李鵬

吉林北銀規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 吉林 長(zhǎng)春 130000

引言

可靠的電氣設(shè)計(jì)能夠保障建筑使用者的生命和財(cái)產(chǎn)安全，也是提高建筑價(jià)值的重要因素。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)者、工程建設(shè)參與者需要從國(guó)家規(guī)范、圖集中汲取更多寶貴的知識(shí)。

1 高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的基本概述

高層建筑電氣設(shè)計(jì)工作直接關(guān)系到各類電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和后期使用和維護(hù)，也同樣影響用戶舒適度以及對(duì)建筑的整體滿意度。近些年，高層建筑內(nèi)部電氣系統(tǒng)涉及的電氣設(shè)備繁多，供配電、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制、防排煙、消防給水等各系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)也愈發(fā)緊密，繁多的設(shè)備種類與使用功能場(chǎng)景所需要的負(fù)荷等級(jí)的要求也存在較大差異，但無論是消防負(fù)荷的一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷，還是非消防的一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷，均需要設(shè)置備用電源，保證在市電電源故障或停電情況下，備用電源能夠正常使用，保障高層建筑內(nèi)的電氣設(shè)備供電可靠、有效運(yùn)行[1]。

2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的梳理

高層建筑電氣設(shè)計(jì)過程中負(fù)荷種類繁多更應(yīng)注意負(fù)荷等級(jí)的劃分，配電系統(tǒng)除此之外有豎向系統(tǒng)的繪制，配電系統(tǒng)方案的選取，大量的負(fù)荷容量統(tǒng)計(jì)及負(fù)荷計(jì)算以及平面圖干線的、點(diǎn)位、配電室、電井大樣圖的繪制等。照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中照明平面圖的繪制包括燈具的選取、照明平面的繪制和大量的照度計(jì)算。此外，建筑應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中也要考慮到部分特殊場(chǎng)所的特定需求，如娛樂場(chǎng)所以及老年人照料設(shè)施等場(chǎng)所，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還需考量特殊空間使用者的服務(wù)特性。

2.2 注重經(jīng)濟(jì)節(jié)能

首先，建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)該注重節(jié)能環(huán)保。高層建筑電氣設(shè)備數(shù)量繁多，種類、功能更是多樣，導(dǎo)致大量的電氣設(shè)備在使用環(huán)節(jié)將會(huì)消耗大量電能，對(duì)此，在減少能耗方面上，電氣設(shè)備應(yīng)采用高效節(jié)能產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)等設(shè)備能效也要滿足現(xiàn)行節(jié)能評(píng)價(jià)值的規(guī)定。其次，采用能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將動(dòng)力與照明分別掛表進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)。在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，合理設(shè)置變配電室、柴油發(fā)電機(jī)室、配電豎井、配電間的位置，使它們能夠盡可能處于用電負(fù)荷的中心位置，減少線路損失損耗。降低三相低壓配電系統(tǒng)的不平衡度，盡量做到三相平衡。綜上各個(gè)方面，進(jìn)一步凸顯我們建筑電氣設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性。

2.3 注重不同要素相互之間的影響

高層建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)將安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性有效結(jié)合，同步思考三者之間的關(guān)聯(lián)與影響，以科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)這三者的同步提升。對(duì)于高層建筑使用過程而言，無論是何種電氣設(shè)計(jì)方案，都要將安全性放在首位，只有保證高層建筑電氣系統(tǒng)的足夠安全，才能為居住者人身健康負(fù)責(zé)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在安全性與穩(wěn)定性結(jié)合的基礎(chǔ)上，也要考慮到電氣設(shè)備總體經(jīng)濟(jì)性，將電氣設(shè)備使用環(huán)節(jié)的能耗問題考慮其中，認(rèn)證分析電氣設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，規(guī)劃方案是否有效?？傮w而言，高層建筑電氣設(shè)計(jì)工作應(yīng)將安全性與可靠性放在首位，在滿足這兩項(xiàng)基本需求的前提下，盡可能提高電氣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗以及電氣系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)的資金投入[2]。

