淺析高層辦公建筑電氣設(shè)計(jì)

李冰 丁柱

摘要：電氣設(shè)計(jì)是整個建筑設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，供配電的可靠性、安全性、靈活性是關(guān)系整個電氣設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文嘗試以某機(jī)關(guān)辦公大樓設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行系統(tǒng)論述。

關(guān)鍵詞：高層建筑電氣設(shè)計(jì)

隨著辦公建筑的用電設(shè)備種類越來越多，如電力、照明、電梯、空調(diào)、消防、通信、計(jì)算機(jī)等，而且不斷向智能化設(shè)備方面發(fā)展，耗電量明顯增加，對供配電方面提出了許多新的要求，把供配電的可靠性、安全性、靈活性擺到了更為重要的位置。下面結(jié)合實(shí)例對高層辦公樓的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。

一、工程概況及設(shè)計(jì)要求??? 某機(jī)關(guān)辦公大樓，總面積２１０００ｍ２，高６０ｍ，地面１５層，地下１層，屬一類高層建筑。按甲方提出的要求，需做到方案合理、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、滿足相關(guān)規(guī)范的要求，還要簡捷實(shí)用、便于操作、管理和維護(hù)，減少綜合投資。

二、負(fù)荷計(jì)算和估算

本大樓內(nèi)部功能分為：一般辦公室、區(qū)領(lǐng)導(dǎo)辦公室、大會議室、展廳、大堂、多功能廳（禮堂）、信息中心（計(jì)算機(jī)中心）、通訊中心（電話總機(jī)）、制水中心、空調(diào)機(jī)房、水泵房等。??? 在一般辦公區(qū)按５０～６０Ｗ／ｍ２考慮，在特殊辦公區(qū)按５０～８０Ｗ／ｍ２考慮。對于上述特殊裝修場所，設(shè)計(jì)估算參數(shù)如下表所示。??? 電力負(fù)荷一般由各專業(yè)提供技術(shù)要求及負(fù)荷大小?？傠娏ω?fù)荷需用系數(shù)Ｋｓ為０．７５，功率因數(shù)０．８，總照明負(fù)荷需用系數(shù)Ｋｓ為０．８５，功率因數(shù)０．８。三、１０ｋＶ供電系統(tǒng)??? 根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（ＧＢ５００４５－９５）９．１．１條規(guī)定，一類高層建筑中的消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、應(yīng)急照明及消防用電按一級負(fù)荷要求供電。按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＪＧＪ／Ｔ１６－９２）３．１條規(guī)定，省部級辦公建筑的客梯電力、主要的辦公室、會議室照明屬二級負(fù)荷。本辦公大樓屬一級負(fù)荷供電，通過傳統(tǒng)的幾種供電方案比較，選定了下面的供電方案。??? 即由不同區(qū)域變電站引來兩路１０ｋＶ電源，１０ｋＶ系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單母線分段，中間有聯(lián)絡(luò)柜，正常工作時，兩路電源同時供電，互為備用，一路電源故障時，另一路電源供全部負(fù)荷。這樣做既方便檢修又可達(dá)到供電要求。此方案表面上符合供電要求，但實(shí)際很難做到，因?yàn)?，國?nèi)各地區(qū)的大電網(wǎng)都是并網(wǎng)的，電力網(wǎng)內(nèi)的各種故障均可能引起全部電源進(jìn)線同時失去電源。多年來的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，很多電氣故障難以限制在某一范圍內(nèi)部，因此，即使設(shè)計(jì)中采用了兩路市政電源，也很難保證一級負(fù)荷的供電要求。所以，為保證一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，必須增設(shè)應(yīng)急電源柴油發(fā)電機(jī)作為第三備用電源。

