淺談對超高層建筑電氣設計主要內容的研究

王 芳中國汽車工業工程公司建筑設計一院

淺談對超高層建筑電氣設計主要內容的研究

王 芳
中國汽車工業工程公司建筑設計一院

為了提高超高層建筑電氣設計質量,結合規范和工程設計經驗,詳細闡述了超高層建筑電氣設計的主要內容,并提出了設計中應注意的有關問題。

超高層建筑；電氣設計；配電；照明；火災自動報警；節能原則

隨著現代化科學技術水平的提高，現代高層建筑越來越多，也逐漸為人們所認可，但是超高層建筑電氣設計質量保證是比較復雜的一個課題。作為電氣設計者，首先應該熟悉和掌握的與超高層建筑電氣有關的設計規范，其中包括《高層民用建筑設計防火規范》（GB 50045－95以下簡稱“高規”）、《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116－98以下簡稱“報警規范）、《民用建筑電氣設計規范》(JGJT16－2008以下簡稱“民規”)以及各種技術標準等。

1 、超高層建筑供配電系統

1.1 負荷的計算 電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經濟運行，均起決定性作用。超高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。

1.2 供電電源及電壓的選擇 根據國家規范，為了保證供電可靠性，超高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數量應視負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。另外，一些特別重要建筑的一級負荷還須裝設應急備用柴油發電機組，要求在15秒鐘內自動恢復供電，保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。國內超高層建筑的供電電壓，都采用10kV標準電壓等級。

1.3 高低壓配電系統的設計 （1）高壓配電系統：超高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。（2）計費方式，采用高供高計。但在低壓側，仍裝設計費電度表，以滿足后期使用時計費要求的靈活性。（3）為減少變壓器臺數，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側的短路電流，正常時變壓器并列運行，中間設聯絡開關。（4）高壓系統采用放射式系統，低壓采用放射式和樹干式相結合的方式，一般公用站房及大型重要設備均由變電所采用放射式供電，樓層配電干線采用樹干式供電，配電干線多采用插接式母線槽，每層配電則為混合式系統。

1.4 變電所位置的確定 超高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時，應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節約電能，提高供電質量都有重要意義。

2 、超高層建筑照明系統

照明系統一般包括辦公照明，公共照明，火災應急照明,航空障礙照明以及泛光照明等。

辦公照明一般都是三級負荷，根據國家《建筑照明設計標準》GB50034-2004中具體要求設計。

公共照明主要是每層公共走道和樓梯間照明，根據民規要求超高層公共照明應為一級負荷，根據《全國民用建筑工程設計技術措施》中2.3.1.12條規定其低壓配電要求末端切換。

火災應急照明根據高規和民規規定應為一級負荷，低壓采用專用消防配電干線，且要求末端切換。火災應急照明主要包括備用照明、疏散照明及安全照明等，其中備用照明和疏散照明應按照高規9.2條和民規13.8條執行。

航空障礙照明根據民規規定應為本建筑最高負荷一級負荷，一般宜優先考慮太陽能航空障礙燈，應裝設在建筑物的最高部位，且水平及垂直距離不宜大于45米。

3 、防雷與接地設計

3.1 根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-94第2.0.3條和民規第1.2.3條規定，超高層建筑應為第二類防雷建筑物。超高層建筑的防雷裝置應滿足防直側擊雷、防雷電感應及雷電波的入侵，并設置總等電位聯結，局部等電位聯結。其中避雷帶除采用避雷針和避雷帶的傳統做法外，近年還出現有消雷器和放射性避雷針，這兩種防雷技術雖然在工程上得到不少實際應用，但在理論上一直是有爭議的；引下線利用柱子柱內主鋼筋(不少于兩根%%C16)，引下線上下焊通，向上與屋面接閃器可靠連通，向下與基礎內鋼筋網連接；建筑45m以下外圍結構圈梁中的連通主筋應每兩層連成閉合回路作為均壓環，建筑高度45m以上外圍結構圈梁中的連通主筋應與每層圈梁連成閉合回路作為均壓環，并應同防雷(框架梁）、承臺內鋼筋連成一個電氣通路，構成一個閉合環；接地極利用所有構造柱基礎內鋼筋網。