3 當(dāng)前電氣設(shè)計(jì)工作存在的問題及對(duì)策

3.1 高層建筑中負(fù)荷等級(jí)劃分

以高層民用建筑中的負(fù)荷為例，其中消防負(fù)荷等級(jí)按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016中10.1.1的規(guī)定：一類高層民用建筑的消防用電按照一級(jí)負(fù)荷供電，二類高層民用建筑的消防用電按照二級(jí)負(fù)荷供電。非消防負(fù)荷的負(fù)荷等級(jí)按照《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB51348續(xù)表A規(guī)定：一類高層民用建筑的主要業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電子信息設(shè)備機(jī)房、客梯、排水泵、生活水泵、值班照明、警衛(wèi)照明、障礙照明用電按照一級(jí)負(fù)荷供電。一類高層民用建筑的樓梯間和主要通道的照明用電按照二級(jí)負(fù)荷供電。二類高層民用建筑的主要通道和樓梯間照明、客梯用電、生活水泵、排水泵用電按照二級(jí)負(fù)荷供電。除此之外，還應(yīng)注意按照建筑物的使用性質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充，例如：大中型百貨商店、商場(chǎng)、超市營(yíng)業(yè)廳的空調(diào)用電為二級(jí)負(fù)荷。學(xué)校大型會(huì)堂主要通道照明、乙等會(huì)堂舞臺(tái)電聲設(shè)備和照明用電；學(xué)校學(xué)生宿舍、教學(xué)樓等主要通道照明用電，學(xué)校食堂冷庫及廚房主要設(shè)備用電以及主要操作間、備餐間照明用電為二級(jí)負(fù)荷。避免設(shè)計(jì)遺漏。在續(xù)表A中設(shè)計(jì)者應(yīng)注意當(dāng)各類建筑物與一類、二類高層建筑的用電負(fù)荷級(jí)別以及消防用電負(fù)荷級(jí)別不相同時(shí)，負(fù)荷級(jí)別應(yīng)該按其中的高負(fù)荷要求確定。

3.2 高層建筑低壓配電設(shè)備的選擇

現(xiàn)階段，很多高層建筑的低壓配電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工作者對(duì)于低壓配電系統(tǒng)圖中設(shè)備選擇上應(yīng)注意，例如：柴油發(fā)電機(jī)容量在設(shè)計(jì)中應(yīng)大于1.1倍MAX（消防、非消防工況）計(jì)算容量，在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者往往容易忽略對(duì)其容量進(jìn)行必要的校驗(yàn)。舉例：發(fā)電機(jī)消防工況下最大總負(fù)荷為300kW，非消防工況應(yīng)保障用電的最大總負(fù)荷為350kW，這時(shí)如果不進(jìn)行校驗(yàn)，柴油發(fā)電機(jī)的安裝容量只按照安裝容量的1.1倍選擇，即大于1.1×350KW=385kW，即選擇一臺(tái)450kW的柴油發(fā)電機(jī)，這時(shí)就會(huì)有問題?，F(xiàn)在再來看一下校驗(yàn)后的結(jié)果，比如最大一臺(tái)消防泵的安裝容量為110kW，采用星/三角啟動(dòng)，按15%壓降時(shí)，發(fā)電機(jī)為被啟動(dòng)設(shè)備功率的最小倍數(shù)的2.3倍，柴油發(fā)電機(jī)容量應(yīng)大于等于2.3×110+300-110=443kW，校驗(yàn)后我們應(yīng)選擇500kW的柴油發(fā)電機(jī)才能夠滿足要求，設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)者容易忽視這個(gè)問題需要重視。另外，在柴油發(fā)電機(jī)的選擇上，還應(yīng)注意柴油發(fā)電機(jī)的單臺(tái)容量不宜選擇超過1250kW，容量較大可選擇多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)供電，但并聯(lián)供電給同一系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組不宜超過三臺(tái)800kW。在常用的配電用低壓電器選擇上，設(shè)計(jì)者還應(yīng)注意除滿足標(biāo)稱電壓、頻率、環(huán)境條件和計(jì)算電流要求外，還應(yīng)滿足短路下的通斷能力。一般情況下，開關(guān)額定運(yùn)行短路能力不小于三相短路電流。例如：10/0.4kV變壓器低壓側(cè)母線處三相短路電流可在新版的建筑電氣常用數(shù)據(jù)手冊(cè)中查找，繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求，可靠性即要求保護(hù)裝置動(dòng)作可靠，避免誤動(dòng)和拒動(dòng)，應(yīng)選擇簡(jiǎn)單的保護(hù)方式，設(shè)計(jì)上選用可靠的元器件構(gòu)成簡(jiǎn)單的回路，檢測(cè)調(diào)試、維護(hù)也會(huì)比較方便。選擇性即應(yīng)先由故障電氣設(shè)備或者線路的保護(hù)裝置切掉故障，為了保證選擇性，對(duì)一個(gè)回路的電氣設(shè)備和配電線路的保護(hù)裝置，它的上下級(jí)之間的靈敏性和動(dòng)作時(shí)間也應(yīng)該逐級(jí)相互配合。速動(dòng)性即保護(hù)裝置應(yīng)最快的切除故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，縮小故障影響范圍。繼電保護(hù)對(duì)供電的可靠性起著至關(guān)重要的作用，因此，在設(shè)計(jì)交底時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)節(jié)科學(xué)指導(dǎo)、解決低壓配電系統(tǒng)可靠性的常見問題。

