高层商业办公大楼建筑电气设计分析

邓健豪

［华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530011］

0 引言

在人们对工作环境舒适度和安全性的关注不断增加的背景下，电气设计在高层商业办公大楼中扮演着至关重要的角色。不仅要满足大量人员的用电需求，还需要提供高效的能源利用，并确保其具备高度的安全性，从而打造出舒适、安全、高效的工作环境。

1 高层商业办公大楼建筑电气设计原则

在设计和实施高层商业办公大楼的电气系统时，有安全性、规范性、节能性、灵活性、操作性等关键的原则需要遵循。这些原则不仅确保了建筑物的安全和稳定运行，还有助于提高能源效率和灵活性。①安全性是电气设计的首要原则。设计师必须确保所有的电气设备和系统都符合国家和地方的安全标准和规定，包括使用合格的电气设备，正确地安装和维护电气系统，以及提供适当的安全措施，如接地、漏电保护装置和故障电流限制设备。此外，设计师还需要考虑到火灾和其他紧急情况，确保电气系统在这些情况下能够安全地运行。②规范性原则要求设计师遵循相关的设计规范和标准，规范中的强制性条文及带应的字的条文，必须严格执行，以确保电气设计的质量和一致性。③节能性原则强调在设计和实施电气系统时，应尽可能地减少能源消耗。这可以通过选择高效的电气设备，优化电气系统的布局和配置，以及采用节能的控制策略来实现。④灵活性原则要求电气设计能够适应未来的变化和需求，包括预留足够的空间和资源，以便在未来可以增加或修改电气设备和系统。⑤操作性原则强调电气设计应易于操作和维护。这意味着电气系统应该设计得简单明了，易于理解和操作，并考虑到维护人员的需求，确保他们可以轻松地访问和操作电气设备和系统。同时，设计师还需要提供详细的操作和维护手册，以帮助用户正确地使用和维护电气系统。

2 高层商业办公大楼建筑电气设计内容

2.1 照明系统设计

照明系统设计在商业办公大楼中起着至关重要的作用。为了确保员工和访客的舒适度、提高能效性和灵活性，设计师需要综合考虑多种因素来制定合适的照明方案。首先，照明方式的选择，通过根据商业办公大楼的空间布局和功能需求来进行确定。常见的照明方式包括直接照明、间接照明和混合照明。直接照明适用于需要高亮度和均匀光线的区域，如工作台和会议室；间接照明则适用于需要柔和光线和氛围营造的区域，如休息区和接待区；混合照明则是将直接照明和间接照明相结合，以满足不同区域的照明需求。其次，照明设备的选择。节能灯是目前使用范围最广的类型，能够有效提高能效性。同时，LED 灯作为主要的节能灯类型，不仅能够高效节能，还有着长寿命、可调光色温等优点。另外，在电气设计时，设计师还可以考虑使用智能灯具，通过传感器和自动控制系统实现自动调节亮度和开关，进一步提高能效性。最后，照明控制系统的设计。通过采用智能照明控制系统，实现不同时间与场景，自动调节灯光亮度和开关状态。例如，在白天可以利用自然采光来减少人工照明的使用，而在晚上或阴天则需要增加灯光亮度。同时，照明控制系统还可以与建筑物的楼宇自动化控制系统相连接，实现整体能源管理和优化[1]。

2.2 电力供应设计

商业办公大楼通常需要大量电力供应，以满足各种设备和设施的需求。首先，在电力供应方面，需要考虑到建筑的总用电负荷、备用电源选型、电力进线方式（主干供电或分支供电）等。这包括计算各个区域的用电需求，如办公区、地下室、厨房、设备用房等。根据这些需求，可以确定所需的总功率和电流容量，此外，还需要考虑未来的扩展需求，以便在需要时能够轻松增加电力供应。一般高层商业办公楼单位面积用电负荷基本上在100～150W/m2。其次，电源线路的设计，需要考虑线路的长度、电压降和安全性，优先采用低烟无卤型电力电缆。线路的长度会影响电能的传输效率和损耗，因此需要选择合适的导线规格和敷设方式。电压降是指电能在传输过程中由于电阻而引起的电压下降，过大的电压降会导致设备无法正常工作。因此，需要在设计中考虑减少电压降的措施，如分散设置多个变电所，供电半径不超过250m。此外，电源线路的安全性也是重要的考虑因素，需要确保线路的绝缘性能和接地措施，以防止电击事故的发生。最后，电源设备的选型，需要考虑设备的可靠性、效率和成本等因素。可靠性是指设备在长时间运行中的稳定性和故障率，选择具有良好声誉和质量保证的设备是至关重要的。效率是指设备将电能转化为实际输出的能力，选择高效率的设备可以减少能源浪费和运营成本。成本是另一个重要的考虑因素，需要在满足需求的前提下选择经济合理的设备[2]，如采用二级能耗以上的变压器。

