高层建筑电气设计探讨

王木根

（福建省华地建筑设计有限公司　泉州市　362000）

高层建筑电气设计探讨

王木根

（福建省华地建筑设计有限公司泉州市362000）

随着社会经济的发展和科学技术的进步，高层建筑的数量越来越多，电气设计及其相关问题所发挥的作用也越来越重要了，并且高层建筑的电气设计的是否合理，也直接影响着高层建筑的可靠性和安全性。本文针对高层建筑电气设计要点及原则进行探讨，旨在为设计人员提供参考借鉴。

高层建筑；电气设计；电气竖井；照明设计

伴随着我国城市化进程的推进，高层建筑应运而生，且发展势头越来越迅猛，高层建筑一般建筑规模大，人员密度较高，火灾危险性较大，容易形成烟囱效应，火焰向上窜；逃生困难，功能复杂，起火因素多，火势曼延途径多，危害大，疏散困难，容易造成重大伤亡事故，因此对供电的可靠性以及消防等的要求也比普通建筑要求高得多，相应投入得运行设备多，投入建设基金大，安全标准性高，本文拟结合项目设计案例，淡谈笔者的一些设计体会。

1　工程慨况

项目位于泉州市洛江区，总建筑面积70374.87m2，其中地上总建筑面积61923.87m2，地下8451m2，建筑主体工程为26层综合楼，裙房为5层，为金融商业用房及餐饮等配套用房，高层主体B1#、B2#、B3#楼6～26层为办公，地下一层，主要功能为汽车库（战时为人防物质库）、设备用房等，主要建筑高度：98.5m，拟为区域中心标志性建筑。

2　负荷分级及供电电源

2.1负荷分级

根据现行国家相关规范，本工程的消防用电设备如消防水泵、消防电梯、防排烟消防风机、消控控制中心、疏散指示灯应和急照明；客梯电力，排污水泵，电话机房和生活加压泵，航空障碍灯等用电设备均应按一级负荷的要求供电，其余一些金融用房如银行，金融中心，证交中心重要的计算机系统和安防系统用电，网络机房，通信机房，网络接入机房及大型银行营业厅及门厅照明，安全照明用电等均应按一级负荷供电，其余用电负荷为二级或三级。

根据《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）的相关规定：“一级负荷应由双重电源供电。”且一级负荷中特别重要的负荷除应由双电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。组合项目地处情况与当地电力部门协商，市政电源为2路10kV电源供电，且分别引自不同上级的110kV变电站。每路电源均应承担工程中全部的消防、电梯、生活水泵、重要机房等的全部用电负荷，二路电源同时供电，分列运行。为保证消防等用电设备的供电可靠性，项目中设置了柴油发电机作为工程中的第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性，同时数据机房、网络机房等增设相应UPS电源。

2.2变配电所设置

高层建筑供电变电所的设置遵循《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）相关规定的原则，项目中的主要用电负荷如中央空调机房、水泵房等均设在地下层，其他较大的用电负荷主要设置在1～5层的裙楼，而且地上建筑高度不超100m，由变配电所引至屋顶用电设备的供电距离也还在比较经济的合理的范围内，为使变压器尽量靠近负荷中心且结合当地供电局相关文件要求（禁止变配电所设置在地下室）故设计中将变配电所设在地上一层，而将柴油发电机房设在变配电机房附近，故在B1设置变配电所（开闭所兼配电房），B3设置变配电房高压由B1引至。由于条件限制B1仅安装2台10/0.4kV 1000kVA干式变压器，B3设置4台10/0.4kV 1000kVA干式变压器对整幢大楼进行供电具体的供电系统简图如图1所示。

图1　供电主结线示意图

根据各专业条件，采用需要系数法进行负荷计算项目中设计了选用六台SG10低损耗干式变压器，变配电所中的干式变压器采用SM6负荷开关柜保护，10kV高压主结线采用单母线分段，中间不设母联，二路10kV电源同时供电，分列运行。单体建筑比较大，供电负荷较大时，有可能选对多台供电变压器，多台变压器宜组成每两台成一组的组合。低压供电母线为“两进线一母联”的接线形式，变压器低压侧不得关联运行，以限制低压侧短路容量，降低低压开关设备的造价，并按规范要求在末端设ATSE装置，根据负荷性质，允许中断供电的时间等各方面因素，进行切换，停用相应的变压器，以降低变压器损耗，达到节能的目的。

3　电线电缆选择

在我国发生的火灾中，因电气引起的火灾占很大的比例，其主要原因是由于电缆电线的老化和过载使用引起的。同时，因火灾时引燃电缆电线中可燃的绝缘和护套材料，致使火灾进一步扩大，绝缘和护套材料燃烧所散发的有毒气体也会导致打量的人员伤亡，并可能阻碍消防人员的灭火。

