摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市用地的緊張，高層建筑建設呈現(xiàn)階梯狀上升狀態(tài)，而近年來在我國多地超限高層建筑物也發(fā)展迅猛，一般將建筑高度超過250m的高層建筑稱為超限高層建筑。超限高層建筑一般都建設在城市的生活和經(jīng)濟中心，由于超限高層建筑的樓層多，建筑高度高，對供電的可靠性以及消防等的要求也比普通的高層建筑要高得多，相應的建設資金投入大，運行設備多，安全運行標準高，因此設計的復雜性也增加了很多。本文首先列舉了超限高層建筑電氣設計中的主要關注點，然后分別從供配電系統(tǒng)設計和火災消防聯(lián)動系統(tǒng)設計方面探討了超限高層建筑電氣設計中的要點。

　　關鍵詞：超限高層建筑,電氣設計,供配電,火災,消防聯(lián)動

　　一、超限高層建筑概述

　　我們一般把建筑高度超過100m的高層民用建筑定義為超高層建筑，將建筑高度超過250m的高層建筑稱為“超限高層建筑”。目前，我國各大城市的超限高層建筑發(fā)展迅猛，全球十大超限高層建筑中國已占過半。下表是我國到到目前為止建成或在建的典型超限高層建筑。

　　超限高層建筑的共同特點是：建筑高度高，面積大，功能復雜，用電負荷大，供電半徑大，消防撲救困難。因而對其供電方案、應急、備用電源、變配電所及疏散照明等方面的電氣設計無疑帶來很大的挑戰(zhàn)。

　　二、超限高層建筑電氣設計的主要關注點

　　(一)電壓損失考量

　　線纜的電壓損失與距離成正比關系，電壓損失大，則勢必造成受電端的電壓偏差較大。因此變電所至用電點距離要控制在適度范圍內(nèi)，一般在150m內(nèi)有較好的經(jīng)濟性(這也是低壓供電半徑的概念)。

　　(二)負荷中心

　　這是電壓損失概念的延伸。在確定了相同的供電對象情況下，將變電所設計在靠近大用電負荷處，綜合節(jié)能效果更優(yōu)。

　　(三)線路敷設及管井

　　因低壓配電電纜非常多，如果變電所集中于一處，則會需要較大或較多的電纜井;而如果設置兩處或多處變電所，電纜井則會占用樓層面積。

　　三、供配電系統(tǒng)設計要點

　　(一)電力負荷的確定

　　電力負荷是供電設計的主要依據(jù)。國家現(xiàn)行規(guī)范，一類高層民用建筑的消防用電設備(如消防水泵、消防電梯、噴淋泵、排煙風機、消控控制中心、應急照明)、電梯、生活水泵用電、電話機房、安保設備和航空障礙燈等應按一級負荷要求供電，其它用電負荷分別為二級或三級負荷;二類高層民用建筑的消防用電、通道及樓梯間照明用電、電梯電力、生活水泵用電、排污泵等應按二級負荷要求供電，其它用電負荷為三級負荷。電力負荷預算時應分別計算動力電和照明電。電力負荷預算正確與否，對電氣設備的選擇、配置，保證電氣設備系統(tǒng)安全、高效運行，對整體工程的經(jīng)濟分析和相關設計，都有重要的指導意義。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(shù)法。

　　(二)電源及電壓的選擇

　　超限高層建筑一般體量大，一級負荷容量也大，鑒于超限高層建筑往往都是地標性建筑或是比較重要的建筑，因此有條件時建議最低負荷等級不低于二級。超限高層建筑供電系統(tǒng)設計至少需要2路市政獨立電源，其電壓等級及路數(shù)需根據(jù)負荷容量及當?shù)毓╇姴块T供電條件等來確定。

　　(三)變配電所的布置

　　對于高層建筑的用電設備來說，它們的負荷是比較大的，一般來說很大的一部分是一、二級負荷，所以常常變電所的規(guī)模一般來說會比較的大。總配電所最好是設置在地下層內(nèi)，因為變配電所應靠近用電負荷。對于超限高層建筑的總變配電所來說，管線進出的程度會比較多，有高壓也有低壓的電纜。

　　(四)電線電纜的選型和敷設

　　在我國發(fā)生的火災中，因電氣引起的火災占很大的比例，其主要原因是由于電纜電線的老化和過載使用引起的。同時，因火災時引燃電纜電線中可燃的絕緣和護套材料，致使火災進一步擴大，絕緣和護套材料燃燒所散發(fā)的有毒氣體也會導致打量的人員傷亡，并可能阻礙消防人員的滅火。

　　超限高層建筑物樓內(nèi)干線電力線路的選型和敷設方式是電氣設計中比較繁復的問題。按照明確的設計規(guī)范、技術措施和地方標準，在同一路徑電纜橋架內(nèi)敷設的全部電力線路應統(tǒng)一采用同一防火類型的，而超限高層建筑的電氣通道和電氣豎井普遍狹小、緊湊, 根本無法分得很開，若采用防火封閉式母線槽，則必然是多路平行敷設，其占用的平面和空間尺寸都大, 需較寬闊的電氣豎井和開大尺寸的樓板和梁板孔洞,這對結構專業(yè)的影響較大, 投資也大。

