高層辦公建筑電氣設(shè)計(jì)——某機(jī)關(guān)辦公大樓設(shè)計(jì)實(shí)踐

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隨著辦公建筑的用電設(shè)備種類越來越多，如電力、照明、電梯、空調(diào)、消防、通信、計(jì)算機(jī)等，而且不斷向智能化設(shè)備方面發(fā)展，耗電量明顯增加，對(duì)供配電方面提出了許多新的要求，把供配電的可靠性、安全性、靈活性擺到了更為重要的位置。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)高層辦公樓的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。

　　1.工程概況及設(shè)計(jì)要求

　　某機(jī)關(guān)辦公大樓，總面積21000m2，高60m，地面15層，地下1層，屬一類高層建筑。按甲方提出的要求，需做到方案合理、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、滿足相關(guān)規(guī)范的要求，還要簡(jiǎn)捷實(shí)用、便于操作、管理和維護(hù)，減少綜合投資。

　　2.負(fù)荷計(jì)算和估算

　　廣州市越秀建筑設(shè)計(jì)院主要進(jìn)行本工程的一次設(shè)計(jì)，二次裝修部分由專業(yè)裝飾設(shè)計(jì)公司完成。這

　　就要求一次設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留供電電源，既要符合實(shí)際情況，又要留有發(fā)展變化的余地。本大樓內(nèi)部功能分為：一般辦公室、區(qū)領(lǐng)導(dǎo)辦公室、大會(huì)議室、展廳、大堂、多功能廳（禮堂）、信息中心（計(jì)算機(jī)中心）、通訊中心（電話總機(jī)）、制水中心、空調(diào)機(jī)房、水泵房等。

　　在一般辦公區(qū)按50～60W／m2考慮，在特殊辦公區(qū)按50～80W／m2考慮。對(duì)于上述特殊裝修場(chǎng)所，設(shè)計(jì)估算參數(shù)如下表所示。

　　電力負(fù)荷一般由各專業(yè)提供技術(shù)要求及負(fù)荷大小?？傠娏ω?fù)荷需用系數(shù)Ks為0.75，功率因數(shù)0.8，總照明負(fù)荷需用系數(shù)Ks為0.85，功率因數(shù)0.8.

　　2.1三相負(fù)荷計(jì)算方法：

　　將三相用電設(shè)備的設(shè)備容量乘以一個(gè)需用系數(shù)Kx，得有功計(jì)算負(fù)荷，即：

　　Pjs＝Kx&#8226；Ps（kW）

　　無功計(jì)算負(fù)荷Qjs確定：

　　Qjs＝Pis&#8226；tgΦ（kVar）

　　最后，確定視在計(jì)算負(fù)荷Sjs：

　　Sjs＝Pjs2＋Qjs2（kVA）或Sjs＝Pjs／cosΦ（kVA）

　　計(jì)算電流為：

　　Ijs＝Pjs／3Ue?cosΦ。（Ue三相設(shè)備的額定電壓kV）

　　2.2單相負(fù)荷確定：

　　盡量將各單相負(fù)荷逐相均勻分配，以減少不平衡。計(jì)算時(shí)，當(dāng)回路中的單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谠摶芈啡鄬?duì)稱負(fù)荷的總?cè)萘康?5％時(shí)，全部負(fù)荷按三相對(duì)稱負(fù)荷計(jì)算，當(dāng)超過15％時(shí)，應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷，再同三相負(fù)荷相加，功率及電流計(jì)算公式同上。

　　3.10kV供電系統(tǒng)

　　根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045－95）9.1.1條規(guī)定，一類高層建筑中的消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、應(yīng)急照明及消防用電按一級(jí)負(fù)荷要求供電。

　　按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ／T16－92）3.1條規(guī)定，省部級(jí)辦公建筑的客梯電力、主要的辦公室、會(huì)議室照明屬二級(jí)負(fù)荷。本辦公大樓屬一級(jí)負(fù)荷供電，通過傳統(tǒng)的幾種供電方案比較，選定了下面的供電方案。

