對高層建筑電氣設(shè)計中特殊問題的探討

郭大平

【摘要】隨著21世紀(jì)人口的不斷遞增，人們居住問題不斷增加，導(dǎo)致了建筑行業(yè)的興盛，然而，建筑業(yè)的服務(wù)要求也在不斷的提升，這就提高了建筑電氣化、自動化、智能化的要求，建設(shè)工程中，建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)越來越高。作者對高層建筑電氣設(shè)計工作中的一些問題進行探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計；特殊性

1、高層建筑電氣設(shè)計的特殊性

1.1高要求的供電可靠性

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008相關(guān)規(guī)定，一類高層建筑中的走道照明、安防系統(tǒng)用電、客梯用電、電子信息設(shè)備機房用電等電力負荷為一級負荷，二類高層建筑中的主要通道及樓梯間照明用電、客梯用電、排污泵、生活水泵用電等電力負荷為二級負荷。所以，高層建筑對供電可靠性要求高，一般均要求有兩個及以上的供電電源。為滿足某些高層建筑中一級負荷中特別重要負荷的供電要求，還要有備用電源（柴油發(fā)電機組或蓄電池組）。

1.2用電設(shè)備類型多

高層建筑中用電設(shè)備的種類繁多，如高級賓館、商住樓等，必須具備比較完善的、能夠滿足各種功能要求的設(shè)施，如空調(diào)系統(tǒng)、給水、采暖系統(tǒng)、提升系統(tǒng)等，使其具有良好的硬件服務(wù)環(huán)境。

1.3負荷密度高、用電量大

高層建筑的用電設(shè)備多，如空調(diào)負荷大，約占總用電負荷的40%～50%，總的來說，高層建筑的用電量大、負荷密度高。一般，像高層旅游賓館和酒店、高層商住樓、高層辦公樓、高層綜合樓等高層建筑的負荷密度都在60w/m2以上，有的甚至高達150w/m2，即便是高層住宅或公寓，負荷密度也有40w/m2～60w/m2。

1.4電氣系統(tǒng)復(fù)雜、線路多

由于高層建筑的功能比較復(fù)雜、用電設(shè)備種類多、供電負荷多且可靠性要求高，使得高層建筑的電氣系統(tǒng)比較復(fù)雜。例如，對于供電系統(tǒng)而言，為保證向一級負荷供電的可靠性，除了在變電所高低壓主接線上采取兩路電源、兩段母線或兩個回路的切換措施外，還需考慮自備應(yīng)急柴油發(fā)電機的起動和投入的切換。又比如，對于高層建筑的火災(zāi)自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)而言，由于探測點的數(shù)量多、聯(lián)動控制設(shè)備多，這樣，就使得系統(tǒng)很龐大了。

電氣系統(tǒng)復(fù)雜了，電氣線路也就多了。不僅有高壓供電線路、低壓配電線路，而且還有火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動控制線路、音響廣播線路、通訊線路等等。

1.5電氣用房多

復(fù)雜的電氣系統(tǒng)必將對電氣用房提出更多的要求。例如，為了使供電電源深入負荷中心，除了把變配電所設(shè)置在地下層、首層外，有時也設(shè)置在高層建筑的頂部或中間層。而電話站、音控室、消防控制中心、監(jiān)控中心等都要占用一定的房間。另外，為了解決種類繁多的電氣線路在豎向上的敷設(shè)，以及干線至各層的分配，必須設(shè)置相應(yīng)的電氣豎井和電氣小室。

1.6自動化程度高

由于高層建筑功能復(fù)雜、設(shè)備多、用電量大、能耗多，為了降低能耗、減少設(shè)備的維修和更新費用、延長設(shè)備的使用壽命、提高管理水平，這就要求對高層建筑的設(shè)備進行自動化管理，對各類設(shè)備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節(jié)能等實行綜合自動監(jiān)測、控制與管理，以實現(xiàn)對設(shè)備的最優(yōu)控制和最佳管理。特別是計算機與光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，以及人們對信息社會的需求，高層建筑正沿著自動化、節(jié)能化、信息化和智能化的方向飛速發(fā)展。

2、現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計內(nèi)容

建筑電氣設(shè)計中既要充分的考慮到電負荷日益增長的需求，又要滿足供電可靠性和安全性的要求。從某種意義上分析，可以說建筑電氣決定了建筑行業(yè)現(xiàn)代化程度和社會的發(fā)展程度。

2.1供電系統(tǒng)設(shè)計

供電系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容有負荷計算、確定供電電源及電壓、確定變配電所的高、低壓主接線方案和變配電所的數(shù)量、容量、位置和結(jié)構(gòu)型式，功率因數(shù)的補償措施，變配電所高、低壓開關(guān)柜的選型，備用電源的確定等等。

