(shè)計原則至關(guān)重要。

2.2 功能性原則

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作還應(yīng)該遵循功能性原則，確保電氣系統(tǒng)在后續(xù)運行中滿足高層建筑的使用要求，避免在功能價值方面產(chǎn)生不利影響。高層建筑電氣設(shè)計人員，應(yīng)該首先了解各項具體要求，尤其是建筑物的正常使用需求，以規(guī)避可能出現(xiàn)的功能欠缺問題。

隨著現(xiàn)代城市高層建筑整體復(fù)雜性的提升，同樣也面臨著較多的功能要求，比如照明功能、暖通功能以及消防功能等，需充分考慮以使相應(yīng)功能滿足人們的正常需求，解決功能欠缺帶來的危害。要求電氣設(shè)計人員具備全面性和綜合性意識，兼顧各種功能需求，以此更好地發(fā)揮電氣系統(tǒng)的應(yīng)有價值。

2.3 節(jié)能性原則

節(jié)能要求，是為了減少原有高層建筑電氣系統(tǒng)運行中各類能耗損失問題，優(yōu)化整個高層建筑的節(jié)能效益?，F(xiàn)階段，高層建筑電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性較為突出，涉及的電器設(shè)備以及系統(tǒng)均比較繁雜，因此會消耗大量的電力能源。但很多電力能源并未被應(yīng)用到高層建筑中，反而被無端消耗掉，需要重點關(guān)注，力求采取適宜合理的策略予以優(yōu)化處理，切實提升相應(yīng)節(jié)能效益。

針對當(dāng)前高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計中面臨的新要求，設(shè)計人員應(yīng)具備較高的節(jié)能理念，進而采取新型設(shè)計方式以及新型技術(shù)手段，逐步推動電氣系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展。

2.4 協(xié)調(diào)性原則

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作還需重點考慮協(xié)調(diào)性原則，以促使整個高層建筑電氣系統(tǒng)具備理想的協(xié)調(diào)性，避免因為相互之間的沖突問題帶來危害。基于這種高層建筑電氣設(shè)計協(xié)調(diào)性原則的踐行而言，設(shè)計人員首先應(yīng)重點考慮總的布置要求，使高層建筑電氣系統(tǒng)的各個構(gòu)成部分較為協(xié)調(diào)有序，避免出現(xiàn)嚴(yán)重干擾或者混亂現(xiàn)象。

比如，對于照明系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)中的應(yīng)急照明，需在電氣設(shè)計中加以高度重視，避免因為理念混亂或者設(shè)計不規(guī)范，影響到后續(xù)運行效果。此外，對于高層建筑電氣系統(tǒng)中涉及的電力線路，設(shè)計人員須高度重視，確保所有線路協(xié)調(diào)有序，避免因為線路之間的交叉混亂，影響到整體運行效果。

3 現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計要點

3.1 電力負荷計算

在現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計中，要重點關(guān)注電力負荷的準(zhǔn)確計算，使電力供應(yīng)穩(wěn)定可靠，規(guī)避可能出現(xiàn)的嚴(yán)重病害問題。在電力負荷計算中，設(shè)計人員面臨著較高難度挑戰(zhàn)，容易因為考慮不全面或者計算方法不當(dāng)，出現(xiàn)電力負荷計算結(jié)果的偏差問題。

為了達到較為理想的電力負荷計算效果，首先應(yīng)依據(jù)GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，參考其中的相關(guān)規(guī)定和要求，避免在電力負荷計算中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的偏差問題，以此優(yōu)化最終計算結(jié)果的合理性和可行性效果。

具體到電力負荷計算方法的選用上，負荷密度法以及需要系數(shù)法都是當(dāng)前比較常用的方式，電氣設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合不同現(xiàn)代城市高層建筑項目，采取適宜合理的方式，保障電力負荷的計算準(zhǔn)確合理，確保高層建筑電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

為保證計算準(zhǔn)確度，電氣設(shè)計人員應(yīng)采用科學(xué)合理的設(shè)計方法，借助先進電氣設(shè)計手段，降低該項工作難度，避免因考慮不全面或者計算方面的錯亂問題，影響到最終結(jié)果的可靠性，尤其是當(dāng)前越來越受重視的三維立體設(shè)計技術(shù)，更應(yīng)該予以高度重視。

3.2 供電電源設(shè)計

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作，還應(yīng)考慮供電電源的優(yōu)化設(shè)計，使供電穩(wěn)定可靠，解決因為供電不穩(wěn)定或者供電短缺出現(xiàn)的異常問題。因為現(xiàn)代城市高層建筑電氣系統(tǒng)對于供電提出的要求較高，尤其是對于消防系統(tǒng)以及弱電系統(tǒng)等要求較為嚴(yán)格的部分，一旦在供電電源方面出現(xiàn)偏差問題，勢必會影響到最終整體運行效益，極有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的危害。

在高層建筑電氣設(shè)計中選用供電電源時，市政供電是重要的來源，也是滿足高層建筑電氣系統(tǒng)正常運行的基本供電電源，保證電力線路的接入準(zhǔn)確合理，以此滿足高層建筑電力系統(tǒng)的用電需求。

