高層建筑電氣設計與注意事項探究

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摘要：隨著城市化進程的加快，高層建筑的數量與建設規模逐年增加和擴大，其建設質量與安全性能受到了人們的廣泛關注，尤其是在建筑電氣設計方面。本文結合高層建筑電氣設計的原則以及高層建筑電氣設計的主要內容，對高層建筑設備電氣設計的注意事項進行了分析，旨在提高高層建筑電氣設計質量，為相關從業者提供參考。

關鍵詞：高層建筑；電氣安裝；注意事項

高層建筑內部能耗通常較高,而提高其電氣設計水平,可在一定程度上減少能源浪費。對此,在進行高層建筑電氣設計時,設計人員需掌握高層建筑電氣設計原則、高層建筑電氣設計的主要內容,以及高層建筑電氣設計的注意事項,從而保證高層建筑電氣設計質量。

1高層建筑電氣設計的原則

1.1靈活性原則

在高層建筑電氣設計過程中,設計人員需要結合各類用電設備的負荷等級,靈活設計電氣線路,進而保證穩定、安全、連續供電。主干線的設計要盡量簡化,以避免多余電氣設備的接入。這樣,一旦主干線需要增加、切除裝置設備或電氣線路,設計人員可以靈活應對,工作效率和施工質量都能得到有效保障。同時,如果電氣線路出現問題,值班人員就能夠通過監控系統第一時間發現問題,并能及時做出處理,進而保證電氣線路運行的穩定性和安全性。

1.2規范性原則

高層建筑電氣設計流程必須符合我國電氣設計規范的相關要求,例如《民用建筑電氣設計規范》《住宅建筑電氣設計規范》等。也就是說,設計人員應嚴格依照相關設計規范開展設計工作,以避免設計內容偏離行業標準而造成后期工程的頻繁變更或返工。同時,施工單位制定的電氣施工相關文件也需要符合國家標準,確保電氣施工流程的正規、合理。

1.3節能性原則

高層建筑由于功能類型較多,所以能源消耗量較大。因此,在高層建筑電氣設計環節,設計人員應遵循節能性原則。例如在照明方面,設計人員可通過控制照明設備的亮度、色溫和顯色指數等來實現節能目標,進而減少能源消耗,提高住戶使用的舒適度。設計人員還應深入挖掘高層建筑中節能設計的可能性,并結合實際情況采取相應的節能措施。例如,當變壓器的功率出現損耗時,電氣線路上的有功損耗都屬于無用損耗,因此設計人員可以通過降低電氣線路中的無用損耗來達到節能目的。此外,在電負荷較大的設備中,設計人員需利用先進技術來減小其電負荷,有效降低設備能耗。[1]

2高層建筑電氣設計的主要內容

2.1科學計算電力負荷

在高層建筑中,電力負荷參數是供電環節設計需要參考的重要依據,該參數的取值影響供電質量。因此,設計人員在計算電力負荷時,需確保電力負荷參數的準確性,否則會影響到電氣設備的正常運行。在一般情況下,電力負荷數值的計算方法有負荷密度法和需要系數法。其中,負荷密度法是根據供電范圍內不同功能地區占地面積及相應的用電負荷密度或年用電量密度,測算預測期用電負荷或年用電量的一種方法；需要系數法是用設備功率乘以需要系數和同時系數,直接求出計算用電負荷的一種方法（詳見中國電力出版社最新版《工業與民用配電設計手冊》）。

2.2合理布設配電系統

在對高層建筑進行電氣設計時,設計人員需考慮配電系統的構成。配電系統包括高壓配電系統、中壓配電系統和低壓配電系統。根據《城市電力網規劃設計導則》的規定,35kV、63kV、110kV為高壓配電系統,10kV、6kV為中壓配電系統,380V、220V為低壓配電系統。其中,高壓配電系統由兩路獨立的10kV供電電源或一路10kV供電電源與一路柴油發電機組構成。為保證配電的效率與安全穩定,設計人員在電氣設計環節,應將單臺變壓器的容量控制在1250kV·A以下,使得變壓器可以在正常狀態下（75%≤荷載率≤85%）運作。同時,設計人員可在配電室中設置聯絡開關,以確保變壓器能夠正常運行,進而能夠對低壓情況下重要用電負荷及消防負荷進行合理分配。此外,設計人員還可通過設置能耗監控系統,對用電負荷進行監控與計量。

2.3全面優化電氣照明設計

高層建筑的電氣照明設計,通常包含燈具的造型設計、擺放布置、照度及光源數量等內容。建筑裝飾通常涉及照明設計,在設計過程中,設計人員需要結合裝飾要求,合理布置照明設備,同時要融入相應的藝術設計,以實現審美功能與實用功能的統一。設計人員通常會選用傳感器、光敏元件、定時器等智能照明設備,以實現自動控制照明。此外,高層建筑的電氣照明設計還包括各類設備用房照明、應急疏散指示照明等。對于變配電室、發電機房、生活水泵房、防排煙風機房等場所,為了保證其在發生火災時能正常運轉,設計人員應設置備用照明,備用照明的最低照度不應低于正常照明的照度；對于樓梯間及其前室、電梯前室、疏散走廊、疏散門、門廳、地下車庫、超過200m2的大開間等場所,為確保正常照明熄滅后人員能夠找到安全出口,設計人員應設置應急、疏散照明。在實際設計時,電氣照明設計除了要滿足照度要求外,還需考慮安裝線路的選擇及防火要求。如圖1所示,消防應急照明和疏散指示系統圖中的信號線和電源線線纜均為低煙無鹵耐火型,穿鋼管共管敷設。

