超高层建筑电气设计的问题与解决方案

温州交通

随着社会经济的发展和科学技术的进步，人类对超高层建筑的喜爱欣喜若狂。超高层建筑中电气的设计全面、合理与否，直接关系到整个建筑的使用安全与正常。本文对超高层建筑电气的现实问题进行探讨，系统地介绍了高层建筑中电气设计的要点和原则，旨在为同类工程的电气设计提供参考借鉴。

超高层建筑是人们对建筑的狂热追求，也是代表一个国家建筑水平高低的象征。这种建筑物一般都有较高的电气设计要求，这也是其自身性质所决定的。由于超高层建筑面积大、高度高，电气设备多，对电气设计的要求就更加高，电气设计复杂，内容繁多，设备使用，人员安全等问题较多，这些都是超高层建筑在电气设计方面考虑的重点。

一、超高层建筑物的发展

在中国，建筑按地上层数或高度分类规定：建筑高度大于等于100m的民用建筑为超高层建筑。每一次科学技术的变革中，都会引起建筑空间及形态的相应变化，这也正是科学技术是第一生产力的真实写照。可以说现代科技决定着现代建筑空间及形态，也促使了现代超高层建筑的发展。例如：台北101大厦，高度为509米，是目前世界上最高的建筑物；上海世界金融中心的高度为492米；马来西亚“国家石油公司双塔大厦”的高度为452米(1,482英尺)；“希尔斯大厦”的高度为442米(1,450英尺)；上海“金茂大厦”，88层，高度为421米；香港国际金融中心高420米。

二、超高层建筑的特点

1、建筑面积大：随着科技的发展与技术的提升，国内外已建成的高层建筑来看，高层建筑面积都达到了上十万平方米，面积巨大。如纽约世贸中心建筑群共84万平方米。

2、建筑高度高：由于既要保护土地面积，又要扩大建筑面积，所以建筑物都向空中发展，必然增加高度，至少都有100米。如广州白天鹅宾馆高129米；深圳国贸中心高168米；纽约世贸易中心高441米。

3、建筑中使用设备多，基于高层建筑的面积大，高度高，配对的设备就多，如排水设备、交通设备，通风排烟设备、消防设备、事故预备设备等。

4、电气设备多：电的发明使人类买入了电气时代，现代的生活更离不开电气设备，在高层建筑中用电设备种类繁多，如照明设备、电梯设备、给排水设备、制冷设备、空调系统、消防设备、弱电系统等。

三、超高层建筑的电气问题

超高层建筑中的电气问题主要有以下方面：

(1)高层建筑由于用电设备、电梯运输、给排水设备多，导致用电量大，对供电的可靠性要求高。另外一方面，由于空间大，人员多，设备多，也要对节省能源提出要求，节电的设计，应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。

(2)在高层建筑中，由于在结构上多数采用大柱距，形成大空间，使墙面安装的设备增多，使地面管道增多。

(3)因为高层建筑高度高，体量大，人员密集，设备多，装饰豪华，建筑本身火灾隐患多，对消防的要求高。

（4）供电要求高，由于高层建筑用电密集，供水，供电，通风，电梯，消防等必须依赖电力系统才能工作，一旦出现停电故障，将会严重影响整个建筑内人员的生活、工作和安全，造成重大事故，因此，必须有效的提高建筑供电系统的可靠性和安全性。

（5）高层建筑中电气故障检查繁琐，在高层建筑中，由于空间大，用电设备多，难免产生电气故障，在电气设计时就要设计合理，出现故障时尽量排除在电气布局中出现的问题，采用科学分析方法的排除故障。

四、超高层建筑电气的设计要点

1、安全的避雷系统

由于超高层建筑高度较高，在雷雨时节，就要注意自然发生的雷雨天气，做好防雷接地措施。在避雷方面做好雷电直击，防感应雷和防高电位入侵。在顶层板钢筋作为避雷网，设计将主钢筋引入地下，基础钢筋作为接地装置；另外，可设计在楼顶安装专业的避雷装置。对弱电机房、消防控制室等设备接地LEB板，采用专用接地体引至基础接地。楼内所有电气设备运行情况下，不带电的外露导电体及单相三孔插座的保护接地装置均与PE保护接地线连接。室外高出金属栏杆也应要求接地，各层金属杆、金属窗都要与防雷接地体连接。有效避免自然雷击，保护整个高层建筑的人和物安全。

2、完善的消防系统

消防系统就类似一种意外保险，在火灾发生的时候尽量减小破坏的程度。对于高层建筑的消防系统设计要充分考虑火灾的预防处理措施，安装整个完善的消防应急系统，高层建筑高度高，人员密集，对供电的可靠性以及消防等的要求必须安全可靠，对高低压配电系统应能灵活控制，满足在不同的区域发生火灾时都能准确启动相应的消防水泵，供水灭火。面对火灾的安全隐患，消防措施一定要准备充分，使各个消防设备处于良好的工作状态。

3、工作照明系统

超高层建筑存在面积大，电力设备多等实际因素，为了使动力电气设备用电对照明线路电压不造成波动影响，应该使照明用电与电力动力用电线路要分开设计，构成一般照明和应急照明系统，设计上要一分为二，一条为正常使用，另一条为应急使用，保证安全照明灯和其他电气设备的正常工作。另外，在照明设计时，应最大程度地满足建筑的功能，不仅要考虑照度水平、灯具布置，还需考虑视觉环境及照明效果。

4、合理的供配电系统

合理设计供配电系统，使供配电系统在运行中的损耗减至最低，实现供配电系统的经济运行。设计应考虑一下要点：第一，供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级，尽量减少电能损耗。第二，合理选择供电电压。第三，变电所应靠近负荷中心。第四，根据负荷情况合理选择变压器容量与数量。

5、节电节能设计

节电设计，根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则为出发点，采用合理的配电方式，采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电。照明光源选择应从发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠、方便快捷、性能价格比高等方面选择高效光源。按不同的工作场所，选择相适应的高效光源，可以降低电能消耗，节约能源。

6、电缆线路设计合理

对于在高层建筑中，减少线路上的能耗必须引起设计重视。合理选择电缆、导线截面，尽可能减少回头输送电能的支线。另外，适当设计利用某些季节性负荷线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

7、供电大要求

根据高层建筑的特点，为了保障大楼内人员、设备的安全，对供电的可靠性提出了特殊要求。大楼内的一般动力和照明负荷按一级负荷处理，由二个独立电源供电。

8、按行业规定要求设计

在高层建筑的电气设计中，要参考行业规章规定，电气设计中参考《供配电系统设计规范》GB50052-2009，《低压配电设计规范》GB50054-95，《通用用电设备配电设计规范》GB5055-93，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004，《建筑照明设计标准》GB50034-2004的有关要求，使电气设计在规定的基础上进行设计。

最后，在高层建筑的电气设计上，要在科学设计，充分论证的前提下进行设计工作，按照建筑行业及电气安装设计中的规定及标准进行设计工作，在设计的结果上，达到安全可靠，全面合理，节能节电的目的。