高層住宅越來越多,也逐漸為人們所認可,但是高層住宅電氣設計質量保證是比較復雜的一個課題,同時,高層住宅耗能浪費的現象也是一個迫在眉睫的問題。目前設計者應該熟悉和掌握的與高層住宅電氣有關的設計規范主要有《高層民用住宅設計防火規范》(GB50045-95以下簡稱“高規”)、《火災自動報警系統設計規范》(GB50116-98以下簡稱“報警規范”)、《民用住宅電氣設計規范》(JGJ/T16-92以下簡稱“民規”)等。
一、住宅電氣設計中的節能原則
由于人口的增加,工業的發展,生活水平的提高,能源的消耗也就急劇增加,能源危機迫在眉睫。因此,各行各業提出了節能的要求,節約二次能源——電能,也就成為民用住宅電氣設計的焦點。住宅電氣設計節能的原則住宅電氣節能應堅持以下三個原則:
(一)滿足住宅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能應按國情考慮實際經濟效益,不能因為節能而過高地消耗投資,增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資,能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。
(三)民用住宅的節能潛力很大,應在設計中精心考慮。但是在選用節能的新設備上,應具體了解其原理、性能、效果,從技術、經濟上進行比較后,再選定節能設備,以達到真正節能的目的。
二、高層住宅電氣設計的主要內容
(一)高低壓配電系統的設計
1、高壓配電系統
現代高層住宅均是采用兩路獨立的10kV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1000kVA。為限制低壓側的短路電流,正常時變壓器解列運行,中間設聯絡開關。
4、高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統。樓層配電則為混合式系統。配電設備中的主要部分是干線。現代高層住宅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干線聯接等等。
(二)主要設備的選型
1、高壓開關柜
現代高層住宅的變配電室設在主樓地下層,按規定不宜采用油開關。應根高層住宅地下室的標準,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,主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。
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、應急備用發電機組。過去大多是采用柴油發電機組做應急備用電源的。近年國外高層住宅已開始采用燃汽輪發電機。這種發電機具有體積小、重量輕、反應速度快,故障率低等優點。
(三)供電電源及電壓的選擇為了保證供電可靠性,現代高層住宅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電機組,要求在15秒鐘內自動恢復供電,保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。國內高層住宅的供電電壓,都采用10kV標準電壓等級。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。高層住宅的電力負荷計算,基本上采用負荷密度法和需要系數法。
(四)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。照明設計與住宅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一。選用高光效電光源,可以取得節能的明顯效果。
(五)防雷與接地現代高層住宅的防雷設計,除采用避雷針和避雷帶的傳統做法外,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。現代高層住宅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。
現代高層住宅的防雷接地、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。接地電阻按最小的要求而定,通常是在4歐以下。利用住宅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,將主要的住宅物基礎連接成接地網,這對均衡電位,提高安全性都有好處。
(六)電梯電梯按使用功能分,有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種;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。設計人員的任務是要確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯的配置和造型,不是電氣設計人員單方面所能決定的,必須與總住宅師或總體交通設計人員共同研究才能確定。
(七)消防自動報警和自動滅火系統現代高層住宅的火災自動報警滅火系統,包括:火災探測器、分區消防報警控制器、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,進入分區報警器和消防中心,發出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監控和消防指揮。關于高層住宅中消防用電的設計問題,涉及到其他許多學科,而且規模越大,功能越多,控制內容越廣泛,設計內容也就越復雜。
消防控制室切斷非消防電源的方式
GB50116-98,火災自動報警系統設計規范,第6.3.1.8條規定,消防控制室在確認火災后,應能切斷有關部位的非消防電源。有關部位是指著火的那個防火分區或樓層,一旦著火,就應切斷本防火分區或本樓層的非消防電源,規范對非消防電源的切斷作了嚴格的規定,即火災確認以后,才能切斷非消防電源,而且是有關部位的非消防電源,不是全部非消防電源,不能一有火警信號就立刻自動全部切斷非消防電源,要根據非消防電源的性質分步切斷非消防電源。
1、非消防照明用電電源的切除
火災確認以后,如果馬上切斷正常照明用電,極易造成人們的心理恐慌,引起混亂,特別是商場不利于人員疏散,再者,在火災初期,組織消防人員滅火亦需要足夠的照度來保證快速滅火,所以對正常照明電源的切斷,應慎之又慎,應在著火確認后,根據具體火情,由消防控制室手動切除著火區域的照明電源,設計者一定要按照防火分區或樓層劃分照明配電回路,并具備按防火分區或樓層切除條件,以滿足防控制。
2、電梯電源的切除
GB50116-98,火災自動報警系統設計規范,第3.1.9條規定,消防控制室在確認火災后,應能控制電梯全部停于首層,并接收其反饋回來的信號,而在民用建筑電氣設計規范J6J/T16—92第24.6.5.2條規定,火災發生后,根據火情,強制所有電梯依次停于首層,并切斷其電源,但消防電梯除外,兩個規范不同之處是一個要求接受電梯的反饋信號,而另一個卻要求直接切除非消防電梯電源。筆者認為,兩部規范的規定并不矛盾,設計上應該注意的是,非消防電梯降于首層后,消防控制室收到反饋信號后才能切除非消防電梯電源。
3、空調、電熱、通風及其它非消防設備用電電源
對于此類設備,在火災確認以后,根據建筑物的的重要程度采取自動斷電措施,對于十分重要的建筑可按相應區域自動切除這類非消防負荷。
4、為按規范要求切斷消防電源的正確做法
每個樓層或每個防火分區的總配電箱中均設置分勵脫扣器的主斷路器,發生火災時,由消防聯動控制系統通過聯動模塊自動切斷有關部位的非消防電源。
三、結束語
民用住宅的節能潛力很大,應在設計中精心考慮。但是在選用節能的新設備上,應具體了解其原理、性能、效果,從技術、經濟上進行比較后,再選定節能設備,以達到真正節能的目的。