高层办公楼的建筑电气设计探讨

梁仕杰

（广东省轻纺建筑设计院有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

伴随社会经济的飞速发展，群众对于建筑质量需求逐渐地提升，于一定程度之上加速建筑领域可持续的发展。其中，高层办公楼在建筑行业中占有不少的比重。由于建筑电气部分对高层办公楼整体设计有着很重要的影响，因此在实施设计工作的时候，一定要开展全面研究，把理论和现实相结合，设计科学合理的方案。具体来说，需要对于电气设计有可能产生的各类情况，制定相应有效的解决措施。施工图阶段应当重视图纸的校核工作，及时发现和纠正违反了相关规范的条文的地方，在保证自身设计效率的情况下，尽量站在业主的角度优化设计图纸的成果。作为办公人员日常工作、生活的重要场所，在开展高层办公楼的建筑电气设计工作期间，要考虑建筑整体功能布局的合理性，确保办公楼的主要功能得到充分的发挥[1]。对于高层办公写字楼电气而言，要结合具体使用要求进行设计。

1 高层办公楼中电气的特征

现阶段高层办公楼电气设计具有一定复杂性，并且拥有很多功能模块。除去市政外电接入部分，电气设计可分为两大类，一类是强电，包括防雷、照明以及配电系统等；另一类是弱电，包括火灾自动报警系统、楼宇自控系统、综合布线系统等。除此之外，高层办公楼电气设计因为归属建筑行业，在便捷性、功能性以及安全性等方面有着较高的需求，与给排水、暖通等其他专业有不少的交集，除此之外智能控制、建筑节能等新要求不断涌现，加上高层建筑消防救援难度大，所以对电气消防也有着较高的要求，这些因素造成了建筑电气逐渐发展为繁杂的设计工程。高层办公楼电气设计从现实需求入手，依照高层办公楼电气设计的核心内容，确定出建筑电气设计项目进度中关键的目标节点，进而设计出满足国家及行业相关规范要求、业主满意、安全成熟的高质量成果，实现建筑专业构思的高层办公楼功能[2]。某高层办公楼电气设计变配电室布置如图1所示。

2 高层办公楼电气设计当中存在的问题

2.1 高层办公楼电气设计图纸精细度不足

如果电气设计的图纸精细度不足，这将会造成某些应具有的功能不能发挥。例如，在具体的设计图纸当中缺少某些电气设备的规格和型号的标注，施工方按自己的理解完成采购工作之后得知和实际设计需要之间存有较大的差异，不能应用至施工进程当中，只可以再次进行购买，造成工期延长，成本增大。又或者是采购了低要求低档次的电气设备，虽然可以不立刻更换，继续安装使用，但造成建筑电气质量比较低，为日后的电气事故埋下了隐患。

2.2 高层办公楼电气设计合理性待提升

由于部分电气设计人员经验不足，对国家或民建行业的相关规范规程条文理解不够透彻，导致设计方案时未遵循某些条文规定，合理性有待提升，无法使预期的设计目标实现。例如，电井内桥架有较多电缆共敷时，设计人员对某分配电箱总进线回路电缆选型时，取的共敷系数取值偏大，导致该回路的实际可载电流值比设计的低，电缆实际运行时电缆发热严重。又比如很多办公楼项目的电气中性线电流大的问题，一方面由于高层办公楼空调机组负荷较大且多采用变频电机，若未采取设置有源滤波装置等消谐措施，这将导致低压柜中性线母线的谐波含量较大；另一方面是民用办公末端照明插座等用电一般采用单相供电，如果设计者不注意三相平均地分配这些单相负荷，导致不平衡度大，这也将导致中性线电流大。

