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關鍵詞:供電;設計;設備
1 高層建筑電氣系統設計
1.1供電系統電源的選擇
在高層建筑電氣設計中,電力供應基礎就是電源,因此電氣設計的首要內容就是電源的選取。高層建筑的供電系統,均與市政電源條件有關,高層建筑應有兩路高壓電源,國內的高層建筑所采用的電壓都是10KV標準,并且兩路高壓電源需獨立運行,采用兩路同時供電互為備用的方式,并要求其中一個電源發生故障(或檢修)另一個電源不致同時受到損壞(或檢修)。另外依據高層建筑的定位及供電方案的要求,有時需要配備發電機組作為備用電源,保證高層建筑別重要的一級負荷、一級負荷、消防負荷等的設備用電。
1.2 建筑的電力負荷估算
電氣設計的下一步就是確定整個建筑的用電負荷容量,高層建筑電氣設計也不例外。在這里對電力負荷的估算是否準確將關系到整個系統的設備、安全和經濟性,因此高層建筑的電氣設計離不開負荷計算,普遍采用的方法是負荷密度和需要系數這兩種計算方法。
1.3 高壓變配電系統
高壓變電配電系統是設計中的重點環節,因為建筑中的電氣設備用電大部分為低壓設備(220V-380V),所以需要將高壓電(10KV)經過變壓器進行電壓轉換才能正常使用。這些任務就由建筑中的高壓變配電系統來完成。
1.3.1高壓配電系統的實現
高壓配電系統:現代高層建筑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。母線分段數目,與電源進線回路數相適應。只有當供電電源為一主一備時,才考慮采用單母線不分段的結線。電源進線大多數都是采用電纜的方式進線。
1.3.2電路的計費方式
電路的計費方式普遍采用的是高供高計的形式(或依據當地供電部門的要求進行設置),但是在低壓側仍需要安裝電表進行計費,以便將動力和照明系統分開進行計費。這主要是為了適應供電部門的計費差異,有的地方將空調設備也劃入到照明用電計價中。因此在電氣設計中應安裝總電表和動力電表合理的管理電能,了解電能的使用情況。
1.3.3變壓器的選擇
針對變壓器的選擇,應當按照前面的估算的負荷來進行選用,包括容量和臺數的確定。這里應注意對變壓器經濟運行和節能需求進行著重的考慮,盡量讓變壓器能在經濟運行的條件下工作,以達到節能的目的。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。照明和動力分開設變壓器,當動力用電容量太小時,動力變壓器可不分開裝設,而在低壓側應對動力負荷分類計費。
1.4 配電系統的線路設計
在建筑的電氣設計中還應對整個電路的分布和敷設形式進行設計。原則上,高壓和低壓干線的配電都是以放射式來進行設計,樓層配電則以樹干式或放射式進行配電。配電設備中的主要部分就是“干線”,對高層建筑來說,配電豎井一般優先采用插接式的母線槽,布線方便。而水平的干線鋪設較為困難,多采用的是全塑電纜和豎井中的母線相連。每個樓層都需要配置小型的配電間,以保證配電和用電安全。層間的配電箱通過空氣開關從母線上取電,并經過預埋線路管進入到室內。這時如果建筑的層數較多應合理設計實現分區供電,或者將變壓器進行分散設置。
1.5 其他配電系統設計
1.5.1低壓配電系統的控制。在低壓配電系統中應當注意對斷路器的應用和設計,這主要是對分路系統進行必要的安全保護,防止一些人為或者意外事故造成大面積的停電或者短路事故,而且在設計中應當合理分級,合理選擇斷路器的過流標準,防止隨意配置造成隱患。
1.5.2電梯系統的設計。在對電梯的供電系統設計中,電梯的配電應當采用兩路專用電纜,且兩路電纜應引自不同變壓器的低壓柜饋線回路,并在電梯機房末端配備自動切換裝置。
2 高層建筑電氣設計中的關鍵設備選取
2.1 高壓開關柜的選用
目前的現代化高層建筑的配電室一般都在地下。應根據高層建筑的地下室的標準選用適合建筑負荷的真空高壓開關柜,以保證整個供電系統的安全。
2.2 變壓器的選擇
變壓器在選擇中除了根據負荷需求進行選用外,還需要考慮防火要求,在主樓內不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。
2.3 低壓配電屏和發電機組
配電屏一般的形式都是采用抽屜式的結構,大容量的出線則采用車式結構。在發電機組的選擇中應當采用較為先進的燃氣輪機發電機組,其優勢為體積小、反應快、故障率低,采用這一類型的機組可以延長機組壽命、提高備用供電的能力。
2.4 對變電所的位置設計
高層建筑的用電特點就是需求的電量較大,在確定變電所的位置時應當考慮負荷的中心位置,盡量使之靠近負荷中心,這主要是為了降低大負荷供電而造成的線損,也提高了供電的質量。
2.5 照明電器設備的選擇
照明系統是高層建筑的重要基礎設備,在設計和選取的過程中應注意對光源、照度、美觀、位置等的合理配合,并且盡量采用可以實現智能控制的燈具,以便節能。
2.6 系統的防雷和接地系統
電氣系統的防雷和接地是十分重要的保障措施,處理采用避雷針和避雷帶等傳統措施外,還可采用消雷器、放射性避雷針,這兩項技術在實際的應用中得到了推廣,也取得了較好的效果。目前的設計方向是將防雷、接地、電氣設備接地保護、工作性接地等系統有機的結合起來,形成一個接地系統。接地電阻應當按照要求設計,保障在1Ω以下。可以采用建筑物本身的鋼筋混凝土基礎作為接地極,但同時也要額外的敷設接地扁鋼,負責將小區內其他臨近的建筑物基礎連接形成一個接地網絡,提高安全性能。
