現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素分析

何亮

(江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院吳旭設(shè)計(jì)事務(wù)所)

0 引言

高層建筑中的電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工程，涉及的方面極其廣泛，只要是與電氣相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)都要考慮在內(nèi)[1]。在電氣設(shè)計(jì)過程中要充分考慮電能的消耗、設(shè)備選擇的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性以及配電輸送系統(tǒng)的質(zhì)量安全。現(xiàn)代城市高層建筑中的電力設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素包含電力負(fù)荷的計(jì)算、高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、供電配電設(shè)備的選擇、防雷和接地裝置的設(shè)計(jì)、樓層照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、樓層電梯樣式和數(shù)量的選擇以及消防安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等七個(gè)方面，本文將對(duì)這七大要素進(jìn)行詳細(xì)剖析，得出提高現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量安全和節(jié)能環(huán)保的對(duì)策。

1 高層建筑電力負(fù)荷的計(jì)算

電力負(fù)荷作為建筑物供電的參考數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度界定了供電設(shè)備的選擇和運(yùn)行。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算尤其重要，關(guān)系了建筑物電力供應(yīng)的安全可靠和節(jié)能運(yùn)行高層建筑的電氣系統(tǒng)與工廠電氣系統(tǒng)相比，具有更多的不規(guī)律性和變化性的特征，高層建筑的電氣系統(tǒng)涉及到居民用電、用戶的經(jīng)濟(jì)條件、生活習(xí)慣、消費(fèi)水平、家電的置辦等多種不穩(wěn)定性因素。這些不穩(wěn)定性因素往往會(huì)加大電力負(fù)荷計(jì)算難度，因此一般情況下，我們會(huì)根據(jù)建筑負(fù)荷面積來計(jì)算電力負(fù)荷值，因?yàn)殡娏ω?fù)荷值與建筑面積呈現(xiàn)正比例相關(guān)，建筑面積在120m2以下，電力負(fù)荷值為8kw；建筑面積在120m2～150m2，電力負(fù)荷值為12kw；建筑面積在150m2以上的，電力負(fù)荷值為16kw。但是電力負(fù)荷值的大小與季節(jié)的變化關(guān)系密切，冬季因供暖需要的電能多，夏季因降溫需要的電能也很多，但是春秋季節(jié)相對(duì)就少，因此在設(shè)定電力負(fù)荷基本值的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況和季節(jié)的變化酌情增減電力配置容量。

2 高層建筑高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代高層建筑所采用高壓配電系統(tǒng)是15KV左右的雙路電源同時(shí)配電，采用單母線分段，可智能安全切斷，另外一條電源可進(jìn)行電源回路，疏通電源，互為備用[2]。高層建筑所采用的配電方式多為放射狀系統(tǒng)，而樓層間的配電多采用混合式系統(tǒng)。對(duì)于無功補(bǔ)償裝置應(yīng)及時(shí)進(jìn)行輸電補(bǔ)償，減少電能傳輸，減少電能在長時(shí)間不用的情況下的浪費(fèi)。以位于紅谷灘CBD為中心周圍的“綠地中央廣場”小區(qū)為例，該小區(qū)中的高層建筑高壓接線設(shè)計(jì)主要分為單母線和雙母線兩種形式，采用雙電源供電系統(tǒng)，配電方式采用互為輔助備用的放射狀輸電，以豎井式為主要形態(tài)采取插接式單母線插槽，高層建筑樓層中的配電箱采用自動(dòng)定時(shí)開關(guān)，電源取得方式為豎井干線。該小區(qū)中設(shè)置了無功補(bǔ)償裝置，并根據(jù)該小區(qū)高層建筑的層數(shù)和用電負(fù)荷將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.23～1.63，這樣可以有效降低變壓器的變電量，而將重點(diǎn)放置在低壓側(cè)。

