對高層建筑電氣設計中特殊問題的探討

郭大平

【摘要】隨著21世紀人口的不斷遞增，人們居住問題不斷增加，導致了建筑行業的興盛，然而，建筑業的服務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，建設工程中，建筑電氣設計標準越來越高。作者對高層建筑電氣設計工作中的一些問題進行探討。

【關鍵詞】高層建筑；電氣設計；特殊性

1、高層建筑電氣設計的特殊性

1.1高要求的供電可靠性

根據《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008相關規定，一類高層建筑中的走道照明、安防系統用電、客梯用電、電子信息設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（柴油發電機組或蓄電池組）。

1.2用電設備類型多

高層建筑中用電設備的種類繁多，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施，如空調系統、給水、采暖系統、提升系統等，使其具有良好的硬件服務環境。

1.3負荷密度高、用電量大

高層建筑的用電設備多，如空調負荷大，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電氣系統復雜、線路多

由于高層建筑的功能比較復雜、用電設備種類多、供電負荷多且可靠性要求高，使得高層建筑的電氣系統比較復雜。例如，對于供電系統而言，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，還需考慮自備應急柴油發電機的起動和投入的切換。又比如，對于高層建筑的火災自動報警與聯動控制系統而言，由于探測點的數量多、聯動控制設備多，這樣，就使得系統很龐大了。

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

1.5電氣用房多

復雜的電氣系統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，除了把變配電所設置在地下層、首層外，有時也設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，以及干線至各層的分配，必須設置相應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雜、設備多、用電量大、能耗多，為了降低能耗、減少設備的維修和更新費用、延長設備的使用壽命、提高管理水平，這就要求對高層建筑的設備進行自動化管理，對各類設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節能等實行綜合自動監測、控制與管理，以實現對設備的最優控制和最佳管理。特別是計算機與光纖通信技術的應用，以及人們對信息社會的需求，高層建筑正沿著自動化、節能化、信息化和智能化的方向飛速發展。

2、現代高層建筑電氣設計內容

建筑電氣設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現代化程度和社會的發展程度。

2.1供電系統設計

供電系統設計的主要內容有負荷計算、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量、容量、位置和結構型式，功率因數的補償措施，變配電所高、低壓開關柜的選型，備用電源的確定等等。

負荷計算是供電設計的基礎，計算結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備的依據，也用來確定總的供電指標，以及為確定變配電所的數量和容量等提供依據。一、二級負荷的計算負荷用來確定備用電源或應急電源及其容量。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備機房等處設變配電所。對于超高層建筑，還可以在高層區的避難層或技術層內設置變配電所。

2.2照明系統設計

照明光源的選擇應根據所使用場所的不同，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。本著節能的原則，應優先采用高光效光源和高效燈具。高層建筑的照明配電系統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式等。應急照明系統應與正常照明系統分開，獨立自成體系，由兩路電源或兩回線路供電，自動切換。

2.3電力系統設計

電力系統設計包括各種機泵等動力設備的配電，設備的起動、制動和調速方式及控制等內容。在高層建筑中，有的動力設備的供電可靠性要求高，如電梯和各種消防用機泵，有的動力設備的單臺容量大，如空調機組和空調用水泵等，所以，動力設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是照明系統和電力系統設計的一部分。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方式。插接式母線和電纜橋架均敷設在電氣豎井內。樓層水平線路有絕緣導線和電纜，絕緣導線或穿管敷設或穿線槽敷設，線槽多敷設在吊頂內。對于設備機房內敷設的線路，一般可采用電纜橋架明敷設。

2.5火災自動報警和消防聯動控制系統設計

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

2.6電話系統設計

高層建筑的電話系統應根據建筑物的規模、使用性質、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，一般不設電話總機，而是設交接箱直通市局。對于辦公樓，尤其是出租性質的寫字樓，辦公用電話也多直接接至市話網，而高層建筑內部管理用電話則納入另設的用戶小交換機。對于旅游賓館、以及一些綜合性的商業建筑，由于電話用戶比較多、功能要求也比較高，一般均應設置用戶小交換機。為了滿足人們對通信服務要求的不斷提高，高層建筑應盡量選用時分制數字式程控小交換機。

3、結束語

高層建筑的電氣設計的要求在不斷的提高，必須符合相關國家規范，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計的幾點看法，當然，實際設計工作中決不是僅上述幾個方面的問題，在實際設計工作中只有正確理解規范條文內容，靈活運用，才能真正做到以人為本，為民服務。

參考文獻：

[1]張九根.高層建筑電氣設計基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]劉雅洲.建筑電氣設計原則與設計中常見問題.建筑技術.2009.

[3]國標《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008.