負荷計算是供電設(shè)計的基礎(chǔ)，計算結(jié)果包括總的計算負荷、一級和二級負荷的計算負荷等。計算負荷是選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，也用來確定總的供電指標(biāo)，以及為確定變配電所的數(shù)量和容量等提供依據(jù)。一、二級負荷的計算負荷用來確定備用電源或應(yīng)急電源及其容量。由于高層建筑的電力負荷容量大、供電可靠性要求高，因此，一般均采用兩路供電電源，高、低壓系統(tǒng)主接線以單母線分段、互為備用、自動切換方式為主。在考慮變配電所的位置時，應(yīng)注意盡量使供電電源深入負荷中心，因此，高層建筑多在地下室或首層以及設(shè)備機房等處設(shè)變配電所。對于超高層建筑，還可以在高層區(qū)的避難層或技術(shù)層內(nèi)設(shè)置變配電所。

2.2照明系統(tǒng)設(shè)計

照明光源的選擇應(yīng)根據(jù)所使用場所的不同，合理地選擇光效、顯色性、使用壽命、起動點燃和再啟燃時間等光電參數(shù)。本著節(jié)能的原則，應(yīng)優(yōu)先采用高光效光源和高效燈具。高層建筑的照明配電系統(tǒng)多采用混合配電方式。建筑豎直方向上的干線采用樹干式或分區(qū)樹干式，尤其是樓層多、負荷大時多采用插接式母干線。樓層水平方向上的配電有放射式和鏈?zhǔn)降取?yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)與正常照明系統(tǒng)分開，獨立自成體系，由兩路電源或兩回線路供電，自動切換。

2.3電力系統(tǒng)設(shè)計

電力系統(tǒng)設(shè)計包括各種機泵等動力設(shè)備的配電，設(shè)備的起動、制動和調(diào)速方式及控制等內(nèi)容。在高層建筑中，有的動力設(shè)備的供電可靠性要求高，如電梯和各種消防用機泵，有的動力設(shè)備的單臺容量大，如空調(diào)機組和空調(diào)用水泵等，所以，動力設(shè)備的配電方式以放射式為主。

2.4低壓配電線路

照明和電力配電線路的選擇和敷設(shè)是照明系統(tǒng)和電力系統(tǒng)設(shè)計的一部分。高層建筑的配電線路可以分為建筑豎直方向和樓層水平方向兩個部分。豎向線路為照明和電力干線，照明干線以插接式母線為主，電力干線以電纜線路為主，電纜一般用橋架敷設(shè)方式。插接式母線和電纜橋架均敷設(shè)在電氣豎井內(nèi)。樓層水平線路有絕緣導(dǎo)線和電纜，絕緣導(dǎo)線或穿管敷設(shè)或穿線槽敷設(shè)，線槽多敷設(shè)在吊頂內(nèi)。對于設(shè)備機房內(nèi)敷設(shè)的線路，一般可采用電纜橋架明敷設(shè)。

2.5火災(zāi)自動報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)設(shè)計

對于高層建筑，火災(zāi)自動報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)是一個比較特殊的系統(tǒng)，它關(guān)系到人的生命和國家財產(chǎn)安全。因此，在設(shè)計和選用設(shè)備時應(yīng)把系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性和安全性放在首位，在此基礎(chǔ)上再考慮技術(shù)上的先進性和經(jīng)濟上的合理性，以及安裝簡單、維護容易、使用方便。所選用的產(chǎn)品應(yīng)是通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢驗合格的產(chǎn)品，并得到國家消防產(chǎn)品質(zhì)量認證委員會的質(zhì)量體系認證。

2.6電話系統(tǒng)設(shè)計

高層建筑的電話系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物的規(guī)模、使用性質(zhì)、電話用戶容量以及用戶對電話通信的要求等因素確定。對于高層住宅樓，一般不設(shè)電話總機，而是設(shè)交接箱直通市局。對于辦公樓，尤其是出租性質(zhì)的寫字樓，辦公用電話也多直接接至市話網(wǎng)，而高層建筑內(nèi)部管理用電話則納入另設(shè)的用戶小交換機。對于旅游賓館、以及一些綜合性的商業(yè)建筑，由于電話用戶比較多、功能要求也比較高，一般均應(yīng)設(shè)置用戶小交換機。為了滿足人們對通信服務(wù)要求的不斷提高，高層建筑應(yīng)盡量選用時分制數(shù)字式程控小交換機。

3、結(jié)束語

高層建筑的電氣設(shè)計的要求在不斷的提高，必須符合相關(guān)國家規(guī)范，還要不斷提高其安全性、可靠性、適用性等。以上是筆者對高層建筑電氣設(shè)計的幾點看法，當(dāng)然，實際設(shè)計工作中決不是僅上述幾個方面的問題，在實際設(shè)計工作中只有正確理解規(guī)范條文內(nèi)容，靈活運用，才能真正做到以人為本，為民服務(wù)。

參考文獻：

[1]張九根.高層建筑電氣設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

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[3]國標(biāo)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008.