2.7 消防系統的構建
目前的高層建筑都需要配備火災自動報警和自動滅火系統,具體包括: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,以此形成自動報警、滅火的自動化。在電氣設計中應當保證必要的專用線路來維持這些系統的日常伺服性能,使其在火災中能夠發揮作用。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。
3 高層電氣系統設計應保證最大化節能
在高層電氣設計中應當充分體現節能的思想,保證建筑用電的經濟性。首先,應當在設計中指導施工采用先進的技術、材料、設備、工藝在增加合理投入的同時最大化的實現節能,并保證設備投入運行后的低能耗。其次,在設計中盡量采用科學的控制手段,降低高能耗系統的能耗指標,如:采用變頻技術對空調、水泵的電動機進行控制降低能耗。第三,對照明系統的合理設計,要求既能保證日常的使用需求,又可以實現對光源、自然光、太陽能等的合理利用,配合智能控制系統實現節能。(何偉燈 44142419******0603X)
參考文獻:
[1] 王宇平,盧松齡.淺談高層民用建筑的電氣設計[J].科技信息,2006
[2] 陳存禮.淺析高層建筑物的電氣設計[J].廣東科技,2009
關鍵詞:民用建筑;電氣;接地;等電位聯結
中圖分類號: F407 文獻標識碼: A
引言
在現代住宅的電氣設計及低壓配電系統中,接地措施必不可少,它是建筑物、設備及人身安全的有力保證。目前,由于考慮到工程造價等因素,有些建筑物在進行供電設計時就沒有考慮等電位聯結問題。在發達國家,住宅樓并不一定要求打人工接地極,但要求必須做好總等電位聯結和衛浴間局部等電位聯結,否則,甲方不予驗收,當地供電公司也以電氣不安全為由拒絕供電.下面就住宅接地方式的特點及等電位聯結的實現加以論述。
一、接地的種類和目的
1、安全保護接地
主要包括:為防止電力設施或電子電氣設備絕緣損壞、危及人身安全而設置的保護接地;為消除生產過程中產生的靜電積累,引起觸電或爆炸而設的靜電接地;為防止電磁感應而對設備的金屬外殼、屏蔽罩或屏蔽線外皮所進行的屏蔽接地。其中保護接地應用最為廣泛,它將機(外)殼接地。此種接地的目的是為了安全。
2、系統接地
這種接地給電路系統提供一個基準電位(參考電位),同時也可將干擾引走。此種接地目的是為了抵制外部的干擾。
3、防雷接地
為防止雷電過電壓對人身或設備產生危害,而設置的過電壓保護設備的接地,稱為防雷接地,如避雷針、避雷器的接地。
4、重復接地
在低壓配電系統的系統中,為防止因中性線故障而失去接地保護作用,造成電擊危險和損壞設備,對中性線進行重復接地。系統中的重復接地點為:架空線路的終端及線路中適當點;四芯電纜的中性線;電纜或架空線路在建筑物或車間的進線處。
5、防靜電接地
為了消除靜電對人身和設備產生危害而進行的接地,如將某些液體或氣體的金屬輸送管道或車輛的接地。
6、屏蔽接地
為防止電氣設備因受電磁干擾,而影響其工作或對其他設備造成電磁干擾的屏蔽設備的接地。
二、接地及等電位聯結的重要性
接地及等電位聯結這兩個名詞,相信我們電氣人員并不陌生,因為他們是我們電氣人員經常要提到的電氣安全措施之一。大家都知道一般人和各類電氣系統都位于地球上,而地球又是個導體,因此電氣系統必須與地球作等電位聯結,以避免它與大地之間的電位差引起的種種電氣災害,從而保證電氣系統的正常運作。將流入防雷系統的電流釋放到大地,避免使電流能量集中在某一個部位,對被保護設施造成損害。良好的接地才能有效的釋放能量,避免發生電壓反擊。過去的舊規范要求設備單獨接地,但是這種做法現在已經不被提倡,而是改為和防雷接地系統共用接地設備。接地是防雷系統中最根本的要求,如果接地質量不合格,則防雷設施的防雷效果都不能表現出來。為與地球等電位或與地球電位接近,需要與地球作電氣連接,但地球上沒有電氣連接端子,為此需在大地表面接地極作連接端子并引出接地線以取得地線來做參考電位,這就是通常所說的“接地”。由于接地極與大地間存在若干歐的連接電阻或接地電阻,并在其上產生較大的電位差,這種情況下,與大地連接的等電位效果,由于連接電阻或接地電阻大等原因而并不理想。
因為上述問題的存在,所以電氣工程更強調等電位聯結的重要性,這樣接地問題就變得異常的復雜。接地被賦以新的概念,接地不僅限于與大地的連接,與代替大地的導體相連接以導體電位為參考電位也是接地。王厚余舉過兩個關于等電位的經典例子:飛機內電氣系統與金屬機身的連接,汽車內電氣系統與金屬車身的連接,這一連接既可認為是做等電位聯結,也可認為是與代替大地的導體連接而實現的接地。它不以大地電位為參考電位而以機身或車身電位為參考電位,因其連接為金屬性連接,其連接電阻僅幾毫歐,所以其等電位效果優于傳統的與大地連接的接地,而且其電氣安全性能非常好。JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范第12.6條明確強調建筑物內的等電位聯結的作用,其參考電位為建筑物內眾多金屬結構、管道的聯結點―接地母排(或總接地端子)的電位。記得王厚余說過一句很精辟的話:假想有一個神話中的大力神將整個建筑物拔地而起使之與大地脫離,但電源未切斷,這時對大地而言建筑物電氣裝置的接地電阻為無限大,但建筑物內的人群仍然照常安全無恙地生活和工作,因為各電氣系統仍然通過與代替大地的導體―等電位聯結系統的連接而實現了接地,這與飛上天空的飛機的情況是一樣的。這就是等電位聯結的精妙之處。