四、２２０／３８０Ｖ配電系統(tǒng)??? 本建筑配電電壓為交流２２０／３８０Ｖ，聯(lián)結(jié)形式采用ＴＮ－Ｓ系統(tǒng)。??? 結(jié)合工程實(shí)際情況，通過負(fù)荷計(jì)算，考慮到空調(diào)用電負(fù)荷占建筑物總用電量的５０％，耗電量很大。因此，空調(diào)系統(tǒng)合理的配電與控制方式，很大程度上決定了整個大樓的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況。設(shè)計(jì)時，選用一臺１２５０ｋＶＡ變壓器供中央空調(diào)用電，照明及其它動力負(fù)荷。選用另一臺１２５０ｋＶＡ變壓器，兩個供電系統(tǒng)之間采用分段母線聯(lián)絡(luò)，在不使用空調(diào)的季節(jié)，可將空調(diào)變壓器退出，減少變壓器功耗，達(dá)到節(jié)電效果。同時，該變壓器可作為另一臺變壓器檢修時的備用設(shè)備。1.照明及其它動力配電系統(tǒng)。??? 辦公樓的配電系統(tǒng)主要由配電變壓器、低壓主開關(guān)柜、垂直干線、各樓層的配電箱和其后的分支電路組成，變壓器低壓側(cè)出線經(jīng)低壓主開關(guān)柜中的母線接至垂直干線，１～１５層照明負(fù)荷采用額定截流量為１２５０Ａ的密集型母線槽做主干線，各樓層設(shè)母線插接箱，由插接箱引至各樓層總配電箱，由總箱引至各室末端配電箱。末端配電箱是按照辦公室的不同功能來分設(shè)的，目的是便于管理、檢修。地下室其它動力設(shè)備，如水泵、電梯、風(fēng)機(jī)等由低壓配電屏單回路放射式配電，這些重要動力負(fù)荷要求在末端配電箱設(shè)雙電源自動轉(zhuǎn)化裝置，使供電更可靠、更安全。2.空調(diào)機(jī)組的配電及控制系統(tǒng)。??? 從變電所低壓引一路電源至地下室機(jī)房控制中心配電屏，此段線路采用額定量為２０００Ａ的封閉式母線槽。主機(jī)、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等外部設(shè)備均采用獨(dú)立回路供電，即放射式供電方式。保證了供電的可靠性。而首層以上空調(diào)機(jī)組（指風(fēng)機(jī)彎管新風(fēng)機(jī)）采用樹干式配電，用一根ＺＲ－ＶＶ３×９５＋１×５０的電力電纜，引至電纜分接盒，由此引至樓層空調(diào)配電箱。五、采光與照明標(biāo)準(zhǔn)??? 為了減少動力設(shè)備用電對照明線路電壓波動的影響，照明用電與動力用電線路盡量分開供給，本樓設(shè)有一般照明和應(yīng)急照明。1.辦公室照明設(shè)計(jì)??? 利用天然采光與人工照明相結(jié)合的方法，在天氣允許條件下，充分依靠天然采光以節(jié)約能源，當(dāng)陰雨天氣時，工作面的照度不夠，則利用人工照明，按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，辦公室的一般照明照度的均勻度，按最低照度（１００Ｌｘ）與平均照度之比確定，平均均勻度應(yīng)在０．７以上，最低均勻度不得低于０．３。工作面上有無眩光，是衡量采光與照明質(zhì)量的重要內(nèi)容，按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，辦公室工作面上可以有輕微眩光。為防止天然采光產(chǎn)生的眩光，按功能要求選好采光口的方向，采用減少窗亮度和提高背景亮度，這也是控制不舒適眩光指數(shù)的有效措施。而避免人工照明所產(chǎn)生的眩光，要選好燈具，著重處理好背景亮度。搞好燈具布置，燈具布置間距宜不大于所選燈具的最大允許距離比，選用半間接型照明燈具。本方案選用格柵高光效熒光燈，從而限制了眩光，滿足了照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，達(dá)到了節(jié)能效果。2.應(yīng)急照明設(shè)置??? 地下室車庫、電梯間、樓梯間、公共通信和主要出入口等場所設(shè)應(yīng)急疏散指示照明及樓層指示燈，它們在正常及事故時均點(diǎn)燃。應(yīng)急疏散、樓層指示燈均自帶蓄電池。應(yīng)急供電時間不少于２０分鐘。地下室、電梯間、重要辦公室（區(qū)長、副區(qū)長）、重要會議室（常務(wù)、紀(jì)委）、大堂、禮堂、變配電房、主機(jī)房、消防控制中心、水泵房、電梯機(jī)房、電話總機(jī)、信息中心，這些場所均設(shè)應(yīng)急照明及工作照明，應(yīng)急照明分別占工作照明的２５％～１００％。3.特殊場所照明??? 對于有特殊要求的場所，如大樓外墻，節(jié)日彩光等設(shè)有泛光照明和特殊照明，設(shè)計(jì)時按估算負(fù)荷預(yù)留電源。

六、防雷與安全??? 防雷設(shè)計(jì)按二類防雷建筑物處理，利用建筑物金屬構(gòu)件作防雷裝置。屋面敷設(shè)避雷帶，共用天線用避雷針保護(hù)，利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作引下線，并利用混凝土基礎(chǔ)鋼筋作自然接地體。為防側(cè)擊雷，從３０ｍ以上，每三層設(shè)均壓環(huán)，所有金屬門窗、建筑玻璃幕墻均應(yīng)與作防雷引下線的鋼筋連通。為了保證建筑物外立面的效果，所有防雷裝置均采用暗裝作法。??? 防雷接地、變壓器中性點(diǎn)接地，電氣安全接地以及其它需要接地的設(shè)備，弱電設(shè)備采用共用接地，共用接地體的接地電阻應(yīng)小于１Ω。這樣既保證了人身和設(shè)備的安全，也減少了由不合理接地引起的干擾。為了保證人身設(shè)備的用電安全，設(shè)計(jì)要求建筑物內(nèi)作總等電位聯(lián)結(jié)。在地下室安裝一總等電位聯(lián)結(jié)端子箱，把總水管、煤氣管、空調(diào)立管等所有進(jìn)出建筑物的金屬體及建筑物的金屬構(gòu)件等與電位聯(lián)結(jié)端子箱連通。

通過以上對本工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況的介紹，我認(rèn)為辦公建筑電氣設(shè)計(jì)的合理性應(yīng)從總體考慮其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，才能取得最佳的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果，真正做到高效、節(jié)能、舒適。

作者簡介：

李冰（1981—），男，山東省濟(jì)南市魯源電力設(shè)計(jì)咨詢院有限公司助理工程師。

丁柱（1982—），男，山東省山大華天科技股份有限公司助理工程師