浅谈高层建筑电气设计的要点

浅谈高层建筑电气设计的要点

许阳 

天津市西青区

　　摘要：随着科技的进步和社会的发展，建筑规划不断向规模大、建筑容积率高、人口密度大、功能复杂等方向发展。其消防、监控等安全问题尤为重要。因此，高效科学的电气系统设计是高层建筑最大限度地减少消防事故的发生，最大限度实现建筑功能的有效保障。

　　关键词：高层建筑；电气化设计；规范要求

　　目前设计者应该熟悉和掌握的与高层建筑电气有关的设计规范主要有《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)、《民用建筑电气设计规范》(JGJ／T16-92)等。前两部是国家标准，后者是国家建设部发布的行业标准。

　　一、现代建筑电气技术的发展趋势

　　人类进入21世纪以来，城市建设与管理行业提出了许多建筑电气技术重大课题。建筑电气技术作为现代建设技术的核心，正面临着新的挑战。城市的规模越来越大，建筑群的功能特征趋明显，出现了中央商务区、休闲商务区、工业园区、行政中心区、经济开发区、高层小区等区域。现代城市管理必须采用信息化手段，实现对这些区域的建筑群与建筑设备的综合管理，这是对建筑电气技术提出的挑战。建筑物的防灾、减灾及反恐安全问题得到人们的普遍重视，建筑物中的消防、安防、防灾等电子设备及应急供电设备已成为不可缺少的装备。由于这些装备须每天24／h时自动工作，惟有借助智能化的应用系统，才能使之精准、有效、稳定、可靠地运行。同时，在当今推行绿色建筑的理念中，选择电气设备与材料时需要考虑更多的问题，如采用低损耗的铁磁材料制造电机与变压器，采用低烟无卤的绝缘材料、高效的光源等，电气工程的设计更加复杂，不仅要满足建筑物对信息流与能源流的分配与控制，而且要采用智能化与数字化的技术实现各种节能控制与优化管理，进而为整个区域的建筑群综合事务管理提供技术保障。显然，智能化、数字化与绿色化已经成为现代建筑电气技术发展的趋势。

　　二、高层建筑电气设计的主要内容

　　1、负荷的计算

　　电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

　　2、供电电源及电压的选择

　　为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在l5秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用lOkV标准电压等级。

　　3、高低压配电系统的设计

　　（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。（2）计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。等等。

　　4、主要设备的选型

　　（1）高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。应根高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。（2）电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。（3）低压配电屏。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。（4）应急备用发电机组。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。

　　5、电气照明设计

　　电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。

　　6、防雷与接地

　　现代高层建筑的防雷设计，除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理论上一直是有争议的。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的。关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4欧以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位，提高安全性都有好处。

　　三、建筑电气设计中的节能原则

　　由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源-电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：

　　1、满足建筑物的功能

　　即满足照明的照度、色温、显色指数，满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

　　2、考虑实际经济效益

　　节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

　　3、节省无谓消耗的能量

　　节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

　　四、结束语

　　工程的设计充分满足相关规范的基本要求，在设计的过程中，考虑到了现在居民生活水平上升，家用电器增多的因素，对设备电源的布置和系统的平衡进行了合理的分配，随着智能式居住环境逐渐走进人们的生活，在住宅供配电设计的过程中，对智能化和节能性的考虑应逐渐成为设计的重点。现代建筑电气技术综合应用了电工、电子、控制与信息技术，不仅在理论上成为电气工程领域的重要分支。而且已构成一条较为成熟的产业链。高层建筑由于其建筑面积大的特殊性，对建筑电气化设计要求很高，因此要尽可能使电气化设计安全、科学与合理。

　　参考文献：

　　[1]李海安，黎文安.实用建筑电气技术[M].北京：水力水电出版社，1996.

　　[2]刘毅,大型高层民用建筑工程电气设计要点[J].建筑与工程，2010.