超高层建筑电气设计要点王杰

超高层建筑电气设计要点王杰

王杰

（天津大学建筑设计研究院天津300073）

摘要：科学技术的发展为我国建筑设计提供了技术支持，新材料、新技术的应用，大大提升人们生活与工作幸福感，促使生活节奏变得更加高效。其中，建筑电气设计成为人们居住的必要条件，其设计质量直接决定居住体验的好坏。因此，有必要优化电气设计策略，提升设计质量，满足人们对电气的基本需求。文中对超高层建筑电气设计要点进行了分析。

关键词：超高层；电气；设计；建筑

1导言

随着我国城市化的发展，人民对建筑的需求也在不断增加，使得超高层建筑的地位显著提升。在一些大中城市，超高层建筑已成地标，成为城市的资源聚集地。此类建筑不仅是现代科技和建筑的有机结合体，更是集电力、排水及智能控制于一身的综合体。在对此类建筑进行设计时，最重要的就是电气设计，原因在于建筑的高度高、密度大、面积广等特征，导致实际操作困难重重。在超高层建筑的整体设计中，可以说电气设计占据关键的地位。其通过科学、合理的电气设计，能够有效沟通内部系统，使电力平稳安全供应，从而保障建筑物整体的电气运行。

2超高层建筑概述

超高层建筑，是指超过40层，高度大于100米的建筑物。我国《民用建筑设计通则》中规定，对于建筑高度在100米以上的住宅及公共建筑，均视之为超高层建筑。随着城市化进程的推进，我国超高层建筑发展得如火如荼。超高层建筑不仅能有效缓解城市土地紧张，还能美化城市形象，体现城市发展建设水平。超高层建筑通常具备较为广阔的建筑面积，涉及诸多电气设备。电气设计在超高层建筑设计中占据着关键性地位，呈现出相对较高的技术难度。

3超高层建筑电气设计特点

超高层建筑是指高度超过100m的民用建筑，与普通建筑相比，其呈现高度高、层数多、建筑面积大、规模大、功能多等基本特点。从电气设计角度而言，超高层建筑用电量较大，供电半径长，且其大多由多个电源供应，自配配变电所并带有备用电源或应急电源，用电容量在100-140VA/m2或以上，因此其电气设计关乎建筑用电安全及生命财产安全。

在超高层建筑中的发电系统、供配电系统以及设备运输系统中，电气设计占据重要地位。一般而言，由于建筑使用面积较大，且功能类型较多，其用电需求十分之高。因此，超高层建筑电气设计中需要充分考虑用电负荷问题。一旦用电负荷超过其电气设计根本承受能力，将带来较大的安全隐患。为保证超高层建筑用电安全，首先应分析其特点，并严格遵循我国用电标准与有关规定，结合当地市政用电实际情况选择电源，针对电气功能分析电气设计指标。

与此同时，超高层建筑的配电距离相对较大，在一定程度上增加用电负荷，因此在设计中要密切关注用电设备的可靠性与安全性。同时，超高层建筑人员呈现密集特点，当事故来临时，无法在短时间内被疏散。对此，有必要采取安全措施，增加保护装置。尤其针对消防用电设备，常采取单独供电渠道，以满足其在紧急时刻不受电力问题的影响，为人员疏散提供必要条件。

4超高层建筑电气设计要点

4.1变电站、配电站的设计

由于超高层建筑具有较高的物理高度，且其建筑密度较大，一般情况下，用电量相较于其他建筑会多得多，所以，在对其进行电气设计时，应将供电半径增大。通常情况下，应合理控制低压配电线的长度，尽量将其控制在120m左右，同时，应保证其总电压不能超过5%。除此之外，配电站要进行分区域设计，按照不同区域的功能情况合理分配配电站。需要注意的是，一般情况下，应在建筑底部设置高压配电室。若空间充足，单独设置变电站。然而，在楼高超过200m的高层建筑的电气设计中，一般要根据建筑的电负荷分布状况，设计多处配电站及变电站。某企业在进行超高层建筑的设计时，将变压器设计在高楼层上，没有考虑环境因素，在其安装与使用中对居民产生了巨大的干扰，尤其是噪声，收到大量的居民投诉。所以，考虑到安装问题，应选择体积小、重量轻的变压器，减少运输及安装中的噪声和困难；在设置时，也应充分考虑电磁屏蔽因素和防水问题，不干扰居民，不影响使用。

