高層辦公建筑電氣設(shè)計(jì)

湯永芳

摘 要：以一高層辦公建筑為例，從供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、采光與照明以及防雷與安全四個(gè)方面對(duì)高層辦公建筑的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：辦公建筑；電氣設(shè)計(jì)；配電系統(tǒng)；照明系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU976.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.119

如今辦公建筑用電設(shè)備的種類不斷增多，智能化程度不斷提升，需要的電量也在不斷增大，因此，應(yīng)保證電氣設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性，尤其是高層辦公建筑電氣，要更加謹(jǐn)慎、專業(yè)地進(jìn)行設(shè)計(jì)。優(yōu)秀的電氣設(shè)計(jì)不是將高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)放置在一起，而要與設(shè)計(jì)理念配合在一起，相互協(xié)調(diào)，達(dá)到統(tǒng)一。下面以一高層辦公建筑的電氣設(shè)計(jì)為例展開(kāi)討論，該項(xiàng)目總面積1.8×104 m2，16層，65 m高，地下室一層。甲方對(duì)于電氣設(shè)計(jì)的要求共兩點(diǎn)：①合理，能夠滿足各項(xiàng)工作的需求；②經(jīng)濟(jì)，方便操作、管理和維護(hù)。

1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于該建筑屬于一類高層建筑，因此其消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、消防用電和應(yīng)急照明都需要按照一級(jí)負(fù)荷要求供電。該建筑的供電方案為：從不同區(qū)域的變電站引出兩路10 kV電源，即讓兩路電源同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣即使其中一路電源發(fā)生故障，大樓的供電仍可以由另一路提供保障。其既能保障供電要求，又方便檢修。雖然在理論上此方案是符合要求的，但國(guó)內(nèi)各區(qū)域的大電網(wǎng)都是并網(wǎng)，實(shí)際操作會(huì)有困難。同時(shí)，由于分析電氣故障大多不是聚集在一個(gè)范圍內(nèi)，多處故障時(shí)一級(jí)供電負(fù)荷難以保障，對(duì)此，該工程增設(shè)發(fā)電設(shè)備作為第三方電源備用。

2 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該建筑采用TN-S系統(tǒng)，220/380 V電源。通過(guò)實(shí)際負(fù)荷計(jì)算發(fā)現(xiàn)，空調(diào)的能耗較大，幾乎達(dá)到了建筑總用電負(fù)荷的1/2，對(duì)此，為保證不會(huì)影響建筑物總用電的經(jīng)濟(jì)性，該工程設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)1 250 kVA變壓器承擔(dān)供電負(fù)荷，一臺(tái)專門為空調(diào)、動(dòng)力照明提供負(fù)荷，另一臺(tái)負(fù)責(zé)其他供電負(fù)荷。同時(shí)，將兩個(gè)供電系統(tǒng)用分段母線聯(lián)系，以在不使用空調(diào)的時(shí)候?qū)⑵潢P(guān)閉，作為備用設(shè)備，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

2.1 照明與動(dòng)力

該工程的配電系統(tǒng)主要有低壓主開(kāi)關(guān)柜、配電箱、分支電路、垂直干線和配電變壓器。變壓器低壓側(cè)出線經(jīng)過(guò)低壓主開(kāi)關(guān)柜中的母線和垂直干線連接，地上樓層的照明設(shè)備供電負(fù)荷選用額定截流量為1 250 A的密集型母線槽做為主干線，并在每一層都設(shè)置母線插接箱，由此引至各樓層的總配電箱，再由總配電箱引至每個(gè)辦公室的末端配電箱。末端配電箱的設(shè)置是為了方便線路的管理和維修，所以各辦公室的末端配電箱都是根據(jù)辦公室的功能而定的。至于地下室的動(dòng)力設(shè)備，比如電梯和水泵，要經(jīng)過(guò)末端配電箱上的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)化裝置后提供。

2.2 空調(diào)機(jī)組

采用額定量為2 000 A的封閉式母線槽，將變電所低壓的一處電源引至地下室機(jī)房控制中心進(jìn)行配電，像主機(jī)和冷凍水泵一類的外部設(shè)備都要用獨(dú)立回路供電，也就是所謂的“放射式供電”，以保證供電的穩(wěn)定性。樓層中的空調(diào)機(jī)組采用樹(shù)干式配電方式，使用電纜引入電纜分接盒，再接入各個(gè)樓層中的空調(diào)配電箱中。

