高层民用建筑电气设计要点

2023-11-06李鑫荣香港华艺设计顾问深圳有限公司广东深圳518038

中国房地产业 2023年30期

文／李鑫荣香港华艺设计顾问深圳有限公司广东深圳 518038

引言：

随着科技的进步和社会的发展，人们对生活质量的要求日益提高。高层民用建筑作为现代城市的重要组成部分，不仅为人们提供了舒适的生活环境，还在节能、环保、智能化等方面发挥着重要作用。电气设计作为高层民用建筑的关键环节，直接关系到建筑的安全、经济和美观。因此，深入研究高层民用建筑电气设计的要点具有重要的实际意义和理论价值。

1.高层民用建筑电气设计特点

1.1 高层建筑的电气设计高度大特点

首先，随着建筑高度的增加（如图1 所示），电压稳定性的要求也会提高。由于高层建筑需要输送的电压较高，传统的低压配电系统可能无法满足要求。为了保证电压稳定，一般会采用高压配电系统，这就需要电气设计要考虑高压配电系统的设计和设备选择。其次，高层民用建筑内可能有大量的电力负荷，如照明、空调、电梯等设备。这就需要电气设计要有足够的容量来满足这些需求。同时，由于高层建筑的高度大，电力负荷的分布可能会比较分散，这也会对电气设计提出新的挑战。最后，高层民用建筑的高度大，也带来了人员疏散和安全问题。如果发生火灾等事故，人员疏散可能会比较困难。因此，电气设计需要有足够的安全措施，如设置火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等。

1.2 高层建筑的电气设计面积大特点

高层民用建筑的面积通常也比较大（如图2 所示），这就需要电气设计要考虑如何在保证电气设备和设施运行效率的同时，满足用户的各种需求。例如，高层民用建筑内可能有大量的照明、空调和电梯等设备，这就需要电气设计要有足够的容量来满足这些需求。同时，面积大也带来了用电量大的问题，这就需要电气设计要考虑如何选择合适的设备和设备组合，以降低电力消耗。此外，高层民用建筑的面积大，也会对电气设计提出新的挑战。例如，在高层民用建筑中，电力设备和设施的布局可能会比较分散，这就需要电气设计要考虑如何将这些设备和设施进行合理的布局和设计，以提高使用效率和安全性。同时，高层民用建筑的面积大，也可能会带来噪声、电磁干扰等问题，这也需要电气设计要考虑如何进行有效的降噪和电磁屏蔽设计。

图2 某高层民用建筑立面图

2.高层民用建筑电气设计原则

2.1 实用性原则

高层民用建筑进行电气设计时，需要遵循实用性原则，因为这有助于满足用户需求、提高建筑使用效率、降低运营成本以及保障建筑安全[4]。以下是几个主要原因：（1）满足用户需求：实用性原则要求电气设计充分考虑用户的需求，提供充足的照明（如图3 所示）、空调、供暖、通讯等服务。这样可以确保用户的工作和生活环境舒适，提高建筑的整体使用效果。（2）保障建筑安全：实用性原则要求电气设计充分考虑安全因素，如火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、应急照明系统等。这有助于在发生火灾或其他安全事故时，迅速疏散人员，降低损失。

图3 住宅建筑照明标准值

2.2 经济性原则

高层民用建筑进行电气设计时，需要遵循经济性原则，因为这有助于降低建筑成本、提高投资回报、优化资源利用以及提高能源效率。以下是几个主要原因：（1）降低建筑成本：经济性原则要求在电气设计过程中，充分考虑设备和材料的选择，以实现最佳的投资回报。合理选择和配置设备和材料，可以降低建筑的建造成本，提高投资回报。（2）降低运营成本：经济性原则要求在电气设计过程中，充分考虑设备和设施的运行成本，选择合适的控制系统和维护方案。这有助于降低设备故障率和维修成本，提高运营效率。（3）延长设备寿命：经济性原则要求在电气设计过程中，充分考虑设备的使用寿命和维护成本。选择高质量的设备和合理的维护方案，可以延长设备的使用寿命，降低长期运营成本。