3.3 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

照明設(shè)計(jì)中，高層建筑的功能場(chǎng)所繁多，照度計(jì)算量大，而且照度計(jì)算中對(duì)功率密度值、照度值、眩光的要求以及色溫等指標(biāo)，都需要在電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)予以考量，我們?cè)O(shè)計(jì)者除了按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034各場(chǎng)所規(guī)定的相關(guān)參數(shù)、指標(biāo)的要求外，還應(yīng)根據(jù)相應(yīng)建筑的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，舉例說明：如老年人照料設(shè)施的建筑還應(yīng)按照《老年人照料設(shè)施建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ450現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行，即：?jiǎn)卧鹁訌d的照度要求為200LX，走廊照度值要求為150LX，樓梯間照度值要求為100LX，因此我們?cè)O(shè)計(jì)者注意對(duì)規(guī)范的應(yīng)用和把握。

3.4 防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

高層建筑的高度往往會(huì)達(dá)到數(shù)百米，這就導(dǎo)致其在雷電多發(fā)季節(jié)很容易出現(xiàn)雷擊事故，對(duì)此，設(shè)計(jì)者應(yīng)格外注重防雷設(shè)計(jì)。其中屋面風(fēng)機(jī)、空調(diào)制冷機(jī)組的防雷常常被遺漏，造成雷擊重大隱患。另外，對(duì)于高度超過60m的建筑物，樓梯上部占高度20%并且超過60m的部位還應(yīng)考慮防側(cè)擊，防側(cè)擊相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057相關(guān)要求，避免遺漏。