　　在超限高層建筑中配電干線可選擇耐火型電力電纜，其中的樓層住戶供電干線采用清潔型耐火預制分支電力電纜，配電干線在變配電室內(nèi)段的敷設用開敞式電纜托盤, 室外到電氣豎井間段采用封閉式防火電纜橋架敷設, 在電氣豎井內(nèi)的敷設全部采用電纜明敷固定在階梯式電纜梯架上。在樓層間的分支干線導線敷設根據(jù)所配設備的消防負荷等級選擇防火類型，并盡可能地穿鋼管暗敷在墻壁和樓板內(nèi)，明敷防火線路在外套保護鋼管上噴涂防火涂料, 其中超高層建筑物內(nèi)的住戶普通配電線路也必須采用阻燃電線。各層電氣豎井內(nèi)的樓板孔洞和各處墻壁上的電氣安裝孔洞，在設備安裝施工的后期一定要用防火膠泥等防火材料嚴實封堵。

　　為了盡量減少因電纜絕緣及護套的燃燒引起的煙霧及有毒氣體對人員造成的傷害，工程設計中應根據(jù)建筑物的重要程度和使用性質，盡可能的選用低煙無鹵的環(huán)保電纜，以便在萬一火災發(fā)生時，減少煙霧及有毒氣體的產(chǎn)生，為大樓內(nèi)的人員疏散爭取更多的逃生時間。

　　四、火災自動報警和消防聯(lián)動系統(tǒng)的設計

　　(一)火災自動報警系統(tǒng)的設置

　　按照《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求，超高層建筑的報警探測器的設置是除面積小于5m2的衛(wèi)生間外，所有的房間、通道都必須設置。設計時需要注意的是各類探測器的有效保護范圍要從嚴把握，切實根據(jù)每一場所的層高、頂板面坡度、板下突出梁柱深度、使用環(huán)境等來嚴格確定應該使用的每個探測器的種類，以及有效保護半徑。另外, 超高層建筑的探測器應選用自帶地址碼的智能型，當使用的場所是地下室、地面衛(wèi)生間、廚房時以溫感型為主;各層房間、普通機房、通道、樓梯間、井道等以煙感型為主;水泵房、柴油發(fā)電機房、變配電室等重要消防設備機房、防火分區(qū)交界處的防火卷簾門附近的應采用二者混合型;廚房內(nèi)還需增設聯(lián)網(wǎng)到火災自動報警系統(tǒng)的可燃氣體泄漏探測器。

　　(二)疏散照明系統(tǒng)

　　如何確保火災疏散安全是超限高層建筑的重點與難點之一。超限高層建筑存在疏散距離長及人員《民用建筑電氣設計規(guī)范》對疏散照明的連續(xù)供電時間要求為不低于30min，乃為最低要求，鑒于超限高層建筑存在撲救困難、疏散距離長及疏散人流量大等情況，其供電時間應提高，建議不低于90min。應按國標消防規(guī)范的一類高層建筑標準設置消防廣播、報警按鈕、消防對講電話、直通電話等等, 并滿足所有消防控制聯(lián)動要求。

　　(三)其他系統(tǒng)的聯(lián)動

　　超高層的水專業(yè)消防設計，與一般的高層建筑有較大的不同，由于超高層建筑的高度高，消火栓泵和自噴泵已經(jīng)不能從消防水泵房直接供水至頂層的消防滅火設備，消防部門應要求在大樓中間的設備層增設消防系統(tǒng)的加壓設備，以保證自動滅火設備的正常運行。對于消火栓系統(tǒng)，當消火栓動作或經(jīng)火災確認后，消防系統(tǒng)能直接或經(jīng)消控中心聯(lián)動啟動消火栓泵供水滅火，當?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災時，直接啟動地下室消防水泵房的低區(qū)消火栓泵，當高區(qū)發(fā)生火災時，直接啟動避難層消防加壓水泵房的高區(qū)消火栓泵，并同時啟動地下室消防水泵房的消火栓轉輸水泵。

　　對于水噴淋系統(tǒng)，當各層的水流指示器及設在消防水泵房的報警壓力開關同時動作時，消防系統(tǒng)能直接或經(jīng)消控中心聯(lián)動啟動自噴泵供水滅火，當?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災時，直接啟動地下室消防水泵房的低區(qū)自噴泵，當高區(qū)發(fā)生火災時，直接啟動避難層消防加壓水泵房的高區(qū)自噴泵，并同時啟動地下室消防水泵房的自噴轉輸水泵。在火災延續(xù)時間內(nèi)，當由消防車通過水泵結合器供水的情況下，對高區(qū)發(fā)生的火災，可通過消防加壓水泵房的自噴接力泵向高區(qū)的消防滅火設備供水。

　　在消防控制室，對消防水泵，防煙和排煙風機既可通過現(xiàn)場模塊進行自動控制也可在聯(lián)動控制臺上通過硬線手動控制，并接收其反饋信號。

　　結語

　　超限高層建筑的電氣設計內(nèi)容繁雜，由于其建筑高度高，人員密集，對供電的可靠性以及消防等的要求必須安全可靠。這對超限高層的電氣設計者提出了更高的要求。隨著科學技術的發(fā)展，超限高層的建筑電氣設計也在不斷進步和完善，必將為我國的建筑電氣事業(yè)提供新的發(fā)展動力。

　　參考文獻

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