空調(diào)機(jī)組常采用手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。前者不需要在制冷劑和外部設(shè)備之間設(shè)置電氣連鎖關(guān)系，設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行。在這種情況下，內(nèi)部保護(hù)電路會(huì)對(duì)制冷機(jī)進(jìn)行保護(hù)，以保證機(jī)組的維修和調(diào)試；后者在控制過(guò)程中，各部分設(shè)備間會(huì)存在連鎖關(guān)系，機(jī)組會(huì)按照冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水泵→冷凍水泵→主機(jī)的順序開(kāi)啟，而停機(jī)順序正好是反順序。空調(diào)系統(tǒng)需要設(shè)置二次控制回路，要具備火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并且兩者之間存在連鎖關(guān)系，如果出現(xiàn)火情，值班室能輕松斷開(kāi)空調(diào)總電源并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該建筑設(shè)有一般照明和應(yīng)急照明，由于動(dòng)力設(shè)備用電會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，所以兩種設(shè)備的用電線路要分開(kāi)布置。

辦公室的照明設(shè)計(jì)秉持著“天然采光和人工照明相結(jié)合”的原則，盡可能地使用天然采光，以節(jié)約能源。按照相關(guān)規(guī)定，辦公室照度的均勻度最低要在0.3之上，允許工作面的輕微眩光。燈具的選擇也會(huì)對(duì)眩光產(chǎn)生影響，所以要選擇半間接型的燈具，相鄰燈具之間的距離不能超過(guò)燈具所允許的最大距離。該方案選擇的是格柵高光效熒光燈，既可以滿足對(duì)照度和色溫的需求，還可以避免眩光，節(jié)約用電。

在出入口、電梯間、地下室等公共區(qū)域設(shè)置應(yīng)急照明和指示燈，不管是在正常情況下，還是在事故中，都要保持運(yùn)行狀態(tài)，為防止事故中正常的照明電源發(fā)生中斷，這些應(yīng)急設(shè)備都應(yīng)自帶蓄電池，并且應(yīng)急供電的時(shí)間要超過(guò)90 min，地下室、電梯間、會(huì)議室、主機(jī)房等重要場(chǎng)所的應(yīng)急照明用電分別占工作照明的比例最小為25%.

對(duì)于特殊場(chǎng)所的照明，例如建筑外墻、節(jié)日彩光等，要在設(shè)計(jì)中考慮到供電負(fù)荷。

4 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑電氣設(shè)計(jì)最重要的條件之一是防雷和安全，該工程的防雷設(shè)計(jì)要求為二類，設(shè)計(jì)中采用建筑物金屬構(gòu)件作為接地設(shè)施。在屋面鋪設(shè)防雷帶，并加設(shè)避雷針，引下混凝土基礎(chǔ)鋼筋作為自然接地體。為了避免雷擊事故的發(fā)生，自樓層30 m開(kāi)始，每隔三層就要設(shè)置一處均壓環(huán)。由于該工程外墻為玻璃幕墻，因此，應(yīng)將鋁合金窗和幕墻龍骨與鋼筋結(jié)構(gòu)連接在一起。為避免影響建筑物的外部造型，防雷裝置采用了暗裝設(shè)計(jì)。

各種需要接地的設(shè)備和弱電設(shè)備均使用了接地電阻超過(guò)1 Ω的共用接地體。這樣一來(lái)，既可以起到防雷的效果，也減少了接地引起的干擾。在建筑物內(nèi)部設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)，總等電位聯(lián)結(jié)端子箱放置在了地下室，并且還要將總水管、空調(diào)立管等進(jìn)出建筑物的金屬體和金屬構(gòu)件與其連接一起，以保障人和設(shè)備的安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

除了以上系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)，該工程的電氣設(shè)計(jì)還要考慮到保安監(jiān)控、電視系統(tǒng)和消防控制系統(tǒng)等的預(yù)留電源。總的來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)計(jì)要在保證建筑物用電安全的前提下，考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，做到高效節(jié)能。

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〔編輯：王霞〕

Abstract： In high-rise office buildings， for example， from four power supply system， power distribution system， lighting and lighting and electrical design of lightning protection and safety of high-rise office buildings were analyzed for reference.

Key words： office buildings； electrical design； distribution system； lighting system