三、建筑電氣設計中與接地相關的問題
1、TN-C-S系統和TN-S系統的區分
案例:某一建筑物A的電源由建筑物B(設有變壓器)的WP1回路引來,采用三相四線制(~220/380V)引入。A建筑物電源進線處做PEN線重復接地,PEN線重復接地后N線與PE線嚴格分開。那么對于建筑A來說,它的接地保護系統屬于TN-S還是TN-C-S接地系統?根據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)條文說明中第109頁12.2.2條第3款的闡述,“建筑物采用TN-C-S系統時,在建筑物的進線處設置重復接地,將系統變成TN-S以后才能設置進線隔離開關,這就大大提高了PE線的可靠性”。這句話從側面反映出TN-C-S系統經重復接地后可形成一個局部的TN-S系統。一般民用建筑內部接地系統都是一個局部TN-S系統。但在設計說明中闡述其接地系統型式還應確定其上級配電系統,即其接地型式應“追根溯源”,從其電源點(變壓器)看起。以本案例為例,A建筑物電源進線以三相四線制引入,其PEN線在電源進線處做重復接地,這是一個典型的TN-C-S系統,其設計說明中應明確交代該建筑物接地系統采用TN-C-S系統。
2、重復接地的距離要求
根據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)條文說明中第109頁12.2.2條第2款的闡述,“條文中沒有對多處接地的做法以明確的規定。例如,兩重復接地之間的最大距離,原因是每個地域的環境不一樣,千差萬別,統一規定有困難。設計中保護導體,水平敷設時可按50m,垂直敷設時可按20m。當然在長干線的終端處,PE導體應作接地”。由些可見,設計過程中可以電源進線處的重復接地可以50m作為重復接地的參考距離。建筑物內垂直方向以20m作為重復接地的極限距離也不難理解。建筑高度超過24m即為高層建筑,每20m內與樓板內鋼筋或柱內主筋相連,增加了接地干線的可靠性,同時也起到一種等電位聯結的作用,使建筑物變成一個近似的法拉第籠,有利于電磁屏蔽和防止雷電電磁脈沖的引入。
3、輔助(局部)等電位聯結
《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)中第176頁12.6.6條第2款規定:“在一個裝置或裝置的一部分內,當作用于自動切斷供電的間接接觸保護不能滿足本規范第7.7節規定的條件時,應設置輔助等電位聯結。”設置等電位聯結的核心作用是降低接觸電壓,當接地故障保護不能滿足要求時,就要采取輔助等電位聯結的方式來降低接觸電壓,使人體處在一個局部等電位面上。《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)中第181頁12.9.2條第2款明確規定浴室要做局部等電位聯結。浴室內0區的安全電壓為12V,一旦發生漏電危險,總等電位聯結很難保證人體的接觸電壓不超過12V,故而要求浴室要做局部等電位聯結。輔助等電位連接的設置,關鍵是要看接地故障保護能否滿足安全電壓和故障切斷時間的要求。越是安全電壓要求低的場所(如潮濕場所)和故障切斷時間要求短的設備(如手持設備和移動設備)就越有必要做輔助等電位聯結。要確定其有效性,可根據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)中第74頁7.7.4條第4款中公式(R≤50/Ia)來驗證。
結束語
綜上所述,作為電氣設計人員,我們從電氣安全和功能上的角度應該對等電位聯結和接地設計工作做到位,從源頭上設計人員要足夠重視等電位聯結和接地的重要性,進而能讓施工人員把等電位聯結和接地工作不遺不漏地做好。
參考文獻
[1]李艷華.關于接地系統保護整定方法的探討[J].廣西電力2013(04)
【關鍵詞】:民用建筑,供配電,照明, 電氣設備,節能設計 , 應用分析
中圖分類號: TU24 文獻標識碼:A 文章編號:
【 abstract 】 : civil building electrical energy saving design covers the comprehensive power supply system design, electrical lighting design and electrical equipment design content. This paper try to from the above three main civil building electrical energy saving design analysis of the specific method and measures.