3.5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為確保建筑內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效控制火情發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要性不言而喻，高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組成也較為復(fù)雜，與設(shè)備專業(yè)聯(lián)系密切，且管線繁多，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作者常常更關(guān)注系統(tǒng)圖部分的繪制和深度考慮，圖紙的平面部分常常因?yàn)閳D面局促等原因，缺少部分系統(tǒng)的平面路由。舉例說明：如在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往在系統(tǒng)圖中表示了非獨(dú)立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器接入電氣火災(zāi)監(jiān)控器，但在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的平面圖中往往找不到對(duì)應(yīng)此系統(tǒng)相關(guān)路由。設(shè)計(jì)者應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注消防泵房、高位消防水箱間、防排煙機(jī)房、電梯機(jī)房、防火門、防火卷簾、擋煙垂壁、配電間、低壓配電室等需要聯(lián)動(dòng)控制較多的場(chǎng)所，逐一系統(tǒng)進(jìn)行梳理，避免遺漏。加強(qiáng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防廣播、消防電話及聯(lián)動(dòng)控制、防火門監(jiān)控、電氣火災(zāi)監(jiān)控、可燃?xì)怏w報(bào)警等各系統(tǒng)平面與系統(tǒng)圖的聯(lián)系。除上述聯(lián)動(dòng)場(chǎng)所部分需要注意外，還應(yīng)熟悉系統(tǒng)的控制流程。舉例說明：《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》圖示中關(guān)于濕式消火栓系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制中，出水干管低壓壓力開關(guān)、高位消防出水管上設(shè)置的流量開關(guān)，應(yīng)有連鎖啟泵線連接到消防泵的控制柜，還應(yīng)該將消火栓泵控制箱的啟動(dòng)、停止按鈕用專用控制線路直接連接到消防控制室的手動(dòng)控制盤。通過梳理發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)對(duì)圖示的理解對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)大有幫助。圖示中關(guān)于布線部分的系統(tǒng)敷設(shè)線路匯總表中還明確：系統(tǒng)供電應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，應(yīng)急照明系統(tǒng)電源線路24V，消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)電源線路24V及報(bào)警總線24V線路可共管，手動(dòng)連鎖專用線路宜單獨(dú)敷設(shè)，連鎖控制線單獨(dú)敷設(shè)，消防應(yīng)急廣播線應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，消防專用電話線應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)。所以，我們可以在設(shè)計(jì)中將布線的線槽隔板分隔上標(biāo)注清楚、明確[3]。

3.6 電井、電間設(shè)備平面布置設(shè)計(jì)

高層建筑中如商業(yè)綜合體，建筑體量大，防火分區(qū)數(shù)量多，電氣豎井大小形狀各異，而且豎井中配電箱數(shù)量較多，配電箱種類包括非消防動(dòng)力配電箱、非消防公共照明配電箱、非消防電表箱、消防雙電源配電箱、消防應(yīng)急照明集中電源等，因此配電箱尺寸高、寬不一，且消防配電線路與其他配電線路敷設(shè)在同一電纜井內(nèi)時(shí)，應(yīng)分別布置在電纜井兩側(cè)的要求，在設(shè)計(jì)中如果不進(jìn)行細(xì)致的電井大樣設(shè)計(jì)，施工時(shí)將會(huì)出現(xiàn)配電箱安裝困難、安裝高度過高、檢修不方便等一系列問題，故在我們?cè)O(shè)計(jì)者應(yīng)在配電箱系統(tǒng)圖中給出配電箱體的合理參考尺寸、并將配電箱的參考尺寸、安裝間距、安裝高度逐一體現(xiàn)到大樣圖當(dāng)中，其中配電箱尺寸和安裝可參考《民用建筑電氣設(shè)計(jì)與施工室內(nèi)布線》08D800-5中的動(dòng)力、照明配電箱（柜）部分，豎井的設(shè)備安裝參考《民用建筑電氣設(shè)計(jì)與施工室內(nèi)布線》08D800-6中的電氣豎井安裝部分，應(yīng)急照明集中電源的尺寸參考《應(yīng)急照明設(shè)計(jì)與安裝》19D702-7中的相關(guān)技術(shù)資料部分。因此，要求我們?cè)O(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)提資前期需要根據(jù)具體工程情況確定其合理面積。

4 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)時(shí)刻關(guān)注設(shè)計(jì)要點(diǎn)與細(xì)節(jié)，以保證高層建筑使用環(huán)節(jié)安全性與可靠性為基本點(diǎn)，注重電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與適應(yīng)性，認(rèn)真分析傳統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的安全隱患與各類質(zhì)量問題，不斷優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)技術(shù)，并對(duì)電氣設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善與創(chuàng)新，進(jìn)而全面推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。