4.2避难层的设计

在对超高层建筑进行设计时，必须要对建筑设计避难层。一般情况下，每隔15层就必须要设计一层作为应急逃生使用，避难层中不能放置杂物，以保证突发情况下，人员能够安全撤离。除了在建筑内设计避难区域，还要设计设备房。这是由于供配电系统应接近电力负荷中心，所以在设计时，通常会将变电所设置在此层，其他的排水及暖通等大多数也被放在此层。在对此楼层进行电气设计时，要充分考虑不同楼层人员逃生的需求，尽量避免电气线路在此层“穿行”，无法避免时，应充分做好防火隔离措施；在进行电气设计前，充分了解建筑结构，并与建筑设计团队加强沟通；在施工前，就避难层的变电所位置进行协商，减少安全隐患；对所有避难层单独供电，确保供电稳定和安全。

4.3应急照明系统的设计

在对超高层建筑进行电气设计时，应充分考虑应急照明系统的目的和意义，对其进行科学的、合理的设计。首先，在灯具的选用上。考虑到应急照明的目的，应挑选平均照度值大于或等于3lx的灯具。对于一些特殊区域如避难层，应选用大于等于51x的灯具，救生通道选用大于101x的灯具。其次，应按最新规定设置应急照明电源、配电箱等设施；在供电时，应采用一级电荷，保障照明。

4.4应急电源的设计

在超高层建筑中，应急电源就是为了满足消防的需求，保障建筑计算机等用电设备的安全，避免突发故障而引发的停电、断电所带来的损失。首先，应保证应急电源的“及时性”，当原始供电线路出现问题时，应急电源能立即开始输电，保证正常用电。其次，在电力系统恢复运行后，应急电源能自动停止输电，防止二次故障。某企业在电气设计中将应急电源的工作进行了合理配置，将UPS、EPS的应急电源和发电机相配合，在故障时，将UPS、EPS作为临时应急电源使用，等到柴油发电机能够稳定运行时，再使用发电机电源，大大增强了应急电源的可靠性及稳定性。

4.5消防系统的设计

除了对故障、事故进行应急处理，还应在设计中兼顾消防系统，使相关器械能在探测到“危险”时发出信号，提醒相关人员进行处理或逃离。首先，温度、烟雾探测。此种探测器能有效对危险进行预警，但是其若发生故障，预警功能也就不能发挥出作用。所以，在进行其位置设计时，应考虑不同高度、不同空气流通速度，将感应器放置在不同位置，以便对于不同区域的灾害及早感应，触发预警，增加处理时间。其次，在选用相关装置时，应选择性能较好、灵敏度较高的感应器，并安装报警系统，保证事故处理的及时性。

4.6防雷系统的设计

雷电灾害对于超高层建筑物电力系统的损害非常大，所以，在建筑设计中，应充分考虑所在地区的雷雨天气发生的频率，危害程度及雷电平均强度，采取相应的防雷措施。通常情况下，为了避免雷电侵害，选取法拉第笼，结合避雷带和避雷针进行防护；在降低接地电阻方面，采取联合接地手段。除此之外，在设计中还应对整体建筑物进行电磁屏蔽，用以避免雷电灾害造成的电子设备的损伤或瘫痪。

5结束语

总之，电气设计在超高层建筑设计中占据着重要地位，要严格遵循国家相关标准实施超高层建筑电气设计，在超高层建筑电气设计过程中，要有效把握配电站与避难层技术、应急照明系统设计、应急电源与备用电源设计、对供电电压及电源进行合理选择、防雷系统以及消防报警系统等关键技术，有效保障超高层建筑电气设计的安全性和有效性。

参考文献：

[1]王利.超高层建筑电气设计关键技术解析[J].智能建筑与智慧城市，2017（05）：54-55.

[2]丁玮.试析超高层办公楼建筑电气设计关键技术[J].门窗，2016（07）：54+57.

[3]范玉山．超高层建筑电气设计的关键技术分析[J].江西建材，2016，2：22～22