【 key words 】 : civil construction, power supply, lighting, electric equipment, energy-saving design, application analysis
在民用建筑電氣設計中應貫徹執行國家的技術經濟政策,做到經濟合理、技術先進、整體美觀等特點。民用建筑電氣設計不僅涉及很多領域的專業技術問題,而且應針對不同的工程項目,確定合理的設計方案,保證電氣設施運行安全可靠、維護管理方便等要求。
當前針對民用建筑進行電氣節能設計的基本任務是:必須滿足電氣設計的整體美觀的基本屬性,當前我國民用建筑電氣節能設計均是基于實用主義(基本屬性)固有的特性所決定的,也是不可忽視的重要方面。民用建筑領域對節能電氣的設計應體現以人為本,對電磁污染、聲污染及光污染采取綜合治理,達到環境保護相關標準的要求,從而確保人居環境的安全。
一、供電配系統設計依據和節能措施
供配電系統設計時認真考慮并采取節能措施是實現電氣節能的有效途徑,也是供配電系統設計正確合理的具體體現。其中負荷計算是確定供配電系統方案和施工圖設計的重要依據,需要關注其計算方法和計算負荷參數。提高供電系統的功率因素、治理諧波是提高供電質量、節約能源的又一途徑,變配電系統應選擇節能設備;同時,選擇適配的導線截面及材質,優化線路敷設方案,則利于降低配電線路的損耗,從而達到節能設計目的。
1、供電系統的負荷計算是進行節能設計依據
負荷計算的過程中,應根據實際設備使用率,選擇最合理的負荷參數,從而確定變壓器的容量,另外應選擇技術參數較好、性能較穩定的供配電設備,以確保系統在安全、經濟、可靠的性能下運行。供配電系統節能設計的依據是對負荷計算及電力設備容量的最優化的選擇,選擇參數配置合適的設備是提高功率因數,降低變壓器的無功功率的關鍵。
2、供配電系統的節能措施研究和分析
具體實施供配電系統時,首先要確定好配電系統的設備容量以及電壓等級,然后選用其中較高的配電電壓深入負荷中心;對于用電設備容量在100KW及以下者可采用380/220V;特殊情況也可采用10KV供電;對于大容量用電設備(如制冷機組)宜采用10KV供電。
其次要合理選定“供電中心”,即:將變壓器(變電所)設置在負荷中心,可以減少低壓側線路長度,降低線路損耗;合理選擇變壓器:選用高效低耗變壓器。力求使變壓器的實際負荷接近設計的最佳負荷,提高變壓器的技術經濟效益,減少變壓器能耗;
最后是進行優化供配電系統設備的經濟運行方式:即采用最小損耗的運行方式。尤其是季節性負荷機組或專用設備,可考慮進行設計專用變壓器來降低變壓器的綜合損耗,還有對設備線路進行合理選擇的路徑,優化和節能設計的原則是負荷線路越短線路損耗越低。
二、電氣照明節能設計的措施
電氣照明設計中需要遵循的節能要點是如何進行室內外照明節能指標的確定和節能光源、燈具,附件的選擇;典型建筑物的室內外電氣照明節能設計以及有效、合理和智能化的節能控制措施都是當前實施電氣照明節能設計的重點和難點內容之一。
照明節能設計應首先要保證在不降低作業面的視覺要求以及不降低照明質量兩個基本的前提下進行設計,照明節能設計的效能提升是最大限度減少照明系統使用運行中的對光能的損失而進行的最大限度采取的措施和方法,換言之:最大限度和高效能的利用好電能及各種能源。
1、照明節能設計原則
對照明系統進行節能設計的原則應在提高整個照明系統效率,保證照明質量的前提下進行設計。其內容包括:高效節約照明用電,對于照明的節能設計時,要能夠滿足民用建筑中所要求的照度標準值,為此可根據我國相關標準進行選擇照度的標準值建筑照度標準值應從節能設計的應用實際需求考慮,要始終貫徹執行按實際需求進行照度標準值的高低的選擇。
2、照明節能設計的措施
室內照明節能設計的原則是根據不同場所的不同功能要求和不同的標準要求選取合適的照度標準值。照明設計時,應選擇合適的照明方式:當照明場所要求高照度時,應選混合照明的方式;當工作位置密集時,可采用單獨的一般照明方式,但照度不宜太高,一般不宜超過5001x;當工作位置的密集程度不同,或僅為其中某一區域時,可采用分區照明的方式,要求高的工作區采用較高的照度,而非工作區可采用較低的照度,但兩者的照度比不宜大于3:1。室外照明設計尚應考慮如下特點:室外照明的光源選擇應注重其光電參數的總體評估,如光源的發光效率、顯色指數;燈的啟動與再啟動時間、工作電流、額定電壓等參數;燈的壽命及性價比等相關因素。照明功能無特殊要求、電能損耗大體相同時,—般宜選用同一類型或色溫相近的光源;照明設計時,應盡量減少白熾燈的使用量。一般情況下,室內外照明不應采用普通白熾燈,在特殊情況下需采用時,其額定功率不應超過100W。
3、節能照明設計控制方式選擇
節能照明設計控制的方式選擇可根據自然光照的變化,進行設計決定照明點亮的范圍,比如對靠外墻窗戶的照明燈進行單獨光照的控制設計;住宅照明中可根據家庭使用特點和時段進行照明的節能設計和控制選擇,并根據照明使用特點進行智能照明開關的設計;不同場所應采用適當的節電開關,如定時開關、光控、聲控開關等;如:人離開房間時延時切斷除冰箱和電腦外的其他電源;走廊,電梯前室、樓梯間及公共部位的燈光控制可采取定時控制,集中控制及凋光和聲光控制等方式。有BA系統的,可納入BA系統進行集中管理,條件允許的還可以采用智能燈光控制系統進行更全面,更靈活的節能控制;對建筑形式和經濟條件許可的建筑,還可隨室外天然光的變化自動調節室內照度,或利用各種導光和反光裝置如光導管等將天然光引入室內進行照明。
