高層建筑電氣設計要點分析

王彤 宋薇

（1.沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構設計咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

高層建筑電氣設計要點分析

王彤1宋薇2

（1.沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧，沈陽，110003）

（2.上海原構設計咨詢有限公司沈陽分公司，110001）

隨著科技的進步和社會的發展，建筑規劃不斷向規模大、建筑容積率高、人口密度大、功能復雜等方向發展。其消防、監控等安全問題尤為重要。因此，高效科學的電氣系統設計是高層建筑最大限度地減少消防事故的發生，最大限度實現建筑功能的有效保障。

高層建筑；電氣化設計；規范要求

目前設計者應該熟悉和掌握的與高層建筑電氣有關的設計規范主要有《高層民用建筑設計防火規范》(GB 50045-95)、《火災自動報警系統設計規范》(GB50116-98)、《民用建筑電氣設計規范》(JGJ／T16-92)等。前兩部是國家標準，后者是國家建設部發布的行業標準。

一、現代建筑電氣技術的發展趨勢

人類進入21世紀以來，城市建設與管理行業提出了許多建筑電氣技術重大課題。建筑電氣技術作為現代建設技術的核心，正面臨著新的挑戰。城市的規模越來越大，建筑群的功能特征趨明顯，出現了中央商務區、休閑商務區、工業園區、行政中心區、經濟開發區、高層小區等區域。現代城市管理必須采用信息化手段，實現對這些區域的建筑群與建筑設備的綜合管理，這是對建筑電氣技術提出的挑戰。建筑物的防災、減災及反恐安全問題得到人們的普遍重視，建筑物中的消防、安防、防災等電子設備及應急供電設備已成為不可缺少的裝備。由于這些裝備須每天24／h時自動工作，惟有借助智能化的應用系統，才能使之精準、有效、穩定、可靠地運行。同時，在當今推行綠色建筑的理念中，選擇電氣設備與材料時需要考慮更多的問題，如采用低損耗的鐵磁材料制造電機與變壓器，采用低煙無鹵的絕緣材料、高效的光源等，電氣工程的設計更加復雜，不僅要滿足建筑物對信息流與能源流的分配與控制，而且要采用智能化與數字化的技術實現各種節能控制與優化管理，進而為整個區域的建筑群綜合事務管理提供技術保障。顯然，智能化、數字化與綠色化已經成為現代建筑電氣技術發展的趨勢。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

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。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。

2、供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現代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，還須裝設應急備用柴油發電機組，要求在l5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。國內高層建筑的供電電壓，都采用lOkV標準電壓等級。

3、高低壓配電系統的設計

（1）高壓配電系統：現代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，采用將照明與動力分開的兩部電價法。（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，正常時變壓器解列運行，中間設聯絡開關。（4）高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統。樓層配電則為混合式系統。配電設備中的主要部分是干線。現代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯接。等等。

4、主要設備的選型

（1）高壓開關柜。現代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開關。應根高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。（2）電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。（3）低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。（4）應急備用發電機組。過去大多是采用柴油發電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發電機。這種發電機具有體積小、重量輕、反應速度快，故障率低等優點。

5、電氣照明設計

電氣照明設計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系，應該相互配合，在使用功能及藝術意境方面求得統一。選用高光效電光源，可以取得節能的明顯效果。

6、防雷與接地

現代高層建筑的防雷設計，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。現代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關鍵是做好金屬管線的接地。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，都是合在一起的，組成混合接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

三、建筑電氣設計中的節能原則

由于人口的增加，工業的發展，生活水平的提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機迫在眉睫。因此，各行各業提出了節能的要求，節約二次能源-電能，也就成為民用建筑電氣設計的焦點。建筑電氣設計節能的原則建筑電氣節能應堅持以下三個原則：

1、滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數，滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

2、考慮實際經濟效益

節能應按國情考慮實際經濟效益，不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。

3、節省無謂消耗的能量

節能的著眼點，應是節省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的，再考慮采取什么措施節能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進技術使其能耗降低。因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。民用建筑的節能潛力很大，應在設計中精心考慮。但是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。

四、結束語

工程的設計充分滿足相關規范的基本要求，在設計的過程中，考慮到了現在居民生活水平上升，家用電器增多的因素，對設備電源的布置和系統的平衡進行了合理的分配，隨著智能式居住環境逐漸走進人們的生活，在住宅供配電設計的過程中，對智能化和節能性的考慮應逐漸成為設計的重點。現代建筑電氣技術綜合應用了電工、電子、控制與信息技術，不僅在理論上成為電氣工程領域的重要分支。而且已構成一條較為成熟的產業鏈。高層建筑由于其建筑面積大的特殊性，對建筑電氣化設計要求很高，因此要盡可能使電氣化設計安全、科學與合理。

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

[2] 劉毅,大型高層民用建筑工程電氣設計要點[J].建筑與工程，2010.

TU416

1674-3954（2011）03-0197-01