一、高層建筑電氣設計過程中應注意的主要問題
(一)高層建筑由于照明、空調、電梯、給排水等諸多設備,因此負荷多,用電量特別大,且供電的可靠性要求很高。
(二)在高層建筑中,照明與動力基本上不共用干線。動力負荷多采用放射式供電,照明負荷則多采用母線槽配電,與動力分開。
(三)電氣設備的管線應采取防火措施。
(四)空調等主要用電設備布局分散,多數要求采用計算機集中管理。
(五)采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設備的防震;管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。
(六)消防要求高。因為高層建筑高度高,體量大,人員密集,設備多,建筑本身火災隱患多,故對消防要求很高。
(七)在高層建筑的電氣設計中,要把電能消耗指標作為全面技術經濟分析的重要組成部分。節(jié)電的設計方案,應根據技術先進、安全適用、經濟合理、節(jié)約能源和保護環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式,采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設備監(jiān)控電腦系統(tǒng)等措施,減少電能損耗,節(jié)約用電。
二、高層建筑電氣設計的主要內容
(一)負荷的計算
電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否,對合理選擇設備,安全可靠與經濟運行,均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算,基本上采用負荷密度法和需要系數法。
(二)供電電源及電壓的選擇
為了保證供電可靠性,現代高層建筑至少應有兩個獨立電源,具體數量應視負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源運行方式,原則上是兩路同時供電,互為備用。另外,還須裝設應急備用柴油發(fā)電機組,要求在15秒鐘內自動恢復供電,保證事故照明、電腦、消防、電梯等設備的事故用電。國內高層建筑的供電電壓,都采用lOkV標準電壓等級。
(三)高低壓配電系統(tǒng)的設計
1、高壓配電系統(tǒng):現代高層建筑均是采用兩路獨立的lOkV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段,自動切換,互為備用。
2、計費方式,采用高供高計。但在低壓側,仍裝設計費電度表,采用將照明與動力分開的兩部電價法。
3、為減少變壓器臺數,單臺變壓器的容量選擇一般都大于lOOOkVA。為限制低壓側的短路電流,正常時變壓器解列運行,中間設聯(lián)絡開關。
4、高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設備中的主要部分是干線。現代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難,多采用全塑電纜與豎井母千線聯(lián)接等等。
(四)主要設備的選型
1、高壓開關柜,F代高層建筑的變配電室設在主樓地下層,按規(guī)定不宜采用油開關。應根高層建筑地下室的標準,選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。
2、電力變壓器。根據防火要求,主樓內不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。
3、低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構,幾乎都做成抽屜式,特別是大容量的出線,則做成手車式。
4、應急備用發(fā)電機組。過去大多是采用柴油發(fā)電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應速度快,故障率低等優(yōu)點。
(五)變電所位置的確定現代高層建筑的用電量相當大,在確定變電所位置時,應盡可能使高壓深人負荷中心。這對節(jié)約電能,提高供電質量都有重要意義。
(六)電氣照明設計
電氣照明設計,包括光源選擇、照度計算、燈具造型,燈具布置,眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系,應該相互配合,在使用功能及藝術意境方面求得統(tǒng)一,F代建筑物中,使用定時器,傳感器,或光敏元件來實現照明自動控制功能是普遍的。選用各種建筑物自動化系統(tǒng)(特別是直接數字控制系統(tǒng))來觸發(fā)照明電路和接觸器。同時,選用高光效電光源,是照明節(jié)能的手段之一。
(七)防雷與接地
現代高層建筑的防雷設計,除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外,近年還出現有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術雖然在工程上得到不少實際應用,但在理論上一直是有爭議的,F代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻,與樓板的連接是十分可靠的。關鍵是做好金屬管線的接地。
現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地,都是合在一起的,組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定,通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求,仍需要裝設水平的人工接地體,將主要的建筑物基礎連接成接地網,這對均衡電位,提高安全性都有好處。(八)電梯
電梯機房一般設置在井道上面。普通電梯的梯井可連通或設開口相連通。電梯按使用功能分,普通電梯、消防電梯等許多種;按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等;按電流分則有交流和直流兩大類,F代高層建筑的電梯,為了提高輸送能力和縮短候梯時問,一般都采用高速或超高速電梯,分組實行電腦群控。為提高運行的穩(wěn)定性和舒適感,客梯都是選用直流電動機驅動。在進行電梯設計時一定要做好配電設計、主開關選擇、電氣照明、通風裝置和插座設置及控制等相關問題。
(九)消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)
現代高層建筑的火災自動報警滅火系統(tǒng),包括:火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分,實現報警滅火自動化。探測器探測到火災信號后轉換成電信號,進人分區(qū)報警器和消防中心,發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監(jiān)控和消防指揮。關于高層建筑中消防用電的設計問題,涉及到其他許多學科,而且規(guī)模越大,功能越多,控制內容越廣泛,設計內容也就越復雜。
三、建筑電氣設計中的節(jié)能原則
建筑電氣設計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應堅持以下三個原則:
(一)滿足建筑物的功能
即滿足照明的照度、色溫、顯色指數;滿足舒適性空調的溫度及新風量,也就是舒適衛(wèi)生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。
(二)考慮實際經濟效益
節(jié)能應根據國情考慮實際經濟效益,不能因為注重節(jié)能而過高地消耗投資,增加運行費用。
(三)節(jié)省無謂消耗的能量
節(jié)能的著眼點,應是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關的,再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗,又如量大面廣的照明容量,宜采用先進技術使其能耗降低。因此,節(jié)能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。民用建筑的節(jié)能潛力很大,應在設計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設備上,應具體了解其原理、性能、效果,從技術、經濟上進行比較后,再選定節(jié)能設備,以達到真正節(jié)能的目的。
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