摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用地的緊張，高層建筑建設(shè)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(shè)在城市的生活和經(jīng)濟(jì)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(yīng)的建設(shè)資金投入大，運行設(shè)備多，安全運行標(biāo)準(zhǔn)高，因此設(shè)計的復(fù)雜性也增加了很多。本文首先列舉了超限高層建筑電氣設(shè)計中的主要關(guān)注點，然后分別從供配電系統(tǒng)設(shè)計和火災(zāi)消防聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計方面探討了超限高層建筑電氣設(shè)計中的要點。

　　關(guān)鍵詞：超限高層建筑,電氣設(shè)計,供配電,火災(zāi),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(fù)雜，用電負(fù)荷大，供電半徑大，消防撲救困難。因而對其供電方案、應(yīng)急、備用電源、變配電所及疏散照明等方面的電氣設(shè)計無疑帶來很大的挑戰(zhàn)。

　　二、超限高層建筑電氣設(shè)計的主要關(guān)注點

　　(一)電壓損失考量

　　線纜的電壓損失與距離成正比關(guān)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(jì)性(這也是低壓供電半徑的概念)。

　　(二)負(fù)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(shè)計在靠近大用電負(fù)荷處，綜合節(jié)能效果更優(yōu)。

　　(三)線路敷設(shè)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(shè)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(shè)計要點

　　(一)電力負(fù)荷的確定

　　電力負(fù)荷是供電設(shè)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(shè)備(如消防水泵、消防電梯、噴淋泵、排煙風(fēng)機(jī)、消控控制中心、應(yīng)急照明)、電梯、生活水泵用電、電話機(jī)房、安保設(shè)備和航空障礙燈等應(yīng)按一級負(fù)荷要求供電，其它用電負(fù)荷分別為二級或三級負(fù)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(yīng)按二級負(fù)荷要求供電，其它用電負(fù)荷為三級負(fù)荷。電力負(fù)荷預(yù)算時應(yīng)分別計算動力電和照明電。電力負(fù)荷預(yù)算正確與否，對電氣設(shè)備的選擇、配置，保證電氣設(shè)備系統(tǒng)安全、高效運行，對整體工程的經(jīng)濟(jì)分析和相關(guān)設(shè)計，都有重要的指導(dǎo)意義。高層建筑的電力負(fù)荷計算，基本上采用負(fù)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(fù)荷容量也大，鑒于超限高層建筑往往都是地標(biāo)性建筑或是比較重要的建筑，因此有條件時建議最低負(fù)荷等級不低于二級。超限高層建筑供電系統(tǒng)設(shè)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(fù)荷容量及當(dāng)?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(shè)備來說，它們的負(fù)荷是比較大的，一般來說很大的一部分是一、二級負(fù)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(shè)置在地下層內(nèi)，因為變配電所應(yīng)靠近用電負(fù)荷。對于超限高層建筑的總變配電所來說，管線進(jìn)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(shè)

　　在我國發(fā)生的火災(zāi)中，因電氣引起的火災(zāi)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(zāi)時引燃電纜電線中可燃的絕緣和護(hù)套材料，致使火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大，絕緣和護(hù)套材料燃燒所散發(fā)的有毒氣體也會導(dǎo)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(shè)方式是電氣設(shè)計中比較繁復(fù)的問題。按照明確的設(shè)計規(guī)范、技術(shù)措施和地方標(biāo)準(zhǔn)，在同一路徑電纜橋架內(nèi)敷設(shè)的全部電力線路應(yīng)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(shè)，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(jié)構(gòu)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(yù)制分支電力電纜，配電干線在變配電室內(nèi)段的敷設(shè)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(shè), 在電氣豎井內(nèi)的敷設(shè)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(dǎo)線敷設(shè)根據(jù)所配設(shè)備的消防負(fù)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(hù)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(shè)備安裝施工的后期一定要用防火膠泥等防火材料嚴(yán)實封堵。

　　為了盡量減少因電纜絕緣及護(hù)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(shè)計中應(yīng)根據(jù)建筑物的重要程度和使用性質(zhì)，盡可能的選用低煙無鹵的環(huán)保電纜，以便在萬一火災(zāi)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(zāi)自動報警和消防聯(lián)動系統(tǒng)的設(shè)計

　　(一)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)置

　　按照《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求，超高層建筑的報警探測器的設(shè)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(shè)置。設(shè)計時需要注意的是各類探測器的有效保護(hù)范圍要從嚴(yán)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(yán)格確定應(yīng)該使用的每個探測器的種類，以及有效保護(hù)半徑。另外, 超高層建筑的探測器應(yīng)選用自帶地址碼的智能型，當(dāng)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(jī)房、通道、樓梯間、井道等以煙感型為主;水泵房、柴油發(fā)電機(jī)房、變配電室等重要消防設(shè)備機(jī)房、防火分區(qū)交界處的防火卷簾門附近的應(yīng)采用二者混合型;廚房內(nèi)還需增設(shè)聯(lián)網(wǎng)到火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的可燃?xì)怏w泄漏探測器。

　　(二)疏散照明系統(tǒng)

　　如何確?；馂?zāi)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(shè)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(yīng)提高，建議不低于90min。應(yīng)按國標(biāo)消防規(guī)范的一類高層建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(shè)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(shè)備，消防部門應(yīng)要求在大樓中間的設(shè)備層增設(shè)消防系統(tǒng)的加壓設(shè)備，以保證自動滅火設(shè)備的正常運行。對于消火栓系統(tǒng)，當(dāng)消火栓動作或經(jīng)火災(zāi)確認(rèn)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(dāng)?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災(zāi)時，直接啟動地下室消防水泵房的低區(qū)消火栓泵，當(dāng)高區(qū)發(fā)生火災(zāi)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(zhuǎn)輸水泵。

　　對于水噴淋系統(tǒng)，當(dāng)各層的水流指示器及設(shè)在消防水泵房的報警壓力開關(guān)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(dāng)?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災(zāi)時，直接啟動地下室消防水泵房的低區(qū)自噴泵，當(dāng)高區(qū)發(fā)生火災(zāi)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(zhuǎn)輸水泵。在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)，當(dāng)由消防車通過水泵結(jié)合器供水的情況下，對高區(qū)發(fā)生的火災(zāi)，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(shè)備供水。

　　在消防控制室，對消防水泵，防煙和排煙風(fēng)機(jī)既可通過現(xiàn)場模塊進(jìn)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(jié)語

　　超限高層建筑的電氣設(shè)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(shè)計者提出了更高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超限高層的建筑電氣設(shè)計也在不斷進(jìn)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。

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