章華利（中國中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，安徽　合肥　230000）

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超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析

章華利（中國中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，安徽合肥230000）

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建筑建設(shè)技術(shù)水平不斷提升的形勢下，我國超高層建筑逐漸增多，其質(zhì)量也成為了人們重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。超高層建筑設(shè)計(jì)對建筑質(zhì)量具有重要影響，而電氣設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)中的重要部分，因而，需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)重視，對其關(guān)鍵技術(shù)充分掌控。本文就超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡單分析。

超高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

前言

超高層建筑是指超出100m高度范圍的民用建筑，引起層數(shù)較多、人員眾多，因而在火災(zāi)的防范和撲救方面，難度系數(shù)較高。這就需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的充分掌控及合理運(yùn)用，并按照國家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化高層建筑電氣設(shè)計(jì)，以提升建筑的安全性、可靠性，維護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全。

1　超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究重要性

我國在1976年在廣州建成了國內(nèi)第一棟超高層建筑——廣州白云賓館［1］。該建筑高度為112m，共33層，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)第一高樓。近幾年，隨著建筑行業(yè)的進(jìn)步和相關(guān)技術(shù)、材料的不斷優(yōu)化，我國的超高層建筑逐漸增多（如圖1）。且其功能較為綜合，包括酒店、金融等多種業(yè)態(tài)。

電氣設(shè)備在超高層建筑中應(yīng)用較多，設(shè)計(jì)難度較大，隨著建筑數(shù)量的增多和高度的不斷增長，建筑設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)計(jì)的要求日益提高。因而，為了保證建筑質(zhì)量，提升建筑安全性、可靠性，必須要加強(qiáng)對電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究，提高技術(shù)水平，以保障超高層建筑的使用安全。

圖1　國內(nèi)超高層建筑項(xiàng)目示例

2　超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析

2.1超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中負(fù)荷分級技術(shù)

超高層建筑在使用過程中，具有人員數(shù)量較多、火災(zāi)防范難度大、疏散困難等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)針對用戶需求和用電負(fù)荷的不同，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，對用電負(fù)荷進(jìn)行合理分級（如表1）。

表1　超高層建筑主要用電負(fù)荷分級

在這一過程中，設(shè)計(jì)人員需要注重注意兩點(diǎn)：①將消防負(fù)荷按照特一級負(fù)荷要求供電；②航空障礙燈電源也需要按照消防負(fù)荷供電要求進(jìn)行供電。

2.2超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中配電站及避難層設(shè)計(jì)技術(shù)

超高層建筑的最大特點(diǎn)就是建筑高度高［2］。這也使設(shè)計(jì)人員必須在電氣設(shè)計(jì)中對供電半徑進(jìn)行充分考慮。一般情況下，低壓出線柜到末端配電箱線路最適宜的供電半徑應(yīng)在120m之內(nèi)，低壓供電線路的總長度應(yīng)根據(jù)超高層建筑總電壓將5%以內(nèi)的要求進(jìn)行確定。同時(shí)，應(yīng)在變配電站的設(shè)計(jì)中采用分區(qū)設(shè)置的形式，根據(jù)不同用電負(fù)荷的分布情況，將建筑劃分成不同的功能區(qū)，在各個(gè)功能區(qū)中分別設(shè)置變配電站。例如超高區(qū)負(fù)荷中心、地下區(qū)負(fù)荷中心、低中區(qū)負(fù)荷中心、中高區(qū)負(fù)荷中心等。另外，高壓的配電室通常都會(huì)設(shè)置在超高層建筑的底層，也可以設(shè)置獨(dú)立變電站［3］。為節(jié)省資源，可以設(shè)置緊湊型組合式變電站，并盡可能的縮短變壓器與10kV高壓開關(guān)柜以及0.4kV低壓開關(guān)柜之間的距離。分配電站的設(shè)置應(yīng)按照超高層建筑負(fù)荷情況分析，一般設(shè)置在避難層、冷凍機(jī)房周邊以及頂層。

在避難層設(shè)計(jì)上，超高層建筑第一個(gè)避難層樓面應(yīng)與救援場地地面高度不超出50m，且每一個(gè)避難層與前一個(gè)避難層之間的高度都不應(yīng)超出50m。同時(shí)，所有避難層的交直流電源都應(yīng)單獨(dú)供給，且在末端互投，電纜豎井則需要采取錯(cuò)位設(shè)置的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)急電源設(shè)計(jì)技術(shù)

超高層建筑供電電源設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵循 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用雙重電源供電方式，至少使用兩個(gè)電源，并切斷或是減弱兩個(gè)電源之間的聯(lián)系，以保證在一個(gè)電源斷電后，剩下的電源依舊能夠正常供電。例如直接從兩個(gè)不同的電網(wǎng)中選擇電源，或是將同一電網(wǎng)的兩個(gè)電源設(shè)置成電氣距離較遠(yuǎn)的狀態(tài)。

