超高层建筑电气设计的关键技术分析

【摘要】现阶段，随着我国经济的发展，城市规模的扩大，高层建筑也越来越多，而高层建筑中电气设计也占据越来越重要的地位。在当前超高层建筑设计中，电气设计一直是整个设计工作的重要环节，对整个建筑功能产生重要影响。为更好的顺应和满足当今社会变化发展的基本要求，进一步研究现代城市高层建筑建设过程中电气的设计和应用就成为了相关技术人员的主要工作内容。

【关键词】超高层；建筑；电气设计；技术

1 导言

超高层建筑的不断增加，会增加整个建筑对机电设备的使用，随之而来的是电力负荷的提高。因此，在超高层建筑设计的过程中要特别注意电气设计，力求能满足不同机电设备的用电需求。然而，建筑楼层越高，其使用的电量就越大，那么其相对的电压负荷载也就更多，安全隐患就愈发严重，因此，为了有效保证高层建筑的供电质量和效率，就必须保证高层建筑电力系统的正常安全运转，进而消除安全隐患。

2 超高层建筑电气设计概述

高层建筑的安全性、节能性、抗震性以及电气应用的自动化等，是在当今社会发展进程中我国现代城市高层建筑电气设计工作开展过程中最基本的工作要求。在我国社会经济、文化以及科学信息技术应用水平不断提升的带动和影响下，我国高层建筑电气设计以及应用的方式和效率都被提出了全新内容的要求。相关技术工作人员为更好的顺应和满足当今社会变化发展的基本需求，应不断转变自身的设计理念、力求最大限度的提升相应设计工作的质量。高层建筑中与电气相关的设备多种多样，电气设计的复杂性、可靠性直接关系着使用者的生命安全。为提高电气的使用率，确保用电的安全性，对电气设计中供电电源以及电压的选取、高低压配电系统和接地、防雷设计等，都是在高层建筑电气设计工作开展过程中需要相关技术工作人员尤为关注的重点设计环节。

3 超高层建筑电气设计的关键技术

3.1 高层建筑低压供配电系统的可靠性分析

3.1.1 建筑电气电力负荷

电力负荷计算主要是为了能够对整个建筑的电力总负荷、不同需求的用电负荷等级进行准确的判定，通过总负荷进行分支负荷的计算，最终能够对电压损耗、功率损耗及无功率补偿等进行确定。通常将单位指标的计算方法应用于方案设计阶段，而系数法多用于初期及施工图设计时期，但对于住宅功能的建筑而言，单位指标法可应用于其设计的每一阶段，具有一定的普遍性，相反当建筑存在用电设备数量较少且期容量差异性较大的时候，则二项式计算方法较为适用，它主要被应用在干线及配电箱的用电负荷计算方面。

3.1.2 选择合适的电源与电压

在选择超高层建筑的电压与电源时，应该综合考虑问题，需要选择合适的符合等级与电容量，还要考虑本地对于供电的实际需求。为了保证电气设计的可靠性与安全性，电气系统中需要设定两个电源进行供电，并且还要保证两个电源是属于不同的电网，如果电源属于同一个电网，促使应该避免电源在电路上的联系。这样能够保证某一个电源断电时，另一个电源能够保证电气系统所需负荷。超高层建筑的使用功能不同，对于电气设计的要求也存在着较大的差异，其中最为关键的是电气系统中的变压器规模，需要根据超高层建筑的实际需求而设定。由于超高层建筑自身的规模较大，因此对于电压的相求较高，电压线路的供电能力有限，

此时可以使用多个小型电源来实行供电。在设计电气方案时，首先应该与当地的电力部门取得联系，并了解市政电网的运行情况，从而保证超高层建筑电气系统中使用合适的电压与电源的等级。