三、建筑設備(以空調為例)電氣節能分析
建筑設備的節能設計,應滿足監控對象的工藝要求和我國各項技術規范要求。節能措施應根據建筑功能、系統類型、運行數據等通過技術經濟比較確定。本文所述的建筑設備主要以空調系統設備為主進行論述。
空調系統的節能控制是基于建筑設備監控系統的監測、控制功能實現的,確定控制方案時應挖掘系統潛能,提高節能效果。空調系統的節能設計要點包括冷凍水、冷卻水及熱交換器系統、通風及空氣調節系統以及中央空調變流量控制系統三方面。其主要節能設計要點控制的內容是監測冷水機組或熱交換器、閥門、水泵,冷卻塔風機等設備的狀態、供回水的溫度,壓差及流量;控制冷水機組、水泵,冷卻塔風機等沒備的啟停及投入的運行臺數,在條件允許時,進行測速控制;監測空調和新風機組等設備的風機狀態、空氣的溫濕度、C02濃度等;控制空調和新風機組等設備的啟停、變新風比焓值控制和變風量時的變速控制;中央空調變流量系統。該系統是對制冷機房的空調設備進行集中節能控制,是一套完整的節能控制系統;采用模糊控制和變頻技術,主要由變流量控制器將定流量系統轉變為變流量控制系統。
四、總結
民用建筑電氣設計涉及的技術標準種類繁多,根據不同的工程對象,恰如其份地采用技術標準和裝備水平,使其與工程的功能、性質相適應是建筑電氣設計的重要環節,處理好這一問題實屬關鍵。節能是我國發展經濟的一項長遠戰略方針。本文提出的民用建筑節能設計應用的研究:在于強調設計中要從各方面積極采用和推廣成熟、有效的節能措施,努力降低電能消耗。建筑電氣節能設計應注重電能管理,采用技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施,減少電氣設備運行中的損失和浪費,更有效、合理利用電能。民用建筑電氣設計,應采取經實踐證明行之有效的新技術,提高經濟效益、社會效益。
【參考文獻】:
[1]李剛.建筑工程電氣節能設計措施探討J.新疆有色金屬,2010,33(1).
關鍵詞:一類高層;負荷分級;電源;供配電
本文作者通過近期設計的一個工程案例――清香嶺居住宅小區,結合當前國家法律法規、規程規范和圖集,來闡述帶商業服務網點的一類高層住宅建筑的供配電設計要點,特別是負荷分級、電源的設置等方面的問題,并提出一些設計人員應注意的建議。
清香嶺居住宅小區分為A、B、C三個地塊,B區為別墅和多層住宅,B區總建筑面積約為4萬m2,C區為一類高層住宅單體建筑,地下兩層,地上27層,C區總建筑面積約為2萬m2,本文均不做闡述;A區總建筑面積約為10萬m2,建筑主體高度為85.2米,結構高度為108米;地下一層為人防工程和車庫,地下二層為人防工程(本工程因現場地形,局部出現地下二層);地上共有6個塔樓(順序依次為F1棟、G棟、F2棟、F3棟、F4棟、F5棟),一層、二層裙房均為商業服務網點,三至二十七層均為住宅;地下室建筑面積約為1.6萬m2,人防工程共分為3個防護單元,人防類別為常6級乙類二等人員掩蔽所,人防總建筑面積為4543.2 m2。
1 負荷分級
1.1 地下車庫負荷分級的確定
本工程地下車庫停車數量為346輛,根據《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》(GB 50067-97)3.0.1條和9.0.1.1條,地下車庫的防火分類為Ⅰ類,本工程地下車庫消防水泵、火災自動報警、自動滅火、排煙設備、火災應急照明、疏散指示標志等消防用電應按一級負荷供電;若設計有機械停車設備和升降梯的車庫,機械停車設備以及采用升降梯作車輛疏散出口的升降梯用電應按一級負荷供電。
根據《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)10.1.1條,一類高層民用建筑的消防用電應按一級負荷要求供電,故在地下車庫中一類高層民用建筑所用的消防設備用電負荷均為一級負荷。
地下車庫中排污泵和生活水泵等非消防負荷等級均為一級負荷;地下車庫人防區走道照明為一級負荷,普通照明為二級負荷;地下車庫非人防區走道照明為一級負荷,其他普通照明為三級負荷。
1.2 地下人防工程負荷分級的確定
根據《人民防空地下室設計規范》(GB 50038-2005)7.2.4條 續表7.2.4(戰時常用設備電力負荷分級)的要求:基本通信設備、音響警報接收設備、應急通信設備、柴油電站配套的附屬設備、應急照明用電負荷等級為一級,重要的風機、水泵、三種通風方式裝置系統、正常照明、洗消用的電加熱淋浴器、區域電源的用電設備、電動防護密閉門、電動密閉門和電動密閉閥門用電負荷等級為二級,不屬于一級和二級負荷的其它負荷為三級負荷。
1.3 一、二層商業負荷分級的確定
本工程一、二層各商業服務網點面積均小于200 m2,根據《商店建筑設計規范》(JGJ 48-2014)7.3.1條第3款的要求:“小型商店建筑的用電應為三級負荷”,故一、二層各商業服務網點按三級負荷供電。JGJ 48-88版規范要求“高層民用建筑附設商店的電氣負荷等級應與其相應的最高負荷等級相同”,設計人員應注意新版規范對負荷分級的變化。