同時(shí)，由于應(yīng)急電源設(shè)計(jì)中存在超高層建筑用電負(fù)荷量大，一旦斷電要求持續(xù)供電的時(shí)間長等問題，因而要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)避免使用天然氣、煤油等作為發(fā)電機(jī)的發(fā)發(fā)電能源，采用柴油發(fā)電機(jī)組。應(yīng)急照明、電子信息系統(tǒng)機(jī)房、消防用電的應(yīng)急電源，也應(yīng)選用同樣的發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)組的接地方式應(yīng)與市電系統(tǒng)相同，且綜合考慮其油管的總?cè)萘康膯栴}，以保證配置的科學(xué)合理。保證在城市電網(wǎng)癱瘓時(shí)，超高層建筑依然能夠?qū)崿F(xiàn)基本運(yùn)營。另外，還需設(shè)施應(yīng)急電源裝置EPS、不間斷電源裝置UPS等作為第四電源，以滿足用電需求。

2.4超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

在避難層，疏散照明的地面平均水平照度值應(yīng)在3lx以上。而在避難走道的地面平均水平照度值應(yīng)在5lx以上，垂直疏散區(qū)域按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于一些具有特殊要求的超高層應(yīng)急照明設(shè)計(jì)，其避難區(qū)、疏散走道及樓梯間的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在10lx以上，其他區(qū)域也應(yīng)在5lx以上。對于一些100m以上高度的民用建筑，疏散照明備用電源可保持連續(xù)供電的時(shí)間至少為1.5h。

其中，應(yīng)重點(diǎn)注意大型商業(yè)的應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，備用照明應(yīng)按一級負(fù)荷供電，營業(yè)廳也是按照同樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。若是設(shè)有停機(jī)坪，的需要在其四周都設(shè)置應(yīng)急照明。

2.5超高層建筑電氣設(shè)計(jì)防災(zāi)技術(shù)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，除了溜冰場、游泳池外，在超高層建筑中的每一功能分區(qū)都需要設(shè)置這一自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)，每一個(gè)避難層都需要設(shè)置火災(zāi)應(yīng)急廣播，且每一個(gè)廣播都是獨(dú)立設(shè)置，保證其既能夠接收到有線信號，也能夠接收到無線信號，以保證在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，避難層內(nèi)人員可以及時(shí)接收到消防控制中心發(fā)出的信息。在每一個(gè)避難層，也需要安裝呼救通信，同樣保證其能夠發(fā)出有線與無線兩種信號，以確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，避難層內(nèi)人員能夠與消防控制中心進(jìn)行良好溝通。消防控制主中心應(yīng)設(shè)置在超高層建筑的第一層或是地下一層，中心工作人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)對建筑各個(gè)部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提升火災(zāi)防范的安全性。除了常規(guī)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)外，還需要設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、煙霧探測系統(tǒng)等，并在樓梯間出入口處設(shè)置應(yīng)急照明系統(tǒng)和明顯指示標(biāo)志，以幫助人員疏散、逃生。

隨著智能化系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用，在火災(zāi)預(yù)警防范系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的智能系統(tǒng)。例如應(yīng)急照明智能疏散逃生系統(tǒng)。由于超高層建筑中人員眾多，因而為了達(dá)到安全、快速逃生的目的，在日后的防災(zāi)系統(tǒng)中，也應(yīng)積極引入智能化動(dòng)態(tài)疏散理念，保證能夠獲取即時(shí)火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)際情況，并對疏散路徑進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以便更好的解決安全快速疏散問題。

2.6超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的智能系統(tǒng)

超高層建筑智能化系統(tǒng)十分復(fù)雜，功能要求非常完備［3］。主要包括通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線信號增強(qiáng)系統(tǒng)、多媒體數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)集成、出入口控制系統(tǒng)等。其應(yīng)用十分復(fù)雜，因而在設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)人員充分考慮其合理配置。并在日后的開發(fā)和應(yīng)用中，遵循節(jié)能、綠色環(huán)保的而原則，運(yùn)用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，。采用電氣環(huán)保技術(shù)，最大限度的節(jié)省能源，保證綠色環(huán)保，為人們提供健康、高效的使用空間。

2.7超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中電壓設(shè)計(jì)技術(shù)

功能用途不同，所需的電壓也不同，因而，在電氣設(shè)計(jì)中電壓的選擇，應(yīng)根據(jù)超高層建筑功能的不同進(jìn)行科學(xué)分析，合理明確變壓器總裝機(jī)容量。通常來說，在超高層建筑的總用電負(fù)荷中，一級負(fù)荷和二級負(fù)荷會(huì)占據(jù)較大的比例，單位符合功率通常在100～130VA/m2。超高層建筑規(guī)模較大，用電量也相對較大，而單路電壓線路供電能力難以滿足其需求，因而需要使用多個(gè)供電電源。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還需通過與建筑所處區(qū)域的供電局進(jìn)行溝通，了解能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目提供的電源電源電壓等級，進(jìn)行全方位的考慮，科學(xué)選用電壓。

3　結(jié)論

超高層建筑電氣設(shè)計(jì)與一般的建筑區(qū)別較大，且設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。需要設(shè)計(jì)人員充分意識到電氣設(shè)計(jì)的重要性，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格遵循安全性以及節(jié)能環(huán)保原則，根據(jù)超高層建筑的實(shí)際情況合理制定設(shè)計(jì)方案，以保證建筑使用性能得到良好發(fā)揮，保障建筑安全性、可靠性。

［1］孔 嵩.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析［J］.建筑電氣，2015，5（5）：39～44.

［2］李 銳.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.山西建筑，2015，11 （33）：147～149.

［3］范玉山.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.江西建材，2016，2 （2）：22～24.

2016-4-1

TU976.1

A

2095-2066（2016）12-0182-02