公共建筑群电气设计若干问题探讨章小平

公共建筑群电气设计若干问题探讨章小平

章小平

广州市天作建筑规划设计有限公司510623

摘要：新世纪以来，城市公共建筑群的数量和规模逐渐增大，其电气设计呈现出标准多样化和内容复杂化的特征。以公共建筑群工程为例，针对电气设计中的消防系统、管线系统、照明灯具的合理选择以及电气节能方面进行了详细阐述。

关键词：公共建筑群；电气设计；消防系统；电气节能

引言

公共建筑主要是指为人们提供公共活动的场所，涵盖政府办公楼和写字楼等办公建筑；酒店、饭店等酒店建筑；体育馆、图书馆等科教文卫建筑；大型商场等商业建筑。公共建筑群是指将多种业态的建筑或者多个公共建筑融为一体的建筑群，其内部设计相对复杂，对设计人员提出了更高的要求。

1建筑电气设计的原则

首先，建筑电气设计应把握满足功能、经济合理、技术先进的原则。其次，建筑电气设计要把稳定安全放在首位，在保证系统的稳定运行的同时也要兼顾经济方面的因素。虽然同时达到最佳结合的困难很大，但是设计者在设计过程中尽量在设计稳定安全的条件下尽量的经济，这也是每一位优秀电气设计师的职责及目标。建筑电气设计要严格遵循国家规范及相关政策及法令，规范包括了国家规范及地区规范。当地方要求与国家规范要求不一样时，可按下列原则把握：（1）同级别的标准（如同为国家标准或者同为行业标准）对同一问题规定不一致时，应以最新发布的标准为准。（2）不同级别的标准，除特殊情况外，低级别标准中如有低于高级别标准的规定（如行业标准低于国家标准的规定、地方标准中低于国家标准或行业标准的规定）应视同无效，但允许低级别标准做出严于高级别标准的规定。当低级别标准做出严于高级别标准的规定时，在实际工程设计中应按最严格的规定执行。

2公共建筑群电气设计实例

为了明确公共建筑群电气设计的具体内容，选择某市的公共建筑群工程作为研究对象，对其电气工程的设计方案进行分析。该工程包括住宅区、办公区和酒店区3部分，总用地面积为83315m2，总建筑面积为19.69万m2。住宅区为一类高层建筑，其楼层为21层；办公区为一类公共建筑，其楼层为16层；酒店区为一类公共建筑，其楼层为10层；具有业态多样化及单体建筑数量多的特征。该公共建筑群的总体供电方案如下：在办公区的一楼设置3座高低压变配电室，其中一个兼做开闭所，另外在酒店区及住宅区分别设置一座高低压变配电室。针对不同建筑的用电需求，设计人员遵循相关标准法规，明确了不同建筑的变压器容量，如表1。

根据国家规范要求，所有的消防设备用电、主要通道照明、安防用电、计算机系统用电等重要负荷均采用一级负荷供电。一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。对于一级供电负荷的要求，很多设计人员对国家规范存在误解，认为所有的一级负荷均应在末端切换。其实除了消防控制室、消防水泵房、防排烟风机房的消防用电设备和消防电梯等国家规范明确要求的电源应在最末端自动切换外，很多一级负荷比如主要通道的普通照明，可以设计在变配电室内首端切换，单回路至末端供电即可。该项目采用两路高压（20KV级）供电，两路电源来自两个区域变电站。根据规范要求，对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接人应急供电系统。因此，该项目在办公区、住宅区、酒店区分别设置了一台柴油发电机组作为应急电源。另外，为了保障过负荷保护的有效运行，需要将柴油发电机组始终控制在常备启动状态，在市电出现故障时，会自动切换备用电源，并在30s内恢复正常状态，实现公共建筑群的正常供电。在该公共建筑群中，办公区域的某些建筑没有地下室，设计人员对该区域进行降板处理，在设计图纸中明确标注需要降板处理的管线连接部位，并指出管线的相关参数，如管径大小和材质要求等，保障公共建筑群电气工程的质量。