1.4 住宅負荷分級的確定
根據《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)3.2.1條,本工程為一類高層住宅建筑,消防用電負荷、應急照明、航空障礙照明、走道照明、值班照明、安防系統、客梯、排污泵和生活水泵為一級負荷;住宅建筑內其他用電負荷為三級負荷。
2 配變電所及柴油發電機容量及位置選擇
2.1 配變電所位置的確定
根據本工程實際情況,6棟塔樓一字排開,端到端水平距離約為400米,塔樓建筑主體高度為85.2米,根據《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)4.3.3條的條文說明:“供電半徑一般為200m~250m ”,方案確定為設置1個10kV開關室和3個配變電所;F1棟、G棟和F2棟住宅樓由#1配變電所供電,設置于三棟塔樓地下室中間位置;F3棟、F4棟和F5棟住宅樓設置#3配變電所,設置于F4棟塔樓地下室;地下室、一層、二層裙房由#2配變電所供電,設置于地下室中間位置,均滿足供電半徑要求。
關于配變電所所址的選擇,《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)4.2.1條第7款規定:“不應設在廁所、浴室、廚房或其他經常積水場所的正下方,且不宜與上述場所貼鄰。如果貼鄰,相鄰隔墻應做無滲漏、無結露等防水處理”,配變電所設置在地下一層時,應注意上方是否為一層商業服務網點的衛生間。
同時還應注意,《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)4.2.2條有規定:“當配變電所設在住宅建筑內時,配變電所不應設在住戶的正上方、正下方、貼鄰和住宅建筑疏散出口的兩側,不宜設在住宅建筑地下的最底層。”故在做純住宅樓時應注意配變電所正上方是否為住戶。
本工程局部出現地下二層,配變電所不宜設置在地下二層,《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)4.2.2條有規定:“配變電所可設置在建筑物的地下層,但不宜設置在最底層”。
配變電所設置在地下室時應有相應的防水、排水措施,《低壓配電設計規范》(GB 50054-2011)4.3.4條有規定“配電室內的電纜溝,應采取防水和排水措施。配電室的地面宜高出本層地面50mm或設置防水門檻”。
2.2 配變電所內變壓器容量的確定
《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)4.3.1 條規定:“住宅建筑應選用節能型變壓器。變壓器的結線宜采用D,yn11,變壓器的負載率不宜大于85%”,同時根據供電部門要求,功率因數補償應達到0.9及以上。本工程通過負荷計算:#1配變電所設置兩臺SCB11型1000kVA的住宅用電干式變壓器,#3配變電所設置兩臺SCB11型1000kVA的住宅用電干式變壓器,#2配變電所設置一臺SCB11型630kVA商業用電干式變壓器和一臺SCB11型630kVA公共用電干式變壓器;各配變電所的兩臺變壓器低壓側均采用母聯柜連接,保證變壓器不同時停電檢修時一級負荷和二級負荷的供電。各變壓器負載率均在75%~85%之間,符合規范要求。
2.3 柴油發電機容量的確定
關于柴油發電機作為應急電源的容量確定,《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)中3.5.4條有規定,現摘錄如下:
“3.5.4 應急發電機的負荷計算應滿足下列要求:
1 當應急發電機僅為一級負荷別重要負荷供電時,應以一級負荷別重要負荷的計算容量,作為選用應急發電機容量的依據;
2 當應急發電機為消防用電設備及一級負荷供電時,應將兩者計算負荷之和作為選用應急發電機容量的依據;
3 當自備發電機作為第二電源,且尚有第三電源為一級負荷別重要負荷供電時,以及當向消防負荷、非消防一級負荷及一級負荷別重要負荷供電時,應以三者的計算負荷之和作為選用自備發電機容量的依據。”
本工程將消防用電設備及一級負荷之和作為應急柴油發電機容量的依據。
同時根據《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB 50974-2014)11.0.12條規定“消防水泵控制柜應設置機械應急啟泵功能,并應保證在控制柜內的控制線路發生故障時由有管理權限的人員在緊急時啟動消防水泵”。當緊急時啟動消防水泵,柴油發電機的母線電壓將會下降,影響發電系統的穩定;設計中為消防水泵提供備用電源的柴油發電機組容量選擇應考慮當最大一臺消防水泵全壓直接啟動時的電壓降,需滿足規范要求值(發電機母線電壓不應低于額定電壓的80%)。
2.4 柴油發電機組安裝位置的確定
《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)中6.1.1條第6款有規定:“發電機間、控制室及配電室不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方或貼鄰”。