2.3 插座布置设计

插座布置设计在商业办公大楼内部起着至关重要的作用。为了确保员工能够高效地使用电脑、打印机、手机充电等设备，合理的插座布置是必不可少的。在进行插座布置时，需要充分考虑用电设备的分布和使用频率，以确保供电充足并保证用电安全。首先，插座布置应该根据用电设备的分布进行规划。在商业办公大楼中，通常会有多个办公室和工作区域，每个区域都有不同的用电需求。因此，插座的布置应该根据各个区域的用电设备数量和类型来确定。例如，如果某个区域有大量的电脑设备，那么就需要在该区域设置更多的插座，以满足员工的电脑使用需求。其次，插座布置还需要考虑用电设备的频率。一些设备可能需要经常使用，而另一些设备可能只是偶尔使用。因此，在插座布置时，应该将高频使用的设备放置在易于接近的位置，并设置足够的插座数量，以避免插座不足的情况发生。同时，对于低频使用的设备，可以适当减少插座的数量，以节省空间和成本。此外，插座布置还需要考虑到用电安全。商业办公大楼通常有大量的人员流动，因此插座的布置应该避免出现过多的电线交叉和拥挤的情况。电线的走向应该清晰可见，并且应该设置合适的电源保护装置，以防止电器故障或电路短路引发火灾或其他安全事故。最后，插座布置还应该考虑未来的扩展需求。商业办公大楼可能会随着时间的推移而进行扩建或改造，因此在插座布置时应该留出一定的余地，以便将来增加插座数量或调整插座位置。这样可以确保插座布置的灵活性和可持续性。一般办公室按每20m2一个插座回路进行设计布置。

2.4 安全系统设计

2.4.1 火灾报警系统

在电力安全系统设计中，火灾报警系统是至关重要的一部分，通过安装火灾探测器、烟雾传感器等设备，可以实时监测电力设施周围的环境状况。在实际应用中，火灾报警系统应根据建筑物的结构特点和使用功能进行合理布局和配置。例如，可以将火灾报警系统布置在每层楼的走廊和楼梯间；或者，将火灾报警系统布置在各个办公区域的走廊和楼梯间。同时，火灾报警系统还可以与消防设备联动，如自动喷水灭火系统、气体灭火系统等进行联动，实现快速、有效的火灾扑救[3]。

2.4.2 应急疏散照明系统

应急疏散照明系统是为了确保在电力设施发生火灾或其他紧急情况时，人员能够迅速、安全地撤离现场而设置的。该系统主要包括应急照明灯具、应急电源、疏散指示标志等设备的布置及布线。当火灾报警系统启动时，紧急疏散照明系统会自动切换至应急电源供电，为人员提供足够的照明条件，帮助他们沿着预定的疏散路线迅速撤离。而疏散指示标志可以指引人员找到最近的安全出口，避免因恐慌而导致的拥堵和踩踏事故。一般来说，高层建筑会采用集中式控制型智能疏散指示系统，通过系统分析对疏散的方向进行调整，指导人员疏散，满足本项目大空间疏散要求，以防止人群盲目冲向火灾区域的情况发生。同时，考虑到空间的大小及高度，分别采用大中小型疏散指示标志及间隔距离。

2.4.3 监控系统

电力监控系统是电力安全系统设计中的一个重要组成部分。通过对高低压柜电力设施的实时监控，可以及时发现潜在的安全隐患，为管理人员提供第一手的现场信息。视频安防监控系统通常包括视频监控、入侵报警、环境监测等多种功能。视频监控可以实时查看电力设施的运行状况，发现异常情况；入侵报警则可以在有人非法进入电力设施时发出警报；环境监测则可以实时监测电力设施周围的温度、湿度、烟雾等环境参数，确保其处于安全范围内。