3.2 現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地等共用接地體，接地電阻按最小的要求而定，通常是在1歐以下。 建筑物做總等電位聯結，總等電位聯結與防雷接地體共用接地極，所有進出建筑物的金屬干管、平時不帶電的供用電設備的金屬外殼以及其他金屬構件等，均應可靠接地，同時消防控制室、電梯機房、計算機機房、衛生間等內均設有局部等電位箱。在電源總進線設置一級過電壓保護器,重要設備配電箱設有二級過電壓保護器，最末級配電箱根據需要可設三級過電壓保護器。

4 、火災自動報警系統

根據報警規范中第3.1.1條規定超高層建筑火災自動報警系統保護對象為特級，系統主要包括火災自動報警及消防聯動控制系統,火災應急廣播系統,消防直通對講電話系統及火災漏電報警系統。消防控制室一般設在一層，并設有直接通往室外的出口。火災自動報警系統涉及的具體內容如下：

4.1 消火栓滅火系統 發生火災時，打破碎玻璃按鈕，由消火栓直接啟動消防泵，同時通過模塊把消火栓位置返回消防控制室，消防泵啟動后，通過模塊把運行信號反饋回消防控制室。消防泵也可由模塊控制啟停，必要時消防控制室也可通過手動控制盤手動控制消防泵啟停。.

4.2 噴淋滅火系統 發生火災時，報警閥動作，由報警閥直接啟動噴淋泵，同時通過模塊把報警閥動作信號返回消防控制室，噴淋泵啟動后，通過模塊把運行信號反饋回消防控制室。噴淋泵也可由模塊控制啟停,必要時消防控制室也可通過手動控制盤手動控制噴淋泵啟停；同時將著火層的水流指示器和信號閥的動作狀態返回消防控制室。

4.3 消防水炮系統 消防水炮為成套設備由水炮配置智能火災探測器，信號閥，水流指示器等，其聯動控制主機設于消防控制室，發生火災時，系統檢測到信號通過消防模塊聯動啟動消防水炮系統加壓泵，且模塊把運行信號反饋回消防控制室。必要時消防控制室也可通過手動控制盤手動控制系統加壓泵啟停。

4.4 正壓風機 發生火災時，正壓風機通過模塊自動啟動，并把運行信號反饋回消防控制室,必要時消防控制室亦可通過手動控制盤手動控制風機啟停。

4.5 排煙風機 發生火災時，排煙風機通過模塊自動啟動，同時把運行信號反饋回消防控制室, 通過模塊停止排煙風機運行，必要時消防控制室亦可通過手動控制盤手動控制風機啟停。當風機上的280度防火閥熔斷時，模塊接收其熔斷信號，由消防中心停止排煙風機。

4.6 板式排煙口 平時常閉，火災時通過消防模塊自動開啟，并聯動開啟相應排煙風機，當管道溫度超過280度時，排煙口關閉當，所有排煙口都關閉時，聯動關閉相應排煙風機。

4.7 正壓送風口 正壓送風口平時關閉,火災時,通過控制模塊打開著火層及其上下兩層的送風口。

4.8 防火調節閥（平時常開） 發生火災時，消防模塊聯動關閉。

4.9 電梯 消防控制室在確認火災后，應能控制電梯全部停于一層，并接收其反饋信號，切斷客梯電源，消防電梯待命。

4.10 消防廣播 當發生火災時，應先接通著火層及其相鄰的上、下層，火災應急廣播與警報裝置應分時播報，先鳴警報8～16s；間隔2～3s后播放應急廣播20～40s；再間隔2～3s依次循環進行直至疏散結束。

4.11 應急照明 公共走道、電梯前室及樓梯間照明電源均接自應急照明配電箱，火災時，切斷相應回路電源，自動點亮帶蓄電池的應急燈。

4.12 火災漏電動作報警系統 本系統采用電氣火災監控系統，消防控制室設有其監控主機，各分區設有監控單元，每個配電回路設有探測器,任一配電回路發生火災漏電，監控主機及其對應的監控單元都會發出警報，且顯示故障地址和故障原因及發生故障的時間，也可通過消防中心確認后，聯動斷開相應配電回路的斷路器。

5 、超建筑電氣設計中的節能原則

在前面所說的供配電、照明及防雷等內容都涉及節能內容，作為設計工作者應在設計中精心考慮，選用最節能的設計方案，在選用節能的新設備上，應具體了解其原理、性能、效果，從技術、經濟上進行比較后，再選定節能設備，以達到真正節能的目的。

[1]李海安,黎文安.實用建筑電氣技術[M].北京:水利水電出版社.1996

[2]工業與民用配電設計手冊.中國電力出版社.2005

[3]民用建筑電氣設計手冊.建筑工業出版社. 2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.023