《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)5.4.13條第2款摘錄如下:
“5.4.13 布置在民用建筑內的柴油發電機房應符合下列規定:
2 不應布置在人員密集場所的上一層、下一層或貼鄰。”
本工程柴油發電機房設置于車庫內,上方為草坪。GB 50016-2014版防火規范出來以前,設計人員往往考慮少占用或盡量不占用車位,柴油發電機房經常布置于一層商業的下方(此位置多剪力墻,不能設置停車位),現在此條列為強制性條文,設計人員應注意規范的變化。
3 人防電站的確定
《人民防空地下室設計規范》(GB 50038-2005)7.2.13條第1款條文說明:“建筑面積大于5000m2的防空地下室應設置內部電站,除供本工程供電還需兼作區域電站向鄰近防空地下室一級、二級負荷供電,柴油發電機組總功率大于120kW時應設置固定電站,柴油發電機組的臺數不應少于2臺。對于大型人防工程也可按防護單元組合,設置若干個移動電站,分別給防護單元供電。”
本工程人防總建筑面積為4543.2 m2,同時根據其他各專業提供的電氣條件,一級和二級負荷總功率小于120kW,故該人防工程未在內部設置固定電站,在人防工程中間位置設置人防配電室,戰時電源由防空地下室地面附近的拖車電站、汽車電站引來。
4 低壓側供配電系統及線纜選擇
4.1 低壓側供配電系統
《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)6.2.4條規定:“ 每棟住宅建筑的照明、電力、消防及其他防災用電負荷,應分別配電”。在低壓配電柜系統圖中,按非消防照明、非消防動力、消防照明、消防動力、人防等分類設置配電柜。住宅采用樹干式配電,每三層設置一個電能表箱,同一層四個家居配電箱均接于同一相;動力負荷均采用放射式供電;單相用電設備均勻地分配在三相回路中。
關于應急照明電源箱的設置,《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)13. 9.12條有規定,本工程消防用電負荷為一級,應急照明由主電源和應急電源提供雙電源,均采用專用回路,由配變電所低壓柜引來;各塔樓采用樹干式供電,樓梯間根據工程具體情況按多個樓層設置末端雙電源自動切換應急照明配電箱;地下層各防火分區采用放射式供電,按防火分區設置末端雙電源自動切換應急照明配電箱,提供該分區內的備用照明和疏散照明電源。
根據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)13. 9.8條的規定:“ 消防用電設備配電系統的分支線路,不應跨越防火分區,分支干線不宜跨越防火分區”。在地下室各防火分區設置消防總箱單獨配電,由低壓柜放射式供電至各分區消防總箱。
《人民防空地下室設計規范》(GB 50038-2005)7.2.14條第1款規定:“ 供電系統設計應符合下列要求:每個防護單元應設置人防電源配電柜(箱),自成配電系統”;故在各個人防防護單元設置人防總箱,由電力系統電源柜和外部電源柜引來,各人防總箱均設置進線總開關和內、外電源轉換開關。
4.2 線纜的選擇
《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)6.4.3條和6.4.4條,消防設施供電干線均采用無鹵低煙阻燃耐火線纜,明敷的非消防供電干線采用無鹵低煙阻燃線纜。
根據《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)10.1.10條第3款“消防配電線路宜與其他配電線路分開敷設在不同的電纜井、溝內;確有困難敷設在同一電纜井、溝內時,應分別布置在電纜井、溝的兩側,且消防配電線路應采用礦物絕緣類不燃性電纜。”我們在設計帶商業服務網點的高層住宅建筑時,非消防配電線路和消防配電線路均共電纜井敷設,應注意電纜井內的消防配電線路應采用礦物絕緣類不燃性電纜。
火災自動報警系統的供電線路、消防聯動控制線路應采用耐火銅芯電線電纜,報警總線、消防應急廣播和消防專用電話等傳輸線路應采用阻燃或阻燃耐火電線電纜,《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-2013)11.2.2條有規定。
4.3 線纜敷設
根據《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-2013)11.2.1條,火災自動報警系統的傳輸線路應采用金屬管、可撓(金屬)電氣導管、B1級以上的鋼性塑料管或封閉式線槽保護。
《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)10.1.10 條規定:消防配電線路明敷時(包括敷設在吊頂內),應穿金屬導管或采用封閉式金屬槽盒保護,金屬導管或封閉式金屬槽盒應采取防火保護措施;當采用阻燃或耐火電纜并敷設在電纜井、溝內時,可不穿金屬導管或采用封閉式金屬槽盒保護;當采用礦物絕緣類不燃性電纜時,可直接明敷;暗敷時,應穿管并應敷設在不燃性結構內且保護層厚度不應小于30mm。
5 接地系統
