高层建筑电气设计与注意事项探究

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摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑的数量与建设规模逐年增加和扩大，其建设质量与安全性能受到了人们的广泛关注，尤其是在建筑电气设计方面。本文结合高层建筑电气设计的原则以及高层建筑电气设计的主要内容，对高层建筑设备电气设计的注意事项进行了分析，旨在提高高层建筑电气设计质量，为相关从业者提供参考。

关键词：高层建筑；电气安装；注意事项

高层建筑内部能耗通常较高,而提高其电气设计水平,可在一定程度上减少能源浪费。对此,在进行高层建筑电气设计时,设计人员需掌握高层建筑电气设计原则、高层建筑电气设计的主要内容,以及高层建筑电气设计的注意事项,从而保证高层建筑电气设计质量。

1高层建筑电气设计的原则

1.1灵活性原则

在高层建筑电气设计过程中,设计人员需要结合各类用电设备的负荷等级,灵活设计电气线路,进而保证稳定、安全、连续供电。主干线的设计要尽量简化,以避免多余电气设备的接入。这样,一旦主干线需要增加、切除装置设备或电气线路,设计人员可以灵活应对,工作效率和施工质量都能得到有效保障。同时,如果电气线路出现问题,值班人员就能够通过监控系统第一时间发现问题,并能及时做出处理,进而保证电气线路运行的稳定性和安全性。

1.2规范性原则

高层建筑电气设计流程必须符合我国电气设计规范的相关要求,例如《民用建筑电气设计规范》《住宅建筑电气设计规范》等。也就是说,设计人员应严格依照相关设计规范开展设计工作,以避免设计内容偏离行业标准而造成后期工程的频繁变更或返工。同时,施工单位制定的电气施工相关文件也需要符合国家标准,确保电气施工流程的正规、合理。

1.3节能性原则

高层建筑由于功能类型较多,所以能源消耗量较大。因此,在高层建筑电气设计环节,设计人员应遵循节能性原则。例如在照明方面,设计人员可通过控制照明设备的亮度、色温和显色指数等来实现节能目标,进而减少能源消耗,提高住户使用的舒适度。设计人员还应深入挖掘高层建筑中节能设计的可能性,并结合实际情况采取相应的节能措施。例如,当变压器的功率出现损耗时,电气线路上的有功损耗都属于无用损耗,因此设计人员可以通过降低电气线路中的无用损耗来达到节能目的。此外,在电负荷较大的设备中,设计人员需利用先进技术来减小其电负荷,有效降低设备能耗。[1]

2高层建筑电气设计的主要内容

2.1科学计算电力负荷

在高层建筑中,电力负荷参数是供电环节设计需要参考的重要依据,该参数的取值影响供电质量。因此,设计人员在计算电力负荷时,需确保电力负荷参数的准确性,否则会影响到电气设备的正常运行。在一般情况下,电力负荷数值的计算方法有负荷密度法和需要系数法。其中,负荷密度法是根据供电范围内不同功能地区占地面积及相应的用电负荷密度或年用电量密度,测算预测期用电负荷或年用电量的一种方法；需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算用电负荷的一种方法（详见中国电力出版社最新版《工业与民用配电设计手册》）。

2.2合理布设配电系统

在对高层建筑进行电气设计时,设计人员需考虑配电系统的构成。配电系统包括高压配电系统、中压配电系统和低压配电系统。根据《城市电力网规划设计导则》的规定,35kV、63kV、110kV为高压配电系统,10kV、6kV为中压配电系统,380V、220V为低压配电系统。其中,高压配电系统由两路独立的10kV供电电源或一路10kV供电电源与一路柴油发电机组构成。为保证配电的效率与安全稳定,设计人员在电气设计环节,应将单台变压器的容量控制在1250kV·A以下,使得变压器可以在正常状态下（75%≤荷载率≤85%）运作。同时,设计人员可在配电室中设置联络开关,以确保变压器能够正常运行,进而能够对低压情况下重要用电负荷及消防负荷进行合理分配。此外,设计人员还可通过设置能耗监控系统,对用电负荷进行监控与计量。

2.3全面优化电气照明设计

高层建筑的电气照明设计,通常包含灯具的造型设计、摆放布置、照度及光源数量等内容。建筑装饰通常涉及照明设计,在设计过程中,设计人员需要结合装饰要求,合理布置照明设备,同时要融入相应的艺术设计,以实现审美功能与实用功能的统一。设计人员通常会选用传感器、光敏元件、定时器等智能照明设备,以实现自动控制照明。此外,高层建筑的电气照明设计还包括各类设备用房照明、应急疏散指示照明等。对于变配电室、发电机房、生活水泵房、防排烟风机房等场所,为了保证其在发生火灾时能正常运转,设计人员应设置备用照明,备用照明的最低照度不应低于正常照明的照度；对于楼梯间及其前室、电梯前室、疏散走廊、疏散门、门厅、地下车库、超过200m2的大开间等场所,为确保正常照明熄灭后人员能够找到安全出口,设计人员应设置应急、疏散照明。在实际设计时,电气照明设计除了要满足照度要求外,还需考虑安装线路的选择及防火要求。如图1所示,消防应急照明和疏散指示系统图中的信号线和电源线线缆均为低烟无卤耐火型,穿钢管共管敷设。

