许成
广西诺亚建筑设计有限公司 广西省南宁市 530011
摘要：随着城市化进程的不断加快，城市规模也在日益扩大，但是城市人口的增多以及土地资源的紧张为城市的发展产生了重要的影响。因此，超高层建筑便应运而生。由于超高层建筑具有人口密集、楼层多、高度高等特点，因此必须要做好供电系统以及消防系统的可靠性和安全性的设计，对高低电压配电系统进行有效的控制，实现节能、安全的目的，从而促进我国社会和谐稳定的发展。鉴于此，本文对超高层建筑电气设计要点进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：超高层；建筑电气；设计要点
一、供配电系统设计
1、负荷分级
超高层建筑多为酒店、办公楼、公寓、城市综合体等，其普遍存在着人员密集、疏散困难等特点。所以其用电设备的负荷等级很高，通常情况下建筑内的走道照明、值班照明、警卫照明、应急及疏散照明、航空障碍照明、主要业务和计算机系统、安防系统、电子信息设备机房、客梯、排水泵、生活水泵、擦窗机、商场经营管理用计算机用电、消防设备用电均按一级负荷供电。其中应急及疏散照明、值班照明、航空障碍照明、安防系统、电子信息设备机房为特别重要负荷。
2、供电电源
对于超高层建筑，供电电源应为两个或以上。这两个电源出自于两个不同电网，或两者在同一电网中相互独立，没有联系。当某一电源中断时，另一电源能够及时供电，确保二级及以上负荷的供电。在超高层建筑中，其采用的应急电源应采用柴油发电机，不能够使用天然气、汽油、煤油等燃料的发电机。
3、变配电所
变配电所的选址选择应满足《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013的规定。通常，建筑高度超过200m的建筑物宜在中间避难层、屋顶等靠近负荷中心的位置设置变配电站，即在整个建筑物的地下室设置高压配电室，变配电站等。再根据负荷的实际需求在避难层、冷冻机房、顶层周边等位置设分配变电站。如果在楼上设置变压器，则需要注意以下几点：①充分考虑周边的具体情况，如对相邻住房的电磁影响、防水情况、减震降噪情况等；②变压器选型方面需要考虑是否满足垂直运输的要求。一般情况下采用货梯运输，或者吊装运输。因此，体积或重量大的变压器往往不适用；③变压器应采用符合防火要求的干式变压器及相应的开关设备。
4、备用、应急电源
设计人员在超高层建筑设计的过程中，需要合理的开展应急备用电源的设计工作。在设计作业的过程中，为了满足建筑的电力负荷，设计人员需要选用柴油发电机组构建应急电源体系，从而保障消防用电、应急照明等系统的用电需求。此外，应急备用电源的设计工作在开展时往往需要依据建筑高度进行合理的作业。一般情况下，当建筑高度在100～300m时，设计人员需要借助低压柴油发电机组进行作业，若其高度大于300m，设计人员则需要利用l0kV的柴油发电机组进行作业。
二、航空障碍照明设计
超高层建筑的照明设计除应满足《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）的规定外，还应该设置航空障碍灯。超高层建筑的航空障碍灯应安装在建筑物或构筑物的最高部分；航空障碍灯的水平、垂直距离不宜大于45米；航空障碍灯宜采用自动通断电源的控制装置，并宜设有变化光强的措施；航空障碍灯的设置应便于更换光源；障碍标志灯的电源应按主体建筑中最高负荷等级要求供电。
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三、火灾自动报警系统
根据规范要求，超高层建筑中除游泳池、建筑面积小于5m2的卫生间外，其余区域应根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）中的要求设置不同类型的火灾探测器。对于超高层住宅和公寓来说，起居室及卧室均需设置一只感烟探测器，厨房设置一只感温探测器；最优的住宅方案中，可采用带火灾自动报警功能的家用控制器，家中设置的探测器接入家用控制器，家用控制器与消防控制室通过报警总线互相通信，家用控制器有火灾报警功能，保证安防的同时可及时预警。
超高层火灾自动报警系统的设计本质上基于一类高层建筑的设计要求，仅针对避难层有所不同。不同的避难层的火灾自动报警系统应有独立的报警总线、消防应急广播总线、消防专用电话线以及电源线，不能跨层。火灾自动报警系统使用的线缆，应根据建筑物要求从严选用低烟无卤类线缆。避难层广播装置可采用高信号强度无线音箱，以便接受来自消防控制室配套无线广播设备的紧急广播信号。同时，避难层内可配置无线对讲机做呼救装置，可与消防控制室对接，无线呼救装置旁应有明显标识方便避难人员寻找使用。采用无线呼救装置及无线广播装置时，合理选择设备使得无线通信模块的设置间距不应大于额定通信距离的75%，给避难人员带来双重保障。
四、超高层建筑物的防雷系统设计
超高层建筑内一般有大量计算机、通讯设备，当所处雷击磁场环境和加于设备的闪电电泳无法满足时，应采取防雷击电磁脉冲的措施。对建筑物预计年雷击次数进行计算，计算公式如下：
N=k×Ng×Ae（1）
式中：N为建筑物年预计雷击次数（次/a）；k为校正系数，一般情况下取1；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7；位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2；Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2/a）；Ae为与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。当建筑物的高度等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高计算；建筑物的等效面积应按下式计算：
Ae=[LW+2H（L+W）+πH2]×10-6（2）
在具体的设计过程中应考虑防侧击雷、防直击雷、电磁脉冲、闪电感应等多种措施，并将总等电位进行有效的连接。除此之外，强电机房、智能化电子信息机房等特殊部位应做好重复接地，各个楼层的强、弱电机房都应该与相应的强、弱点竖井内的接地干线连接好。倘若超高层建筑物的顶层设置了直升机停机坪，那么在安全区内不需要设置避雷针。在安全区之外的部分，必须要设置避雷针，并配置好相应的航空障碍标志等。
五、结束语
超高层建筑物是当前科技发展的重要产物，是人类科技水平与现代建筑技术水平的重要体现，其不仅为城市带来了独有的风景，还将智能、供电、给排水系统融为一体，给人们带来了新的建筑环境体验在超高层建筑电气设计中，应高度重视供配电系统、消防报警系统、照明系统的设计工作。在满足超高层建筑物的各项功能的前提下，充分借助现代化技术，引入节能与环保理念，降低能源消耗。在开展具体的电气设计时，应做到因地制宜，从安全、环保与实用出发，推出更科学的设计方案。
参考文献：
[1]JGJ16-2008 民用建筑设计规范[S].
[2]GB50057-2010 建筑防雷设计规范[S].
[3]李丽.超高层建筑电气节能设计要点解析[J].中国新技术新产品，2014（03）：29.
[4]黄志全.浅谈超高层建筑电气设计[J].福建建材，2014（10）：24-25
论文作者:许成
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第21期
论文发表时间:2018/2/26
标签：建筑物论文; 高层建筑论文; 电源论文; 负荷论文; 火灾论文; 障碍论文; 航空论文; 《建筑科技》2017年第21期论文;