2.3 环保原则

高层民用建筑在进行电气设计时，需要遵循环保原则，因为这有助于减少建筑对环境的影响、降低能源消耗、实现绿色可持续发展[5]。以下是几个主要原因：（1）减少碳排放：环保原则要求在电气设计过程中，采用高效节能的设备和技术，降低建筑的能源消耗。这有助于减少建筑的碳排放，降低对环境的负担。（2）提高能源利用效率：环保原则要求在电气设计过程中，充分考虑能源的利用和消耗，选择高效节能的设备和技术。这有助于提高能源利用效率，降低能源消耗，减少对环境的负面影响。（3）使用可再生能源：环保原则要求在电气设计过程中，考虑利用可再生能源，如太阳能、风能等。这有助于降低建筑对传统能源的依赖，减少对环境的污染。（4）绿色照明：环保原则要求在电气设计过程中，采用绿色照明技术，如LED 照明、节能灯具等。这有助于降低照明系统的能耗，减少对环境的负担。（5）优化建筑能耗分布：环保原则要求在电气设计过程中，合理分配建筑的能源需求，降低高能耗设备和系统的使用，优化能源消耗分布。这有助于降低建筑的整体能源消耗，实现绿色可持续发展。（6）减少电磁污染：环保原则要求在电气设计过程中，合理布局和设计电气设备和设施，减少电磁辐射和电磁干扰。这有助于降低电磁污染，保护建筑内部人员的身心健康。

3.高层民用建筑电气设计要点

3.1 高层建筑配供电系统设计

高层民用建筑的配供电系统设计需要考虑到以下几个主要点[2]：（1）供电安全性：由于高层建筑的高度大，可能存在电气安全隐患。配供电系统设计应采取必要的安全措施，如设置火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等。此外，应选择符合安全标准的设备和材料，如绝缘材料、阻燃电缆等。（2）供电稳定性：由于高层建筑的高度大，可能存在电压波动和不稳定的问题。配供电系统设计应采取必要的稳定措施，如设置自动电压调节器（AVR）、无功补偿装置等。（3）供电可靠性：高层建筑的供电可靠性要求较高，配供电系统设计应采取必要的冗余设计，如双路供电、备用发电机等。同时，应建立健全的电源监控和管理系统，确保供电系统的正常运行。（4）供电效率：高层建筑的用电负荷大，供电效率直接影响到能源消耗和运行成本。配供电系统设计应选择高效节能的设备和技术，如低压配电设备、智能化配电监控系统等。（5）设备和布线选择：高层建筑的供电系统需要选择合适的设备和布线方案，以降低故障率和维修成本。例如，选择具有良好绝缘性能和耐腐蚀性能的电缆和导线，选择性能稳定的开关和保护装置，选择便于维护和管理的电气设备布局方案。（6）电气安全设计：高层建筑的配供电系统设计应遵循电气安全规范，如国际电工委员会（IEC）的相关标准和规定。此外，应考虑到电气设备和布线的安全防护，如设置接地系统、过电压保护装置等。（7）能效管理：高层民用建筑的配供电系统设计应实现能源管理和优化，以降低能源消耗和运行成本。可以考虑使用智能化配电监控系统和能源管理系统，实现能效的实时监控和优化。

