超高層建筑電氣設計要點研究

柴建華 華匯工程設計集團股份有限公司

1 前言

現階段，在我國城市快速發展背景下，越來越多的超高層建筑出現，這些超高層建筑的應用確實具備明顯優勢，可以較好地減少城市用地面積，滿足城市人口越來越多的發展需求，同時也是現代化城市的重要表現。但是在前期超高層建筑規劃設計以及構建中，必然面臨著較高難度，任何偏差問題都很可能導致嚴重后果，影響超高層建筑的應用價值。電氣系統作為超高層建筑中不容忽視的關鍵組成部分，同樣也需要引起高度重視，要求切實做好前期設計工作，避免因為超高層建筑電氣設計不合理，影響到后續超高層建筑電氣系統的運行效果，相關研究極為必要。

2 超高層建筑電氣設計概述

超高層建筑電氣設計主要是針對超高層建筑中的電氣系統予以優化設計，以便促使相應超高層建筑得以發揮應有作用價值。相對于一般建筑工程項目的電氣設計工作，超高層建筑電氣設計表現出了較為明顯的特殊性，尤其是電氣設計難度相對較大，很容易出現偏差問題，最終影響到超高層建筑的合理運用。

超高層建筑電氣設計工作之所以表現出較高的難度，主要和超高層建筑存在密切聯系，比如超高層建筑的總建筑面積相對較大，在樓層較多的背景下，必然也會涉及較多的電氣設備，相應電氣設計人員面臨著較為繁雜的工作任務，極易出現設計不到位或是混亂問題，需要予以高度重視。具體到超高層建筑應用中，照明系統、給排水系統、暖通系統以及消防系統等，均面臨著更高的要求，整體構建難度相對也較大，這些系統的運行往往都離不開電氣系統的支持，如此就需要電氣設計人員予以綜合關注，避免在任何系統和功能發揮中出現偏差問題。

基于超高層建筑電氣設計工作的執行來看，為了達到較為理想的優化效果，設計人員需要表現出較強的綜合性和協調性意識，可以從整個電氣系統的布置入手，不僅需要考慮超高層建筑的供配電需求，還應該重點考慮自身用電需求的滿足，保障所有電氣設備以及電力線路的設計較為合理，由此形成較為理想的電氣系統，保障應有作用得以呈現。

當然，因為超高層建筑的電力能源消耗量相對較大，為了優化其運行效果，往往還需要電氣設計人員重點考慮安全性以及節能性方面的訴求，以便保障后續超高層建筑電氣系統運行效果，同時滿足當前超高層建筑電氣系統運行面臨的更高要求。

3 超高層建筑電氣設計要點

3.1 高低壓配電設計

在超高層建筑電氣設計中，高低壓供配電設計是比較關鍵的要點內容，如果高低壓配電設計不合理，必然會影響到整個超高層建筑的供配電效果，進而對于超高層建筑的各個系統產生影響。對于超高層建筑高低壓配電設計時，設計人員需要重點考慮電量負荷的準確計算，明確整個超高層建筑對于高低壓配電要求，進而才能夠予以優化布置，避免可能出現的嚴重偏差問題。

一般而言，超高層建筑中的高壓配電系統一般為10kV的電力線路，而低壓配電則為民用220V電源，如此需要在具體配電設計中予以優化處理，避免因為該方面的偏差問題產生不利干擾。在高低壓配電設計中，為了形成較為理想的配電效果，變壓器的選用應該引起高度重視，要求確保變壓器可以較好滿足超高層建筑的用電需求，能夠將高壓電轉變為可供使用的低壓電，由此形成理想的超高層建筑整體配電效果。

在變壓器的選用中，超高層建筑電氣設計人員不僅需要重點關注變壓器的型號以及功能要求，還應該優選節能型變壓器，以便促使相應變壓器在后續應用中，既能夠滿足超高層建筑供配電需求，同時也能夠具備節能效益，提高長期應用下的經濟效益。

3.2 配電線路設計

超高層建筑電氣設計工作中的配電線路設計同樣不容忽視，只有確保各個配電線路的布置較為適宜合理，可以滿足各個用電系統的運行要求，進而才能夠形成較為理想的優化效果，避免因為線路方面的偏差問題，影響到各個系統的運行功能，同時還需要規避線路方面可能出現的安全隱患。在配電線路設計中，超高層建筑電氣設計人員應該重點從平面設計以及豎向設計兩個角度予以把關，深入全面掌握超高層建筑各個樓層以及總的用電需求，力求全方位明確所有電氣設施，進而準確掌握各個配電線路布置要求，基于相應要求進行合理分配，以便最大程度上確保所有用電需求可以得到較好滿足。

在超高層建筑豎向配電線路設計中，往往面臨著較高難度，要求設計人員能夠合理運用豎向電力線纜布置通道，促使所有配電線路均可以得到有序安排，且可以形成良好協調性，避免可能出現的嚴重偏差問題。對于配電線路予以優化設計，還需要重點考慮線纜的優化選擇，除了要確保線纜自身具備理想的安全性和可靠性保障條件外，還需要重點考慮線纜的節能效益，合理選擇材質以及截面積，由此保障相應配電線路可以高效穩定運行。