2.4積極做好消防設計

對于高層建筑而言,由于外部消防救援的救援高度十分有限,所以一旦高層建筑發生火災,將會造成較大的經濟損失,甚至造成人員傷亡。因此,設計人員要加強高層建筑內部的消防設計,提高消防水平,以應對突發火災的威脅。隨著科技的發展,設計人員可針對高層建筑建立火災自動報警系統,從而及時發現和控制建筑內部的火情,以避免人員傷亡、降低經濟損失。火災自動報警系統通常由火災探測器、消防控制器（分區）、消防控制中心、應急照明控制主機、消防風機、自動灑水裝置以及自動化氣體噴射裝置聯合作業,主要用于消防用電設備電源監控、非消防設備電源監控、防火門監控等。其中,火災探測器可以探測到火災信號,并能夠將火災信號轉換為電信號,電信號會傳輸到分區報警器或消防控制中心；相關工作人員可以根據電信號判斷火災位置,并對著火區域進行封閉和隔離；火災會觸發聲光報警器,住戶可以根據消防廣播及時進行轉移和疏散。這些預警機制不僅能夠提升消防指揮和監控中心的聯合工作質量,還可以有效減少人員及財產損失。

2.5優選變電站的位置

高層建筑的變電站通常設置在負荷中心區域,以確保變電站的供電半徑可以有效覆蓋相應的供電設施。配電房的建設位置應盡可能選擇污染低、灰塵少、比較干燥且周圍沒有腐蝕性氣體的區域。變電站的建設位置選擇完畢后,技術人員需要對變配電房進行防潮及屏蔽處理,進而最大化地降低濕氣對變配電房造成的影響。變配電房應設置相應的防火墻、防火門及氣體滅火系統裝置,以最大限度地降低安全隱患的出現概率。目前,變配電房出現故障的原因主要是防水措施做得不夠好,以致變配電房內部積水嚴重、濕氣過大,進而造成電器元件腐蝕和線路短路,增加火災的發生概率。[2]

2.6做好接地設計與防雷設計

由于高度較高,高層建筑極易受到雷電的影響。因此,為了減少雷電對高層建筑造成損害,設計人員在進行高層建筑電氣設計時,應結合建筑實際情況,做好接地設計與防雷設計工作。設計人員通常采用在建筑屋面連接閃網等傳統避雷方式來預防雷電,而隨著技術的發展,放射性避雷設備、消雷器等防雷裝置在高層建筑中的應用越來越廣泛,避雷效果更加顯著。[3]高層建筑防側擊雷也非常重要,設計人員應在每層設置均壓環,并將其與避雷引下線焊接在一起,以避免側擊雷對建筑物及內部人員造成傷害。用電設備從高壓端到最末端配電裝置應設置一、二、三級浪涌保護裝置,用來保護用電設備免受浪涌電流的影響。設計人員可利用建筑物樁基礎作為接地體,將基礎底板上下兩層主筋沿建筑物外圈焊接成環形,并將主軸線上的基礎梁及結構底板上下兩層主筋相互焊接成網作為接地體。另外,均壓環、避雷引下線、接地體、室內各種接地設備等均需進行可靠焊接,以形成閉合網,且應設置接地電阻測試點（不少于4處）。

3高層建筑電氣設計的注意事項

由于高層建筑的照明及空調負荷大、電梯等運輸設備多、給排水設備多,所以用電量非常大。因此,為確保電氣設備及裝置的安全穩定運行,設計人員應對照明負荷和動力負荷進行獨立配電設計,單獨設置配電干線。在動力負荷方面,設計人員可以采取放射方式進行配電；在照明負荷方面,設計人員可以采取母線槽電纜敷設方式或預分支電纜敷設方式進行配電。在設計過程中,設計人員應嚴格進行消防與非消防的防火分區：不同防火分區內的消防不共用干線；防火分區內消防動力與照明（備用照明與應急疏散指示照明）不共用干線；強電消防與非消防干線不用同一橋架敷設,進而確保管線的運作穩定、安全、可靠。在配電線路選擇方面,消防負荷應選擇礦物絕緣、耐火低煙無鹵電纜及導線,非消防負荷可選擇低煙無鹵電纜及導線。設計人員應充分運用網絡技術,將空調用電設備與監控系統相結合,以監控用電設備的電力損耗,進而最大限度地降低空調能耗。不同樓層之間的空調管線需進行防震處理,以實現建筑伸縮縫和沉降縫的有效貫通,進而達到一定的耐震性。

4結語

綜上所述,隨著高層建筑的建設規模擴大,其電氣設計的技術水平也應相應提高。高層建筑的電氣設計需符合我國建筑電氣設計規范標準,設計人員應充分結合建筑實際情況與建設方要求,明確掌握電氣設計的原則與要點,以保證高層建筑的電氣運作的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1]鄧偉,魏蒙希.三維軟件在電氣安裝設計中的應用[J].電工技術,2021(12).

[2]施韜.論建筑電氣工程設計安裝中存在的問題分析及對策[J].農家參謀,2020(21).

[3]司全龍.建筑電氣設計中的低壓安裝技術辦法[J].江西建材,2021(04).

作者:齊龍君 單位:湖南湘楚鴻飛建筑設計有限公司