2.4积极做好消防设计

对于高层建筑而言,由于外部消防救援的救援高度十分有限,所以一旦高层建筑发生火灾,将会造成较大的经济损失,甚至造成人员伤亡。因此,设计人员要加强高层建筑内部的消防设计,提高消防水平,以应对突发火灾的威胁。随着科技的发展,设计人员可针对高层建筑建立火灾自动报警系统,从而及时发现和控制建筑内部的火情,以避免人员伤亡、降低经济损失。火灾自动报警系统通常由火灾探测器、消防控制器（分区）、消防控制中心、应急照明控制主机、消防风机、自动洒水装置以及自动化气体喷射装置联合作业,主要用于消防用电设备电源监控、非消防设备电源监控、防火门监控等。其中,火灾探测器可以探测到火灾信号,并能够将火灾信号转换为电信号,电信号会传输到分区报警器或消防控制中心；相关工作人员可以根据电信号判断火灾位置,并对着火区域进行封闭和隔离；火灾会触发声光报警器,住户可以根据消防广播及时进行转移和疏散。这些预警机制不仅能够提升消防指挥和监控中心的联合工作质量,还可以有效减少人员及财产损失。

2.5优选变电站的位置

高层建筑的变电站通常设置在负荷中心区域,以确保变电站的供电半径可以有效覆盖相应的供电设施。配电房的建设位置应尽可能选择污染低、灰尘少、比较干燥且周围没有腐蚀性气体的区域。变电站的建设位置选择完毕后,技术人员需要对变配电房进行防潮及屏蔽处理,进而最大化地降低湿气对变配电房造成的影响。变配电房应设置相应的防火墙、防火门及气体灭火系统装置,以最大限度地降低安全隐患的出现概率。目前,变配电房出现故障的原因主要是防水措施做得不够好,以致变配电房内部积水严重、湿气过大,进而造成电器元件腐蚀和线路短路,增加火灾的发生概率。[2]

2.6做好接地设计与防雷设计

由于高度较高,高层建筑极易受到雷电的影响。因此,为了减少雷电对高层建筑造成损害,设计人员在进行高层建筑电气设计时,应结合建筑实际情况,做好接地设计与防雷设计工作。设计人员通常采用在建筑屋面连接闪网等传统避雷方式来预防雷电,而随着技术的发展,放射性避雷设备、消雷器等防雷装置在高层建筑中的应用越来越广泛,避雷效果更加显著。[3]高层建筑防侧击雷也非常重要,设计人员应在每层设置均压环,并将其与避雷引下线焊接在一起,以避免侧击雷对建筑物及内部人员造成伤害。用电设备从高压端到最末端配电装置应设置一、二、三级浪涌保护装置,用来保护用电设备免受浪涌电流的影响。设计人员可利用建筑物桩基础作为接地体,将基础底板上下两层主筋沿建筑物外圈焊接成环形,并将主轴线上的基础梁及结构底板上下两层主筋相互焊接成网作为接地体。另外,均压环、避雷引下线、接地体、室内各种接地设备等均需进行可靠焊接,以形成闭合网,且应设置接地电阻测试点（不少于4处）。

3高层建筑电气设计的注意事项

由于高层建筑的照明及空调负荷大、电梯等运输设备多、给排水设备多,所以用电量非常大。因此,为确保电气设备及装置的安全稳定运行,设计人员应对照明负荷和动力负荷进行独立配电设计,单独设置配电干线。在动力负荷方面,设计人员可以采取放射方式进行配电；在照明负荷方面,设计人员可以采取母线槽电缆敷设方式或预分支电缆敷设方式进行配电。在设计过程中,设计人员应严格进行消防与非消防的防火分区：不同防火分区内的消防不共用干线；防火分区内消防动力与照明（备用照明与应急疏散指示照明）不共用干线；强电消防与非消防干线不用同一桥架敷设,进而确保管线的运作稳定、安全、可靠。在配电线路选择方面,消防负荷应选择矿物绝缘、耐火低烟无卤电缆及导线,非消防负荷可选择低烟无卤电缆及导线。设计人员应充分运用网络技术,将空调用电设备与监控系统相结合,以监控用电设备的电力损耗,进而最大限度地降低空调能耗。不同楼层之间的空调管线需进行防震处理,以实现建筑伸缩缝和沉降缝的有效贯通,进而达到一定的耐震性。

4结语

综上所述,随着高层建筑的建设规模扩大,其电气设计的技术水平也应相应提高。高层建筑的电气设计需符合我国建筑电气设计规范标准,设计人员应充分结合建筑实际情况与建设方要求,明确掌握电气设计的原则与要点,以保证高层建筑的电气运作的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]邓伟,魏蒙希.三维软件在电气安装设计中的应用[J].电工技术,2021(12).

[2]施韬.论建筑电气工程设计安装中存在的问题分析及对策[J].农家参谋,2020(21).

[3]司全龙.建筑电气设计中的低压安装技术办法[J].江西建材,2021(04).

作者:齐龙君 单位:湖南湘楚鸿飞建筑设计有限公司