2.3 电气节能设计重视程度不足

随着新版的《电力变压器能效限定值及能效等级》《电动机能效限定值及能效等级》和新规范《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的落地实施，国家对电气节能方面的重视程度提升到了一个新的高度。所以，高层办公楼的建筑电气设计进程当中节能问题是不容忽视的，而且是现阶段建筑行业的重点内容。资源反复应用以及不可再生资源缺乏的状况下，使资源应用效率提升、强化环保力度一直为社会发展的重点内容[3]。开展设计进程当中，某些设计工作人员未预留屋面光伏接入、电机和变压器的能效参数要求未达到新规三级能效的要求等问题，送外强审时容易被图审老师提出修改意见。

3 高层办公楼电气设计的要点

3.1 坚持电气设计基本准则

相关设计工作人员开展正式的设计工作前，应当全面了解国家对于高层办公楼电气设计工作提出的准则与要求，清楚和技术相关的所有标准，并且对于相应的规章机制做到深入分析与研究。一定要掌握着丰富理论知识，关注设计依据，并且遵循相应需要和规划，保证电气设计工作可以达到相应的要求，将建筑行业电气功能全部的体现出来。开展设计的时候应当保证设计的品质，为办公楼使用者带来稳定以及安全的电气系统。相关设计工作人员应当实施全面且深入的市场调研，并且参照实际需求量对建筑电气系统具体的参数进行设计，从而能够预防产生资源的过度损耗情况，规避安全风险产生。通常状况下，高层办公区域的用电量可采用单位指标法预估用电量，具体按100W/m2左右预估，制定成熟且科学的电气系统。

3.2 有效减少高层办公楼设备能耗且兼顾工程的成本

在建筑电气设计当中重要的理念之一就是节能环保，要保证设备选型能够实现低碳环保。需要将绿色环保技术放在重中之重的位置，在对其进行电气设计的时候，需要节约环保。我们在设计办公楼电气的时候，更需要严格遵守绿色的环保理念，为人们提供一个绿色的办公环境，这样也能够提升办公的舒适度，提高办公的效率。重视节能设计的同时也应当关注工程的成本，成本控制是大部分投资方最关注的地方。因此，为使成本降低，一定要对电气设计内容及时地进行调整以及优化，在满足国家节能要求的情况下，兼顾投资方对控制工程的成本需求。

依照工程实际需要，合理选择变压器的数目与容量，确保配电系统有着良好节能成效。除此之外，优化和改善供配电系统架构，高层办公楼一般采用放射式与树干式配电相结合的方式，重要的回路采用低压柜直接馈出配电，普通照明插座负荷可通过密集母线至每层楼层配电箱后再配电出来，即树干式配电。在选择配电变压器容量时，设计人员应充分考虑负载的性质、工作时长、不同类别负荷是否同时运行等诸多问题，设计合理的配电系统，以保持配电系统的良好运行。比如空调和采暖这两种季节性负荷，一般情况下不会同时运行，只需要取较大者计入负荷统计中。同时，要考虑配电变压器的长期工作负载率，不宜超过85%，不然变压器重载损耗大，不节能。

3.3 完善照明系统的节能设计

高层办公楼项目不可避免地使用大量的照明设备。在高层办公楼中，照明的能耗可以占到建筑电气总能耗的20%~30%。照明系统也是建筑电气中重要的一项内容。因此，在进行高层办公楼电气设计时，有必要注意对照明系统的节能设计。例如，充分利用自然光，高层办公楼地下停车场照明可通过增加导光管的方式充分利用自然光，这样在白天有日照的情况下，通过采光罩、导光管和漫射器把光线传输到地下停车场，给其提供照明，白天停车场就可以少开很多灯具，从而实现了照明的节能。另外，在设计灯具时，优先选择高效节能的LED 灯具，减少高耗能灯的使用。楼梯间照明采用节能自熄开关；走道、电梯厅、门厅、功能房等场所采取分区、分组及调节照度的节能控制措施；办公楼室外内部道路、外立面照明及景观照明采取统一控制，采用光控和时控相结合的方式，根据项目所在地的季节性日照变化来智能控制灯具的开启和关闭时间。这些都能实现降低能耗的目的[4]。