3.3 照明系統設計

超高層建筑電氣設計中照明系統設計同樣也是關鍵任務之一，因為照明系統作為整個超高層建筑使用過程中不容忽視的重要組成部分，在應用中發揮著重要作用，成為不容或缺的關鍵系統，應該引起電氣設計人員的關注。在照明系統設計中，超高層建筑電氣設計人員需要首先關注各個方面的照明需求，進而可以基于這一需求合理布置照明燈具，促使相應照明燈具的選用較為適宜合理，在滿足相應照明要求的基礎上，盡量優選節能燈具，由此更好提升其應用效益，比如LED燈是當前常用燈具，具備理想照明以及節能效果。

在確定好燈具布置位置后，電氣設計人員還應該重點完成線路布置任務，確保所有照明等均可以形成較為理想的供配電效果，解決因為供配電不穩定出現的照明效果受損問題。基于當前超高層建筑中越來越普遍使用的一些自動化控制照明系統，相應照明系統設計工作同樣也面臨著較高要求，需要電氣設計人員予以優化布置，以求形成較為理想的照明優化效果，尤其是在調控方面，更需要引起重視。圖1即為常見的自動化照明控制系統設計方式。

3.4 消防系統設計

超高層建筑電氣設計中消防系統設計同樣也是重要任務，因為超高層建筑面臨著較高的消防安全保障要求，為了確保各個消防設施得以安全穩定運行，必然需要注重做好相應消防配電設計，由此形成較為穩定可靠的運行效果。針對超高層建筑消防系統設計工作的開展而言，電氣設計人員需要重點考慮各個關鍵構成要素，尤其是對于火災探測器、報警控制器、消防照明、消防中心以及自動噴淋滅火裝置，都需要給予穩定可靠的供電支持，由此解決可能出現的嚴重消防運行故障。比如在消防系統設計中的消防應急照明設計中，需要電氣設計人員能夠予以針對性處理，要求確保相應系統得以安全可靠運行，能夠在發生火災后，促使應急照明設施及時響應，避免出現嚴重滯后或者不亮問題。圖2為消防應急照明系統設計方案。

3.5 防雷接地設計

因為超高層建筑自身的特殊性，在電氣設計中高度關注防雷接地設計同樣不容忽視，要求促使整個電氣系統具備理想的防雷接地處理效果，由此形成較為理想的安全保障效果。在防雷接地設計中，電氣設計人員需要密切結合土建設計人員，促使防雷接地設施可以和土建項目較為協調，尤其是對于鋼筋混凝土結構的密切協調，更要引起重視，避免因為該方面連接不當出現嚴重隱患。

為了達到較為理想的防雷接地處理效果，電氣設計人員還應該重點考慮避雷針以及避雷帶的合理布設，以便促使雷擊隱患可以得到有效防控，對于超高層建筑中的所有電氣設備予以有效保護，規避該方面安全事故。此外，在超高層建筑防雷接地設計中，除了要關注建筑主體的防雷接地處理外，對于各個室外電氣設施同樣也需要做好防雷接地設計工作，比如室外監控系統的布置在當前超高層建筑中越來越普遍，電氣設計人員同樣也應該積極考慮到防雷接地要求，能夠采取適宜合理的方式予以優化設計，常用處理方式如圖3所示。

3.6 電梯用電設計

在超高層建筑電氣設計工作中，電梯作為其中不容忽視的關鍵設施，同樣也應該予以優化設計，以便確保后續電梯設備可以具備較為理想的穩定運行狀態，解決因為電梯供電不當出現的隱患問題。在電梯用電設計中，設計人員首先應該關注電梯類型，由于超高層建筑自身特點，比較常用的電梯為高速電梯或者超高速電梯，電氣設計人員也就需要基于該要求進行有效設計處理。電梯供電一般采取直流電動機驅動，由此確保電梯運行更為穩定可靠，降低后續長期運行中出現故障問題的概率。此外，電梯用電設計還需要高度關注電梯照明、通風等方面的需求，由此形成更為完善的電梯配電效果。

4 超高層建筑電氣設計優化策略

超高層建筑電氣設計工作的難度較大，面臨超高層建筑中較為繁雜的電氣系統以及相關設施，為了形成較為理想的電氣設計效果，必然需要相關人員能夠予以優化處理，避免在任何方面出現隱患問題。超高層建筑電氣設計人員應該首先熟練掌握所有相關規范和標準，依托超高層建筑在該方面提出的要求予以有序踐行，避免出現任何違規問題。在此基礎上，電氣設計人員還需要具備較高的綜合素質，能夠熟悉超高層建筑的基本特點及其電氣設計要求，進而針對各個供配電需求予以滿足，解決因為人員方面的缺陷，導致相應超高層建筑電氣設計方案出現明顯隱患。

此外，為了適應超高層建筑電氣設計工作的高難度，在電氣設計中引入運用一些先進設計手段同樣不容忽視，應該力求由此降低設計難度，同時提升設計準確度。比如BIM技術在超高層建筑電氣設計中的應用就可以表現出明顯優勢，能夠輔助完成所有供配電設施以及線路的布置任務，且不容易出現錯亂問題，應該予以推廣運用。

5 結束語

綜上所述，超高層建筑電氣設計難度相對較大，為了形成良好設計效果，電氣設計人員應該具備相匹配的資質和能力，在準確掌握各個電氣設計要點任務的基礎上，促使相應電氣設計方案能夠得以優化完善，更好維系后續超高層建筑電氣系統的穩定運行。