目前，我们在建筑工程的防火设计中选用的电缆主要有耐火电缆包括防火电缆和阻燃电缆。对于消防设备如消防水泵、消防送风机、排烟风机、消防电梯及应急照明等，在火灾时必须继续工作，相应的供电线路应保证安全可靠。在超高层建筑中可以选用矿物绝缘的防火电缆，避免因供电线路的损坏而影响消防设备的正常功能。对于一般的动力设备和普通照明回路，为防止火灾时因电缆的绝缘及护套层的着火延燃而造成更大的人员和财产损失，在超高层建筑中应选用阻燃型的电缆和电线。

为了尽量减少因电缆绝缘及护套的燃烧引起的烟雾及有毒气体对人员造成的伤害，工程设计中应根据建筑物的重要程度和使用性质，尽可能的选用低烟无卤的环保电缆，以便在万一火灾发生时，减少烟雾及有毒气体的产生，为大楼内的人员疏散争取更多的逃生时间。

4　强弱电井设置

根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）相关规定，竖向强弱电井应分别布置且应合理规划各强、弱电设备的安装位置，尽量使强、弱电设备均匀布置于各层竖井，各层占用空间相当，不要出现个别楼层设备过多个别楼层过少的情况。应处理好各种设备之间关系以及设备同竖向管线关系，控制好设备安装高度，方便系统安装及维护，设计时，为准确布置竖井，图纸应标明各设备具体尺寸，并提供安装大样及相应图集。设备安装前应核实现场实际尺寸，以免部分设备箱安装不下。

5　微电脑在变电所中的应用

现代高层建筑规模很大，所以其变电所的规模也较大。对于这样供电系统，要求供电可靠，各种供电参数及开关状态、变压器运行状态和各机房运行状态，若用人工值班，通过电话联系或人工巡视，工作量大，速度也很慢。设计人员在预留的控制室内使用微电脑进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备作最佳工况运行，实现遥控遥测，达到节约能源，减少人力，安全、合理运行。

6　电气照明设计及要求

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。

（1）混合照明：它是由一般照明和局部照明共同组成的照明方式。混合照明中一般照明的照度应不低于混合照明总照度的5～10%，并且其最低照度不低于201x。否则，过低的一般照明和过高的局部照明所形成的照度对比度过大，亮度分布不适当而产生不应有的眩光。

（2）事故照明：当工作照明因故障全部熄灭后，供暂时继续工作或供人员疏散用的照明称为事故照明。

①在下列场所应设置事故照明：

a.在正常工作照明熄灭后，由于工作中断或误操作，将引起爆炸、火灾等严重危险的厂房或场所；

b.在无照明的情况下，由于设备继续运转或人员的通行，将造成设各、人身事故的场所；

c.高层建筑中的疏散楼梯间（包括防烟楼梯前室）、疏散走道、消防电梯室、消防控制中心、消防水泵间；公共建筑中的旅游旅馆、礼堂、影剧院、展览厅、百货商店、体育馆等人员出入的走廊、楼梯、太平门等处。

疏散指示标志可设在疏散走道距地面高度1m以内的墙面上，以及楼梯口和太平门的顶部，并要安装在非燃烧结构或装修上。

（3）警卫值班照明：在重要的车间和场所或有重要关键设备的厂房、重要的仓库等处设置作为值班时一般观察用的照明称为值班照明。值班照明宜利用工作照明中能单独控制的一部分，或者利用事故照明中的一部分或全部。

警卫照明是用于警卫地区周界附近的照明。是否设置警卫照明，应根据单位的重要性和当地保卫部门的要求来决定。警卫照明应尽量与室内或厂区的照明结合。

（4）障碍照明：装设在高层建筑物尖顶上作为飞行障碍标志用的或者有船舶通行的两侧建筑物上作为障碍标志的照明称为障碍照明。障碍照明应按民航和交通部门有关规定装设。障碍照明应采用能透雾的红光灯具。

7　设备自动化监控电脑系统

设备自动化监控电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力，节约能源，提高经济效益的目的。现代化旅游旅馆的设备管理电脑，可以对整座大楼的空调、供热、供排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡更等进行全面监控。

8　结束语

本文结合具体的工程设计实例，介绍了高层建筑中一些设计细节，以上几点经验分享，希望能够举一反三，在以后的设计及施工管理中可以引用得到，提高工作效率。

[1]中国建筑东北设计院，主编.《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国建筑东北设计院，主编.《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）.北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]中国建筑东北设计院，主编.《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）.北京：中国建筑工业出版社，2014.

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