3公共建筑群电气设计要点

3.1消防系统的设计要点

在公共建筑群的消防系统中，电气设计要点在于配电线路的切换及过负荷保护。配电线路的切换主要是指线路末端的切换，在公共建筑群的消防用电设备和消防电梯用电中，设计人员需要为配电线路的末端设置自动切换装置，保障消防用电设备及消防电梯的可靠稳定运行，从而避免公共建筑群出现严重火灾事故。需要注意的是，设计人员不可以将变频调速器作为消防用电设备的控制系统，也不可以在除消防系统以外的回路中应用双电源切换，其余用电设备的线路需要采用总配电箱电源切换方式，以此降低公共建筑群电气设计的成本，提升电气工程的整体质量。配电线路的过负荷保护，应在过负荷电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负荷电流。在消防系统运行期间，过负荷会对消防设备及整个线路造成不利影响。但对于消防负荷，该线路的过负荷保护应作用于信号而不应切断线路。在进行过负荷保护设计的过程中，设计人员遵循如下要求：如果消防设备不具备备用设备，则过负荷作用于信号而不作用于动作；如果消防设备具备备用设备，则保护动作通过设备控制动作，即切断故障设备的电源，开启备用设备。

3.2管线系统的设计要点

在公共建筑群的消防系统中，电气设计要点在于管线系统及干线系统。在进行管线设计时，设计人员需要遵循合理性及经济性原则。首先将管线统一布置于综合平面上，再将其设计内容用于专业图纸中，最后根据不同区域管线的要求，选择管线的材质、规格及参数，为管线敷设奠定良好的基础。与此同时，在进行管线综合布置的过程中，如果公共建筑群的空间有限，设计人员可以将管线布置于梁空间内，并遵循避让原则。大管线、无压管线、永久管线和热水管线属于优先级别的管线，小管线、有压管线、临时管线及冷水管线属于次级；在优先级别的管线布置完成后，再布置次级管线。在进行干线设计时，设计人员需要根据施工图纸的内容及相关规范，合理设计公共建筑的干线布局。如果公共建筑的回路为多个并联导体构成，而且多个并联导体共用一个过负荷保护装置，设计人员需要采用相同参数的并联导体，即并联导体的长度、截面以及敷设方式保持一致，并通过合理的线路负荷使其负载电源相差无几。在考虑合理性及经济性的同时，消防配电线路应首先满足火灾时连续供电时间的需要，从而保障干线的安全性及可靠性，避免电气隐患的出现。

3.3照明高效光源和高效灯具的合理选择

在公共建筑群中，不同区域的照明光源和灯具有不同的要求。高效光源选择：（1）一般室内灯具安装高度较低的房间，照明采用高效细管直管形三基色荧光灯或小功率的金属卤化物灯光源；（2）灯具安装高度较高的场所，应选用金属卤化物灯、大功率细管径荧光灯光源；（3）旅馆建筑的客房宜采用发光二极管灯或紧凑型荧光灯光源。高效灯具的选择：（1）荧光灯灯具的效率不低于开敞型75%、带透明保护罩65%、格栅式60%、带磨砂保护罩65%；（2）选用高效灯具附件，T8管36W的荧光灯用节能电感型的镇流器功耗为4.5~5.5W，电子型镇流器功耗为3.5~4.0W。荧光灯、气体放电灯等就地补偿，单灯功率因数不小于0.9。目前常用线槽灯作为车库照明灯具，设计人员可以根据公共建筑群的实际需求，选择荧光灯或者LED灯具，在满足车库照明的基础上，呈现出更美观的视觉效果。图1线槽灯构造示意图。

3.4电气节能设计要点

在环境友好型社会构建的发展趋势下，建筑行业需要积极响应节能减排号召，在建筑工程的各个方面应用节能措施，促进绿色建筑的发展。因此，在电气设计中，设计人员需要注重节能措施的应用，降低电气工程的能耗。具体而言，设计人员可以从变压器、照明系统和发电机三方面入手，实现建筑电气节能设计。（1）变压器。设计人员需要在保障变压器能效符合要求的基础上，选择能耗相对较低且噪音较小的变压器，并根据公共建筑群的实际状况，明确变压器的数量和容量，合理设置变压器的电容器组，降低变压器的无功损耗及不必要损耗，从而提升变压器的使用效益。（2）照明系统。设计人员需要根据公共建筑群的不同照明需求，选择不同的照明控制方式，缩短公共建筑群的照明时间，降低照明系统的用电量，实现节能减排的目标。比如，楼梯间区域宜采用感应节能控制及智能照明控制相结合的方式；地下车库和走廊等区域宜按防火分区采用智能照明控制方式，分区域、分回路控制，并最大限度地利用自然光，减少照明系统的能耗。与传统的照明控制方式对比，智能照明控制在地下车库等大空间体现出很大的优势，具有很大的节能效果。（3）发电机。设计人员需要在发电机中设置烟气处理装置，将发电产生的烟气进行初步处理，避免生产废气对空气造成污染。同时，设计人员需要在发电机房中设置隔音设备和减振设备，降低发电产生的噪音污染，实现环保的目标。