在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)代城市高層建筑中很多電氣系統(tǒng)組成部分往往都需要具備兩個獨立電源，這也需要電氣設(shè)計人員能夠恰當(dāng)選擇運用備用電源，以確保相應(yīng)供電電源的運行穩(wěn)定可靠，保障電氣系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定運行。

當(dāng)然，對于兩個獨立電源之間的切換設(shè)計同樣也要高度重視，要恰當(dāng)選擇適宜合理的雙電源自動切換開關(guān)，以便當(dāng)正在使用的電源無法正常供電時，自動轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆秒娫垂╇?，由此形成較為理想的安全保障效果。常用雙電源自動切換開關(guān)如圖1所示。

3.3 變壓器設(shè)計

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作還須考慮變壓器的優(yōu)化運用，這也是順利完成高層建筑配電工作的重要手段，避免因為變壓器的選用不合理出現(xiàn)嚴(yán)重隱患。另外，還應(yīng)考慮整個高層建筑的用電需求以及供電狀況，進而選擇相匹配的變壓器設(shè)施，使其可以順利完成變配電任務(wù)，為高層建筑的穩(wěn)定可靠供電提供有力支持。

在變壓器設(shè)計選用中，電氣設(shè)計人員應(yīng)首先明確供電電壓值，一般高層建筑供電均選用10kV電壓，確定變壓器的輸出電壓值，進而結(jié)合供電電壓予以確定具體型號，保障變壓器在應(yīng)用后發(fā)揮出理想作用。

在選用變壓器時，除了要考慮其功能性以及穩(wěn)定性要求外，還要從節(jié)能效益入手，綜合分析高層建筑電氣系統(tǒng)中變壓器的運行要求，在優(yōu)先選擇節(jié)能型變壓器的基礎(chǔ)上，保障其融入電氣系統(tǒng)，有效控制功率因數(shù)，由此更好地提升整體運行節(jié)能效益。

3.4 配電線路設(shè)計

現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計中，配電線路設(shè)計也是比較關(guān)鍵的要點任務(wù)，一旦在配電線路方面出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題，必然會影響后續(xù)整個高層建筑電氣系統(tǒng)的有序運行，甚至?xí)裣掳踩[患。

為了確保相應(yīng)配電線路的設(shè)計運行合理可行，電氣設(shè)計人員要全方位了解整個高層建筑的用電需求，尤其是對于各個樓層存在的用電要求，需要精細化明確，使相應(yīng)配電線路的布置恰當(dāng)適宜，解決該方面的嚴(yán)重阻礙問題。

具體到高層建筑配電線路設(shè)計中，在平面設(shè)計方面不存在較高難度，尤其是對于各個樓層之間較為相似的高層建筑，更不容易出現(xiàn)偏差問題，且存在較為充分的布線空間，便于電氣設(shè)計人員操作執(zhí)行。但是對于高層建筑配電線路設(shè)計中的豎向設(shè)計任務(wù)，則往往面臨著較高難度，因為可供選用的布線空間并不是很充足，且線路也較為復(fù)雜，極易影響到配電線路布置的合理性和可行性效果，需要電氣設(shè)計人員予以精細化執(zhí)行。

當(dāng)然，為了優(yōu)化配電線路設(shè)計效果，電氣設(shè)計人員還可以恰當(dāng)引入運用一些先進設(shè)計手段，比如BIM技術(shù)的運用就表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，使所有線路的布置協(xié)調(diào)有序，且還能借助管線碰撞檢測等方式，解決配電線路設(shè)計中存在的矛盾和沖突問題，應(yīng)加以高度重視。BIM技術(shù)應(yīng)用于配電線路設(shè)計如圖2所示。

3.5 消防配電設(shè)計

在現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計中，需要高度重視消防系統(tǒng)配電設(shè)計工作，以促使消防系統(tǒng)的運行穩(wěn)定可靠，能夠時刻秉持理想的運行狀態(tài)，以防因為配電不當(dāng)出現(xiàn)的消防系統(tǒng)運行隱患。

在消防配電設(shè)計中，除了要重點踐行雙電源供電設(shè)計方案外，還需要加強管理所有消防系統(tǒng)中的用電設(shè)施，由此形成理想的供配電效果，避免因為供電不充分產(chǎn)生危害。對于當(dāng)前消防系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的一些自動化設(shè)施，更需要加強關(guān)注配電設(shè)計方面，確保所有線路布置選擇消防專用導(dǎo)線，且能夠保證連接適宜合理，消防電氣設(shè)計常用布線處理方式如圖3所示。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計工作的難度較大，為了有效提升電氣設(shè)計效果，設(shè)計人員應(yīng)該首先遵循安全性、功能性、節(jié)能性以及協(xié)調(diào)性等基本原則，進而圍繞著各個主要電氣設(shè)計內(nèi)容予以優(yōu)化處理，以此增強高層建筑電氣系統(tǒng)運行效果。