　　即由不同區(qū)域變電站引來兩路10kV電源，10kV系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單母線分段，中間有聯(lián)絡(luò)柜，正常工作時(shí)，兩路電源同時(shí)供電，互為備用，一路電源故障時(shí)，另一路電源供全部負(fù)荷。這樣做既方便檢修又可達(dá)到供電要求。此方案表面上符合供電要求，但實(shí)際很難做到，因?yàn)?，?guó)內(nèi)各地區(qū)的大電網(wǎng)都是并網(wǎng)的，電力網(wǎng)內(nèi)的各種故障均可能引起全部電源進(jìn)線同時(shí)失去電源。多年來的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，很多電氣故障難以限制在某一范圍內(nèi)部，因此，即使設(shè)計(jì)中采用了兩路市政電源，也很難保證一級(jí)負(fù)荷的供電要求。所以，為保證一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，必須增設(shè)應(yīng)急電源柴油發(fā)電機(jī)作為第三備用電源。

　　4.220／380V配電系統(tǒng)

　　本建筑配電電壓為交流220／380V，聯(lián)結(jié)形式采用TN－S系統(tǒng)。

　　結(jié)合工程實(shí)際情況，通過負(fù)荷計(jì)算，考慮到空調(diào)用電負(fù)荷占建筑物總用電量的50％，耗電量很大。因此，空調(diào)系統(tǒng)合理的配電與控制方式，很大程度上決定了整個(gè)大樓的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況。設(shè)計(jì)時(shí)，選用一臺(tái)1250kVA變壓器供中央空調(diào)用電，照明及其它動(dòng)力負(fù)荷。選用另一臺(tái)1250kVA變壓器，兩個(gè)供電系統(tǒng)之間采用分段母線聯(lián)絡(luò)，在不使用空調(diào)的季節(jié)，可將空調(diào)變壓器退出，減少變壓器功耗，達(dá)到節(jié)電效果。同時(shí)，該變壓器可作為另一臺(tái)變壓器檢修時(shí)的備用設(shè)備。

　　4.1照明及其它動(dòng)力配電系統(tǒng)。

　　辦公樓的配電系統(tǒng)主要由配電變壓器、低壓主開關(guān)柜、垂直干線、各樓層的配電箱和其后的分支電路組成，變壓器低壓側(cè)出線經(jīng)低壓主開關(guān)柜中的母線接至垂直干線，1～15層照明負(fù)荷采用額定截流量為1250A的密集型母線槽做主干線，各樓層設(shè)母線插接箱，由插接箱引至各樓層總配電箱，由總箱引至各室末端配電箱。末端配電箱是按照辦公室的不同功能來分設(shè)的，目的是便于管理、檢修。地下室其它動(dòng)力設(shè)備，如水泵、電梯、風(fēng)機(jī)等由低壓配電屏單回路放射式配電，這些重要?jiǎng)恿ω?fù)荷要求在末端配電箱設(shè)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)化裝置，使供電更可靠、更安全。

　　4.2空調(diào)機(jī)組的配電及控制系統(tǒng)。

　　4.2.1空調(diào)機(jī)組的配電

　　從變電所低壓引一路電源至地下室機(jī)房控制中心配電屏，此段線路采用額定量為2000A的封閉式母線槽。主機(jī)、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等外部設(shè)備均采用獨(dú)立回路供電，即放射式供電方式。保證了供電的可靠性。而首層以上空調(diào)機(jī)組（指風(fēng)機(jī)彎管新風(fēng)機(jī)）采用樹干式配電，用一根ZR－VV3×95＋1×50的電力電纜，引至電纜分接盒，由此引至樓層空調(diào)配電箱。

　　4.2.2空調(diào)機(jī)組的控制方式

　　分手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。手動(dòng)控制時(shí)，制冷機(jī)與外部設(shè)備以及外部設(shè)備之間無電氣連鎖關(guān)系，各設(shè)備均可單獨(dú)啟動(dòng)和停止，此時(shí)，制冷機(jī)由內(nèi)部保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)，此種狀態(tài)主要是為了機(jī)組的調(diào)試和維修。自動(dòng)控制時(shí)，各設(shè)備之間有連鎖關(guān)系，機(jī)組的啟動(dòng)順序：冷卻塔風(fēng)機(jī)—冷卻水泵—冷凍水泵—主機(jī)。停機(jī)時(shí)順序與啟動(dòng)時(shí)相反，按照這個(gè)要求，設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的二次控制回路，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警方面，空調(diào)系統(tǒng)與火警信號(hào)也要求有連鎖控制，當(dāng)確定有火警發(fā)生時(shí)，消防值班室發(fā)出信號(hào)切斷空調(diào)機(jī)的總電源，并將開關(guān)動(dòng)作信號(hào)反饋回消防控制中心。