4防雷措施

一般大气中雷云距离地面高度大约为100~300m时，地面感应异性电荷比较容易在建筑物的突出部位集中，大多数高层建筑已接近雷云之中，受雷击的概率非常大，当建筑物的高度高于对应的滚球半径时，就容易产生侧击雷，由于顶层接闪器并不能完全保护住整个楼体，所以侧击雷就需要加设防护。目前高层建筑物广泛采用钢构架或钢筋混凝土结构，一般建筑物层高3米左右，柱子间距为4~6米。防雷施工中，在需要防侧击雷的起始高度设置首道均压环，并向上每隔三层设置一道均压环，两根引下线中间加焊一个柱子，组成暗敷接闪网格，在墙角或边缘和显著突出物体处布置接闪杆，同时将金属栏杆及金属门窗等较大的金属物体连接到接闪网格上，并与引下线、接地装置做等电位连接。同时将外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置等电位连接，与引下线一道参与雷电分流作用，降低接触电压、跨步电压的影响。防雷施工中，在建筑物伸缩缝、沉降缝和抗震缝等处做了防雷跨越导线，使整个高层建筑的金属部分形成一个等电位法拉第笼。利用建筑物内的基础钢筋做接地网，在建筑物电源进线处做总等电位联结，防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、弱电系统等的接地采用共用接地装置，接地电阻不大于1欧姆。凡正常不带电，绝缘破坏时可能带电的电气设备的金属外壳、穿线钢管、电缆外皮、支架等均应可靠与接地系统连接，对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与总等电位箱相连。

5防火及报警系统

由于公共建筑面积大、人员复杂，引起火灾的可能性很大，加之竖向孔洞多、现代化的塑料贴面材料、全部窗户密封、设备庞杂、人员和物质等都很集中，发生火灾时火势容易蔓延，疏散人员和扑灭火灾也很困难，所以现代化的高层建筑除了在建筑设计方面采取很多措施（如合理布局、采用耐火材料、划分若干防火区等）外，还应要求建筑内的电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞采用防火封堵材料封堵、建筑内的电缆井应在每层楼板处采用不低于楼板耐火极限的不燃烧体或防火封堵材料封堵、布线系统通过底板、墙壁、屋顶、天花板、隔墙等建筑构件时，其孔隙应按等同建筑构件耐火等级的规定封堵。除此之外，还应在消防控制室设置一套完善的火灾自动报警及联动控制系统。火灾自动报警及联动控制系统一般由检测、报警、确认判断和初期灭火设备、疏散诱导系统、排烟灭火系统组成。为了便于安全疏散和火灾扑救，还应采用“集中控制型消防应急灯具”系统，该系统应符合国标《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018中有关规定。在本大楼有众多人员密集的大厅及疏散出口处、疏散走道和出口处、建筑物内封闭楼梯间、防烟楼梯间、前室以及消防控制室、消防水泵房等处设置了应急照明灯。在大楼的太平门顶部、疏散走道、转角处以及公共出口处距地不足1m的墙面上设置了疏散指示标志灯。应急照明灯和标志灯的具体安装详见GB51309-2018中“4.5灯具安装”的要求。火灾应急照明及疏散指示标志灯设非燃烧材料制成的保护罩并具备公安部消防产品认证中心出具的产品型式认可证书。

6结论

随着科学技术的不断发展，人们对生活水平也逐渐的增高，必然会对电气设计有许多新的要求。综上所述，公共建筑群电气设计的要点相对较多，需要设计人员加深对公共建筑群及行业相关标准的认识，保障电气设计的质量。通过分析可知，设计人员需要做好消防系统、管线系统及照明灯具的设计，并注重电气设计的节能效果，整体提升公共建筑群的电气设计水平，为建筑用户提供高质量的电气服务。

参考文献

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