现代高层建筑电气设计方案

摘 要:随着经济的发展,现代高层建筑发展了许多强大的功能,同时对电气设计也提出了更高的要求.本文主要讲述现代高层建筑电气设计方案的主要内容以及需要注意的问题.

关 键 词:高层建筑电气设计安全节能

一、高层建筑电气设计的特点

1.高层建筑的特点

建筑面积大、高度高.现阶段的高层建筑一般达到几万到几十万平米.由于建筑面积大,为减少占地面积,大型建筑物都必须向空中发展,因此建筑的高度也不断刷新纪录.

地下层功能复杂.考虑到实用、安全、结构等因素,高层建筑都设有若干的地下层,并且发挥着越来越重要的作用,例如地下停车库、变电所等.

2.高层建筑电气专业的特点

用电设备种类繁多.高层建筑中用电设备包括电气照明设备、电梯设备、给排水设备、生活水泵、制冷设备、锅炉房用设备、空调系统用电设备和消防设备等.

耗电量大.由于用途不同,高层建筑用电量也有一些差别,但总体而言,耗电量非常巨大.

供电可靠性要求高.根据《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑电气设计规范》的要求,消防用电、应急照明、主要通道照明、客梯电力、变频调速生活水泵等设备在设计时都需要由两个独立的电源供电.

二、高层建筑电气设计的主要因素和内容

电气设计中的强电部分主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统和导线电缆敷设、防雷与接地、火灭自动报警系统等,这一部分设计的基本要求是安全性、可靠性和灵活性.

高低压配电的系统设计.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,在一些重要的建筑(一级负荷)还须装设应急备用柴油发电机组,要求在15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.国内高层建筑现阶段都采用两路独立10kV高压电源来同时供电的,一般采用单母线分段,自动切换,互为备用.计费方式则采用高供高计,但是在低压一侧,也安装电度表.而低压系统和低压干线配电方式则基本上采用放射式的系统.

变电所位置的确定.现代高层建筑用电量相当的大,确定变电所的位置时,应尽量使高压深入负荷的中心,这对节约电能和提高供电的质量都有非常重要的意义.所以一般都将变电所设置在主楼地下层,在选择高压开关柜时应注意,按规定不宜用油开关,应根据高层建筑地下室的标准,选用有“五防”功能的真空开关或手车式高压开关柜.在选择电力变压器时应注意,根据防火要求,主楼内不允许设大容量油浸电力的变压器.

低压配电屏设计.现代高层建筑主要使用的低压配电屏结构有抽屉式和固定式两种,国外一般都选用抽屉式,特别是大容量出线,做成手车式.而应急的备用发电机组,大多采用柴油的发电机组来做应急备用电源.而近年来,国外高层建筑已经开始采用燃汽轮发电机.这种发电机体积小、质量轻、反应快速.

电气照明设计.包括光源选择、照度计算、灯具造型、灯具布置、眩光控制及调光控制与照明的配电线路的敷设等等.照明的设计与建筑的装饰有着密切的关系,二者应该相互配合,尽量在使用功能和艺术意境求得统一.同时,注意选用高光效电的光源,这样可以取得明显的节能效果.

防雷与接地设计.现代的高层的建筑防雷分为建筑物外部防雷和内部防雷两部分.外部防雷设计,防直击雷主采用避雷针、避雷带(网)和金属屋面作为接闪器,防侧击雷主要采用避雷环的做法.内部防雷设计,主要采用设置等电位联结、在低压进线处装设电涌保护器(SPD)的方式防雷电感应及雷电波侵入.现代的高层的建筑防雷接地、电气的设备保护接地,一般整合在一起,采用基础内钢筋作接地装置,如接地电阻不能满足要求则应加设人工接地装置.

电梯设计,电梯控制设备由制造厂成套供应,电气设计只需为电梯及其辅助设备提供电源.按照《供配电系统设计规范》和《高层民用建筑设计防火规范》的规定,高层建筑电梯均为二级负荷,重要的为一级负荷.一级负荷电梯的供电电源应有两个电源,供电采用两个电源送至最末一级配电装置处,并自动切换,为一级负荷供电的回路应专用,不应接入其它级别的负荷,二级负荷电梯的供电电源宜有两个电源(或两个回路),供电可采用两个回路送至最末一级配电装置处,并自动切换.

火灭自动报警系统设计,现代高层建筑的火灾自动报警系统,包括:消防控制室、报警设备、传输线路和联动控制设备四个部分.消防控制室内配有火灾报警控制器、总线联动控制盘、多线联动控制盘、消防总机、火灾广播等设备.报警设备包括探测器、消火栓按钮、手动火灾报警按钮、水流指示器和湿式报警阀等.联动控制设备包括消防水泵、喷淋泵、正压送风机、防排烟风机等.

随着建筑智能化水平的不断提高,高层建筑电气设计增加了很多弱电部分系统,包括数字电视系统、综合布线系统、背景音乐系统,保安监控系统,电脑的管理系统等.弱电设备占基建投资比率越来越高,所以设计好弱电各个系统,对于节约投资、提高智能化水平都有非常重要的意义.

总之对于一个建筑来讲,电气设计的好坏直接影响到本建筑的安全质量、使用功能、装饰效果和建造成本.以上只是讨论了高层建筑电气设计大系统方面的一些情况,在实际细节的设计中还有许多值得关注的问题.

三、高层建筑电气设计需要注意的问题

由于社会人口膨胀和用地紧张,高层建筑越来越多,其高容积率也逐渐被大家认可.然而,高层建筑电气设计的质量保证却是非常重要而复杂的一个问题,需要从安全性、适用性、可靠性、经济性等多方面进行考虑.

首先,高层建筑电气设计必须在正常情况和停电火灾等特殊情况下,保证人员和建筑物安全.其次,电气设计在满足使用要求和规范的前提下,要减化供配电系统的结构,从而减少设备的数量和容量,便于操作和维修.最后,设计时确定合理的负荷等级,缩短停电的时间及次数,减少故障.

另外,由于工业发展和能耗浪费严重等原因,节能原则成为近来高层建筑电气设计最为关注的一个新问题.节能应从节省无谓消耗能量着手,减少与发挥建筑物功能无关的能源消耗,同时必须满足建筑物的照明正常、舒适卫生、运输通道畅通无阻及某些建筑的特殊要求.

四、总结

随着经济和科技的飞速发展,集住宅、办公室、旅馆、超级市场、医院、餐厅、文化和体育等各项必需设施为一体的高层建筑,已遍布世界各大城市和游览胜地,这也是高层建筑发展的趋向.由于高层建筑快速发展,用电量越来越多,其电气设计显得越来越重要了,只有做到充分了解高层建筑用电特点和主要设计内容,才可能做好电气设计工作.