3.2 高层建筑照明系统的设计

高层民用建筑照明系统设计需要考虑以下几个主要点[3]：（1）照明需求分析：照明系统设计首先需要分析建筑的照明需求。这包括根据不同区域的功能、使用场景和客户需求，确定合理的照度、色温、显色指数等照明参数。（2）照明形式选择：高层民用建筑照明系统设计应根据建筑的空间特点和风格，选择合适的照明形式，如直接照明、间接照明、混合照明等。同时，应考虑照明系统的装饰效果和美观性。（3）照明设备选择：照明设备的选择应根据照明需求和照明形式进行。例如，选择高性能的光源、高效率的灯具、智能化的照明控制系统等。此外，应考虑照明设备的能源效率、使用寿命和维护成本。（4）照明布局规划：照明系统设计应考虑照明设备的布局规划，以实现照明效果的最佳化。例如，合理布置灯具的位置和角度，使光线分布均匀、无阴影；根据功能区域的特点，选择合适的照明形式和照明设备。（5）照明控制系统设计：照明控制系统设计应实现对照明系统的智能化管理和控制。可以选择采用集中式照明控制系统或分布式照明控制系统，实现对照明设备的远程控制、定时控制、场景切换等功能。（6）节能与环保设计：照明系统设计应遵循节能与环保原则。例如，选择节能型光源、灯具和控制系统；采用高效的照明布局规划，减少照明设备的能耗；优化照明系统的运行模式，降低能源消耗。（7）照明系统的安全性：照明系统设计应考虑照明设备的安全性，确保照明系统在各种极端条件下的可靠性和稳定性。例如，设置过载保护、短路保护、漏电保护等安全装置。

3.3 高层建筑避雷系统的设计

高层民用建筑避雷系统的设计需要考虑以下几个主要点：（1）防雷分区划分：高层民用建筑的避雷系统设计应根据建筑的防雷分区进行划分。根据建筑物的高度和结构特点，合理划分防雷区，并确定各区的避雷措施。（2）接地系统设计：接地系统是高层民用建筑避雷系统的核心组成部分。设计时应遵循国际电工委员会（IEC）的相关规定和标准，如国际接地系统（IT）或国际接地系统（TT）。同时，应选择合适的接地材料和接地导体，确保接地系统的安全可靠。（3）引下线和接地网设计：引下线设计应考虑避雷系统的负载能力和连接可靠性。选择合适的引下线材料和敷设方式，如钢筋混凝土内主筋、镀锌钢等。接地网设计应确保接地导体之间的有效连接，形成完整的接地网络。（4）避雷装置选择：避雷装置包括避雷针、避雷带、避雷网等。设计时应根据建筑物的高度和结构特点，选择合适的避雷装置类型。同时，应确保避雷装置的安装位置、高度和方向等符合避雷要求。（5）电气设备的保护：高层民用建筑避雷系统设计应确保电气设备的安全。例如，选择具有防雷保护功能的电气设备，如配电箱、变压器、电动机等。同时，应考虑将电气设备的金属外壳或基础与接地系统有效连接，降低设备遭受雷电侵袭的风险。（6）避雷系统的检测和维护：避雷系统设计应考虑避雷系统的检测和维护。建立定期的避雷系统检测制度，及时发现并消除避雷系统的隐患。同时，应确保避雷系统的维护和管理符合相关标准和规定。

3.4 高层建筑火灾自动报警系统的设计

高层民用建筑火灾自动报警系统的设计需要考虑以下几个主要点[1]：（1）系统布局规划：首先，需要对建筑内的火灾自动报警系统进行布局规划。这包括确定探测器的安装位置、消防设备的位置以及报警系统的连接线路。同时，应确保消防设备和报警系统与其他系统相互独立，不受干扰。（2）探测器选择：选择合适的火灾探测器是火灾自动报警系统设计的重要环节。根据建筑物的特点和火灾发生的可能性，选择合适的火灾探测器类型，如感烟探测器、感温探测器、火焰探测器等。（3）报警系统设计：报警系统设计应确保其准确性、可靠性和安全性。选择性能稳定、反应迅速的报警设备和控制装置，如火灾报警控制器、声光报警器等。同时，应确保报警系统与其他系统的联动和协调。

3.5 高层建筑电气节能的设计

高层民用建筑电气节能设计需要考虑以下几个主要点：（1）选择高效的设备和材料：建筑电气设备的效率直接影响建筑的能源消耗。选择高效、节能的设备和材料是实现电气节能的关键。例如，选择高效变压器、节能型灯具、高效电机等。（2）优化配电系统设计：通过合理的配电系统设计，可以降低配电系统的损耗和功率损耗，从而降低能源消耗。这包括合理分配负荷、优化配电线路的路径和长度、选择适当的电缆截面等。（3）智能化照明控制：智能化照明控制系统可以实现照明设备的定时开关、亮度调节、场景切换等功能，从而降低照明系统的能源消耗。