3 高層建筑的供電、變電設(shè)備的選擇

（1）變電設(shè)備。根據(jù)高層建筑防火防災(zāi)要求，在高層建筑主體部位盡量不要安裝油浸電力變壓器。由于高層建筑中的電能消耗巨大，因此對(duì)變壓器型號(hào)和數(shù)量的選擇盡量要滿足供電需求。目前市場上常用的變壓器規(guī)格為650KVA、850KVA、1000KVA、1250KVA。此外配電室的設(shè)置盡量科學(xué)合理，最佳位置應(yīng)設(shè)置在距離負(fù)壓中心地帶，方便高壓輸入負(fù)壓中心，減少能耗，提高變電效率。

（2）供電設(shè)備。供電設(shè)備主要是指應(yīng)急備用的發(fā)電裝置，現(xiàn)在的高層建筑中多數(shù)采用柴油機(jī)發(fā)電，這種方式能耗大，發(fā)電效率不高。世界上一些先進(jìn)的高層建筑已經(jīng)陸續(xù)使用燃?xì)廨啺l(fā)電，這種機(jī)器體小精悍、反應(yīng)靈敏、發(fā)電效率高、故障產(chǎn)生少，值得廣泛推廣[3]。

4 高層建筑的防雷和接地設(shè)計(jì)

高層建筑因樓層高，受雷雨天氣影響較大，因此其防雷和接地設(shè)計(jì)不容馬虎。現(xiàn)代城市高層建筑的防雷、接地技術(shù)，一般都是利用避雷針將雷電接引入地的方法，這種方式壁壘效果好、簡便可行性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。但是在裝設(shè)避雷針時(shí)需要將建筑物的金屬管道、雷電引下線以及樓面鋼筋等導(dǎo)電物品連接成一個(gè)完整的導(dǎo)電位層，盡量保證防雷接地設(shè)施、保護(hù)和導(dǎo)電接地設(shè)施是連接在一起的，共同組成混合接地系統(tǒng)。

5 高層建筑的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高層建筑的照明系統(tǒng)應(yīng)該以安全、節(jié)能為主，將照明方式、光源選擇、調(diào)光控制以及輸電線路的布局都依據(jù)節(jié)能減排的原則進(jìn)行。比如調(diào)光方式選擇定時(shí)開關(guān)、聲控開關(guān)、節(jié)電開關(guān)，光源選擇LED光源，線路布局以實(shí)用性強(qiáng)為主等。以南昌市湖濱南路上的銀湖大廈為例，這棟集普通住宅與寫字樓為一體的高層建筑，整棟大廈的照明系統(tǒng)以節(jié)能環(huán)保的LED光源為主，有效將聲控開關(guān)、智能識(shí)別、節(jié)電開關(guān)等技術(shù)結(jié)合。

6 結(jié)束語

電氣設(shè)計(jì)關(guān)系著現(xiàn)代城市高層建筑的日后投入使用和正常運(yùn)行，牽動(dòng)著高層建筑內(nèi)每個(gè)用戶的切身利益。優(yōu)質(zhì)、高效、安全的電氣設(shè)計(jì)能夠有效提高高層建筑的用電質(zhì)量和用電效率。因此，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該將電力負(fù)荷、高低壓配電系統(tǒng)、供電配電設(shè)備的選擇、防雷和接地裝置的設(shè)計(jì)、樓層照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、樓層電梯樣式和數(shù)量的選擇以及消防安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這七大要素全部考慮在內(nèi)，設(shè)計(jì)人員必須與時(shí)俱進(jìn)，始終堅(jiān)持貫徹“節(jié)能環(huán)保，安全第一”的設(shè)計(jì)原則，力圖創(chuàng)建一個(gè)高質(zhì)量、高水平的電氣系統(tǒng)，為人們的生活和工作減少安全隱患和不便，盡量讓電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能減排有機(jī)融合，保障高層建筑能夠安全、高效、環(huán)保地運(yùn)行。

[1] 顧俊.研究現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)[J].中華民居,2014,(3):105-106.

[2] 章楷盛,李洪偉.現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容分析[J].中國科技財(cái)富,2010,(6):95.

[3] 夏能勇.現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)[J].江西建材,2012,119(2):71-72.