本工程低壓配電接地系統采用TN-S系統,各電氣系統的接地采用共用接地網,接地網的接地電阻
根據《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)10.2.1條和10.3.4條,在配變電所做總等電位聯結,裝有淋浴或浴盆的衛生間做局部等電位聯結,電氣豎井內的接地干線,每隔3層與相近樓板鋼筋做等電位聯結。
6 結語
以上是筆者設計帶商業服務網點的一類高層住宅建筑供配電的一些思路和做法,如有不足之處,請設計同行批評指正。
【1】 中國建筑東北設計研究院 JGJ 16-2008 民用建筑電氣設計規范【S】 北京:中國建筑工業出版社,2008
【2】 公安部天津消防研究所,公安部四川消防研究所 GB 50016-2014 建筑設計防火規范【S】 北京:中國計劃出版社,2014
【3】 中國建筑標準設計研究院 JGJ 242-2011 住宅建筑電氣設計規范【S】 北京:中國建筑工業出版社,2011
【4】 上海市公安消防總隊,公安部天津消防研究所 GB 50067-97 汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范【S】 北京:中國計劃出版社,1997
【5】 中國建筑設計研究院 GB 50038-2005 人民防空地下室設計規范【S】 北京:中國建筑標準設計研究院,2005
關鍵詞:應急照明;高層住宅樓;控制;防火規范
隨著社會的發展,高層住宅樓越來越多,高層住宅樓具有面積大、結構復雜、人員密集、用火用電勇氣量大的特點,一旦發生火災,人員逃生和滅火救援都非常困難。高層住宅樓由于建筑層數多,垂直疏散距離長,人員疏散到安全場所所需時間較長。對于大多數高層住宅建筑(除100米以上的超高層建筑),沒有相應可靠的避難層,而且基本上都是一個單元只有一個疏散樓梯,一旦發生火災,人員疏散十分困難。應急照明在火災發生等特殊情況發生時的作用是毋容置疑的。
一、對高層住宅樓劃分的理解
根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2014)第5.1.1民用建筑根據其建筑高度和層數可分為單、多層民用建筑和高層民用建筑。高層民用建筑根據其建筑高度、使用功能和樓層的建筑面積可分為一類和二類。民用建筑的分類應符合表1的規定。對于住宅建筑,《建筑設計防火規范》以建筑高度27米作為區分多層和高層住宅建筑的標準;對于高層住宅建筑,以54m劃分為一類和二類。代替了原國家標準《建筑設計防火規范》GB50016-2006和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-1995中按9層及18層的劃分標準。個人理解,隨著社會的發展,現在的高層住宅樓的戶型和風格越來越多樣化,出現了很多層高較高(有的層高達5.9米),而一般住宅樓的層高大概是2.8米到3.2米,這樣如果再用層數來劃分高層住宅樓,會出現同樣都是10層高層住宅樓,其建筑高度可能相差很多,如果再用層數來劃分,可能造成有些住宅樓本應該屬于二類高層,結果按照原有規范不需要按照二類高層設計,相關的應急照明設計也會出現問題。可見現有新規范用建筑高度來界定多層和高層住宅建筑的標準是非常人性化的。
二、高層住宅樓應急照明設置的相關依據
《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ242-2011)的第9.3.1條、第9.3.2條、第9.3.3條分別規定了住宅建筑應該設置的應急照明。
三、高層住宅中應急照明的常見種類
應急照明方式常見的有以下幾種,如圖1所示,燈1、燈2、燈3、燈4、燈5和燈6分別代表了不同類型的應急照明的燈具。其中:燈1代表著事故時刻強制點亮型的疏散指示通道照明,常用在高層住宅樓的樓梯間,這類燈平時不點亮,在火災等事故時刻能夠強制點亮。燈2代表平時兼做一般照明的疏散通道照明,常用在高層住宅樓的樓梯間,平時可以正常的開啟或關閉,當事故發生時,如果該燈具處于開燈位狀態則繼續點亮工作,如何該燈具處于熄燈位置可以通過消防信號強行點亮。燈3代表常明型的應急照明燈具,常用在高層住宅樓的暗的樓梯間、電梯間及其前室中的疏散指示照明,此種應急照明燈,無論平時還是事故狀態始終處于點亮狀態。燈4代表常暗型的應急照明燈具,常用在高層住宅樓的明的樓梯間、電梯間及其前室中的疏散指示照明,此種應急照明燈,由于平時有自然光照明,不需要點亮,當事故時可以通過消防信號強行點亮。燈5代表采用感應型燈具的應急照明燈,此種燈具用于高層住宅的樓梯間,通過感應信號點亮,當發生事故時,無論是燈具處于感應點亮狀態,還是處于熄滅狀態,就可以點亮。燈6代表自帶蓄電池的疏散指示照明燈,此類燈具一般用于樓梯間、電梯間及其前室中的疏散指示照明,其平時有雙電源供電,為燈內蓄電池充電,當出現事故狀態,由具有分勵脫扣器的斷路器控制,使其燈具強行點亮。
四、結束語
應急照明的設計是高層住宅樓建筑電氣設計的一個重要組成部分,本文根據最新建筑電氣相關規范,提出了高層住宅樓應急照明設計的幾個問題。
參考文獻:
[1]JGJ242-2011.住宅建筑電氣設計規范[S].[2]GB50016-2014建筑設計防火規范[S].