3.2 火灾自动报警及控制系统

根据超高层建筑特有的特点，在设置火灾自动报警系时应按特级保护对象设置，一般情况下都应该设置火灾自动报警系统，但是游泳池、溜冰场、卫生间外等地除外。在消防控制室设置火灾报警控制器及必要的消防控制设备、火灾事故广播等。当有火灾发生时，报警控制器将按预置的程序发出指令，其发动命令的依据就是根据收到的报警信号来完成消防设备的启动。在超高层建筑的消防设计中，按照相关的规范设置感温探测器；而在主入口大堂、营业用房、各种用房（不包括卫生间）及走廊等地安装感烟探测器；同时也要设置一定数量的手动报警按钮在各防火分区；同时也要安装消防专用电话分机，消防专用电话插口设置在手动报警按钮和各避难层每隔 20m 处；消控控制中心要设置可直接报警的外线电话。

3.3 照明系统设计

3.3.1 应急照明的线路敷设和保护

由于应急照明属于消防用电，其线路的敷设和保护都要比普通照明更为严格，虽然线路敷设工作是在实际现场由施工单位完成，但是在进行应急照明系统设计的时候，仍然需要依据相关规范对其线路敷设及保护给出说明，通常包括以下几个方面：（1）应急照明线路：包括配电干线和支线，与正常照明线路不得共管共槽敷设；（2）应急照明配电箱应与正常照明配电箱分开设置，自带蓄电池灯具的配电箱除外，并设在无火灾危险场所；（3）特级与一级建筑的照明干线宜采用阻燃耐火型电缆，应急照明支线采用耐火型电线和电缆；（4）火灾应急照明的配电线路应穿金属管保护，当暗敷时应敷设在保护层大于 30mm 的非燃烧体内，明敷吋在保护管外壁采取防火保护措施。

3.3.2 智能疏散指示系统

智能疏散系统由中央通信模块、中继通信模块、带有地址编码的终端疏散灯具以及自带与火灾自动报警系统连接的标准串行通信端口组成。标志灯是系统的疏散指示执行机构，平时处于巡检状态，当火灾时接收到消防应急灯具控制器的动作命令后，其发光指示箭头开始按顺序向安全出口方向依次闪烁移动，完成导向光流引导的功能。预定人工控制方案，造成选择疏散方式的局限性。所以，智能疏散系统采用随机逻辑判断式诱导疏散；主机柜一般采用 UPS 不间断电源供电方式，抗干扰性强，主机通信端口可以与任何具有标准串行通信端口的火灾自动报警系统进行连接，以采集火灾报警的实际位置信息。

3.3.3 消防与平时照明兼用的应急灯控制方式

在许多高层建筑中，在诸如公共走道、电梯前室、楼梯等经常有人走动的场所，常采用平时照明兼做应急照明的方式。在平时，这些灯具作为普通照明，用户可以根据需要来现场控制其开关；出现火灾情况时，不论其开关状态如何，一律强制点亮作为应急照明灯；平时作为普通照明时，现场开关打到“开”状态，则灯具正常点亮，当开关打到“关”状态时，灯具熄灭，但此时其相当于充电状态的常暗应急灯。在出现消防状况时，如果现场开关为“开”，则灯具依然保持点亮状态；若现场为“关”，火灾自动报警系统可以通过控制模块使得控制线接通，灯具也能点亮。

3.3.4 常亮应急灯的控制方式

根据《民用建筑电气设计规范》规定：除在假日、夜间无人工作而仅由值班或警卫人员负责管理外，疏散照明平时宜处于点亮状态。由该条规范可知，疏散照明宜设为常亮，而备用照明不设置为常亮状态。而在实际工程的设计中，考虑到火灾时能让人员迅速识别疏散路线和出口通道，疏散指示灯应设计为常亮状态。

4 结束语

综上所述，随着社会经济、文化以及科学信息技术应用水平的显著提升，我国高层建筑建设工作开展过程中电气的设计水平以及应用方式也被提出了全新内容的要求。在电气关键技术研究中，必须要重点分析超高层建筑对电气的需求，再根据超高层建筑功能实际情况，选择相对应的关键技术形式，为保证超高层建筑功能奠定基础。

参考文献：

[1]孙妍.超高层建筑配电系统合理性分析[D].北京建筑大学，2015，11-15.

[2]赵国富.超高层建筑配电系统设计简介[J].建筑电气.2010，06-08.