3.4 强化高层办公楼电气设计管理

由于项目设计周期比较紧张，需要同时安排多个电气设计人员参与其中，此时设计人员间应当维持密切的配合以及联系，在电气线路设计以及系统结构规划等方面，一定要形成统一的思路来开展工作；电气专业设计负责人进行实地调查以及与业主沟通后，一定要及时将信息通过专业小组会议的方式进行传达，使得整体的效率获得提升；电气专业设计负责人还应注意各专业间的协调，例如，在净高有限的走道或地下室与给排水、暖通专业相关的综合管线排布的问题，与建筑专业敲定高低压电房、消防控制中心、弱电机房在办公楼的布置位置等。

3.5 增加弱电系统设计

现在，建筑电气智能化水平已经显著提高，智能化已经广泛进入大家的办公生活中。高层办公楼项目增加了许多弱电系统，占基础设施投资的比例越来越大。通用办公建筑的弱电系统一般包含网络与电话系统、安全监控系统、公共广播系统、楼宇自动控制系统、门禁系统和停车管理系统等，各类系统必须预留线路，这些线路的设计均需要符合规范要求。停车场管理系统出入口布置如图2 所示。

图2 某高层办公楼停车场管理系统出入口布置

3.6 重视电气消防的设计

作为保证人身安全的重要内容，要重视电气消防的设计。根据《建筑设计防火规范》，当高层办公楼建筑定性为二类高层时，电气消防配电要按二级负荷考虑，总电源进线要考虑采用两路10kV 线路进线；当建筑定性为一类高层时，电气消防配电要按一级负荷考虑，总电源进线要考虑从不同的变电站各引一路10kV 线路进线。当市政无法满足上述条件时，需采用低压柴油发电机作后备电源。低压消防配电回路应采用独立专用的回路，严禁与正常办公用电混用一个配电回路。防排烟风机房、消防控制室等消防供电应从主供低压段和备供低压段各引一路馈线，在最后一级消防配电箱首端采用双电源自动切换装置进行切换后供电[5]。

3.7 提高安全、可靠性

现阶段高层办公楼建筑中体现出了多元化特点和趋向，有着大量强大功能，而且电气设计与建筑整体的质量以及办公人员生活安全和质量有着密切关联。所以设计工作人员一定要清楚相应设计准则，关注建筑工程电气设计稳定性以及安全性，保证建筑工程的质量安全。建筑电气设计的经济性主要体现在线路布局、设备选择和合理电气系统框架的这三部分。因此，在设计中要确保电气系统的合理性，减少电能消耗，根据其自身的建设特点来设计电气系统。充分考虑用电负荷、配电线路承载能力等诸多因素，根据每个用电设备的特定负载条件，在线路布局和电气运行期间努力实现高水平的可靠运行。电气设计的第一要务是安全可靠。建筑供电系统的可靠性可以为用户用电提供安全性，防止漏电伤人、大范围停电等不良事故的发生。例如在插座等回路出线开关处装设30mA 漏电保护器，一方面使回路发生漏电事故时及时切断回路以保证人身安全，另一方面及时切断了漏电回路，又保证了其他回路的正常可靠运行。

4 结语

如今，我国的建筑行业仍在快速发展，高层办公楼建设项目的数量和规模都发生了很大的变化。在建设工程设计中，电气设计是关键的一环，其质量和效率对建设工程的整体质量和效率起着重要作用。高层办公写字楼的建筑电气设计是一项系统性、复杂性工作，设计应满足不同办公人员的工作需求。在当前高层办公楼向复杂化、智能化方向发展的同时，建筑电气的设计也提出了许多针对性的要求，电气设计人员必须重视这些要求，及时了解新事物，总结刚完成的同类型项目的经验，提高自身工作效率以适应新的挑战。