2.4.4 接地安全保护设置

接地安全保护设置是为了确保电力设施在发生故障时，能够将故障电流有效地引入地面，从而保护人员和设备的安全。接地安全保护设置主要包括接地线、接地极、接地电阻等部分。接地线是电力设施与地面连接的导线，通常采用铜质或铝质材料；接地极则是接地线的接地端，通常采用钢管或钢筋等材料；接地电阻则是衡量接地效果的重要参数，通常要求接地电阻小于规定的标准值。通过合理的接地安全保护设置，可以有效降低电力设施发生故障时的触电风险，保障人员和设备的安全。①接地系统的设计是接地安全保护的基础。设计时需要考虑到建筑物的结构、电气设备的布局以及接地电阻等因素，以确保接地系统的有效性和安全性。②设计师需要对接地电阻进行计算，通过根据建筑物高度、土壤电阻率以及接地体材料等因素，计算出合适的接地电阻值。③接地线是将电气设备的金属外壳与地面连接的重要媒介，设计时需要考虑到接地线的路径、长度以及材料等因素，以确保接地线的有效性和安全性。④接地保护装置是实现接地安全保护的重要设备。设计时需要根据电气设备的电压等级、电流容量以及工作环境等因素，选择合适的接地保护装置[4]。⑤针对高层办公建筑玻璃多数采用玻璃幕墙的情况，在设计时应考虑预留设置多个接地端子，以供外墙幕墙构件接地连接建筑接地网。

2.5 独立双电源系统设计

在高层商业办公建筑中，为了确保电力供应的可靠性，设计师可以考虑独立双母线系统分别对单双层供电的设计。这种设计通过构建两个独立的母线供电系统，可以在一个母线系统出现故障时，临时接入另一个母线系统，以保证供电的连续性。通常情况下，当使用集合供电系统时，会将电源系统划分为多部分；而当使用散开式供电系统时，需要为每个单独线路配置一套电源与配电箱。这样可以确保每个线路都有自己独立的供电来源，从而提高供电系统的可靠性。独立双母线电源系统的设计还可以提供更高的灵活性和可扩展性。例如，如果某个楼层的用电需求增加，可以简单地从原有母线插接增加该楼层的供电线路和配电箱，而不需要对整个供电系统进行大规模的改造。甚至可以从另外一条母线进行取电。

3 高层商业办公大楼建筑电气设计需遵守的标准和规范

在进行商业办公大楼的电气设计时，需要严格遵守相关的标准和规范，包括国家建筑电气设计规范、防火安全规范等，以此确保电气设计符合法律法规的要求，从而保证电气系统的合法性和可靠性。首先，国家建筑电气设计规范是设计过程中必须遵循的重要依据。这些规范涵盖了电气系统的设计原则、设备选型、布线方式等方面的要求。通过遵守这些规范，可以确保电气系统的设计符合国家的技术水平和安全要求，从而提高整个建筑物的用电安全性。其次，防火安全规范是电气设计中必须考虑的重要因素。商业办公大楼作为一个人员密集的场所，火灾风险较高。因此，在设计电气系统时，需要采取一系列的防火措施，如合理布置电线电缆、设置消防电源、安装火灾报警系统等，从而在发生火灾时能够及时切断电源，减少火灾蔓延的风险，保障人员的生命安全。此外，还需要考虑到电气系统的可靠性。在商业办公大楼中，电力供应的稳定性对于正常的工作和运营至关重要。因此，在设计电气系统时，需要选择合适的设备和材料，确保其能够在长期使用中保持良好的性能和稳定性。同时，合理规划电气系统的布局，避免电线交叉、过载等问题，以提高整个系统的可靠性[5]。

4 结语

综上所述，通过从照明系统、电力供应、插座布置、安全系统、独立双电源系统、标准和规范等方面，对高层商业办公大楼的建筑电气设计进行深入研究，可以更好地理解和掌握建筑电气设计的注重点和方法，这不仅有助于提高大楼的使用效率和安全性，还为相关领域的实践与发展提供了重要的推动力，同时，对高层商业办公大楼建筑的电气发展有着积极的深远意义。