　　5.采光與照明標(biāo)準(zhǔn)。

　　為了減少動(dòng)力設(shè)備用電對(duì)照明線路電壓波動(dòng)的影響，照明用電與動(dòng)力用電線路盡量分開供給，本樓設(shè)有一般照明和應(yīng)急照明。

　　5.1辦公室照明設(shè)計(jì)

　　利用天然采光與人工照明相結(jié)合的方法，在天氣允許條件下，充分依靠天然采光以節(jié)約能源，當(dāng)陰雨天氣時(shí)，工作面的照度不夠，則利用人工照明，按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，辦公室的一般照明照度的均勻度，按最低照度（100Lx）與平均照度之比確定，平均均勻度應(yīng)在0.7以上，最低均勻度不得低于0.3.工作面上有無眩光，是衡量采光與照明質(zhì)量的重要內(nèi)容，按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，辦公室工作面上可以有輕微眩光。為防止天然采光產(chǎn)生的眩光，按功能要求選好采光口的方向，采用減少窗亮度和提高背景亮度，這也是控制不舒適眩光指數(shù)的有效措施。而避免人工照明所產(chǎn)生的眩光，要選好燈具，著重處理好背景亮度。搞好燈具布置，燈具布置間距宜不大于所選燈具的最大允許距離比，選用半間接型照明燈具。本方案選用格柵高光效熒光燈，從而限制了眩光，滿足了照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，達(dá)到了節(jié)能效果。

　　5.2應(yīng)急照明設(shè)置

　　地下室車庫、電梯間、樓梯間、公共通信和主要出入口等場(chǎng)所設(shè)應(yīng)急疏散指示照明及樓層指示燈，它們?cè)谡＜笆鹿蕰r(shí)均點(diǎn)燃。應(yīng)急疏散、樓層指示燈均自帶蓄電池。應(yīng)急供電時(shí)間不少于20分鐘。

　　地下室、電梯間、重要辦公室（區(qū)長(zhǎng)、副區(qū)長(zhǎng)）、重要會(huì)議室（常務(wù)、紀(jì)委）、大堂、禮堂、變配電房、主機(jī)房、消防控制中心、水泵房、電梯機(jī)房、電話總機(jī)、信息中心，這些場(chǎng)所均設(shè)應(yīng)急照明及工作照明，應(yīng)急照明分別占工作照明的25％～100％。

　　5.3特殊場(chǎng)所照明

　　對(duì)于有特殊要求的場(chǎng)所，如大樓外墻，節(jié)日彩光等設(shè)有泛光照明和特殊照明，設(shè)計(jì)時(shí)按估算負(fù)荷預(yù)留電源。

　　6.防雷與安全

　　防雷設(shè)計(jì)按二類防雷建筑物處理，利用建筑物金屬構(gòu)件作防雷裝置。屋面敷設(shè)避雷帶，共用天線用避雷針保護(hù)，利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作引下線，并利用混凝土基礎(chǔ)鋼筋作自然接地體。為防側(cè)擊雷，從30m以上，每三層設(shè)均壓環(huán)，所有金屬門窗、建筑玻璃幕墻均應(yīng)與作防雷引下線的鋼筋連通。為了保證建筑物外立面的效果，所有防雷裝置均采用暗裝作法。

　　防雷接地、變壓器中性點(diǎn)接地，電氣安全接地以及其它需要接地的設(shè)備，弱電設(shè)備采用共用接地，共用接地體的接地電阻應(yīng)小于1Ω。這樣既保證了人身和設(shè)備的安全，也減少了由不合理接地引起的干擾。

　　為了保證人身設(shè)備的用電安全，設(shè)計(jì)要求建筑物內(nèi)作總等電位聯(lián)結(jié)。在地下室安裝一總等電位聯(lián)結(jié)端子箱，把總水管、煤氣管、空調(diào)立管等所有進(jìn)出建筑物的金屬體及建筑物的金屬構(gòu)件等與電位聯(lián)結(jié)端子箱連通。

　　7.結(jié)束語

　　鑒于篇幅有限，對(duì)本工程的保安監(jiān)控、電話系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)預(yù)留有關(guān)的強(qiáng)電電源，具體做法不再討論。通過以上對(duì)本工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況的介紹，我認(rèn)為辦公建筑電氣設(shè)計(jì)的合理性應(yīng)從總體考慮其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，才能取得最佳的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果，真正做到高效、節(jié)能、舒適。由于本項(xiàng)目所有設(shè)計(jì)師的不懈努力，本工程榮獲了廣州市設(shè)計(jì)優(yōu)秀獎(jiǎng)。