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【摘要】：随着城市化进程的加快，国内的一些大中型城市，新建的住宅项目基本都以高层、超高层建筑为主，其中高层建筑尤为突出。为满足人们正常生活需求，如何做好高层住宅建筑的电气设计工作，并且满足电气系统的安全性，给电气设计工作者带来更多的挑战。本文通过国内共工程项目，介绍目前高层住宅建筑电气设计中常见的一些问题。
【关键词】：高层建筑；电气系统；设计
中图分类号： [TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
1.项目简述
本项目为住宅楼工程，地上26层，地下2层，首、二层为商场及社区服务用房，三层为架空花园，四层至二十六层为住宅。两梯六户，总户数为138户。总建筑高度为86.25m，建筑面积为22715.7m2，属一类高层居住建筑。本项目的设计内容包括强、弱电两大系统。其中强电系统设计包括：10kV级变配电室设备及线路、0.4kV级低压配电室设备及线路、低压配电系统主干与分支控制设备及线路、用户终端设备及线路、公共通道照明、室内用电、水泵加压供水系统、防雷与接地系统等等；弱电系统设计包括：电话、消防报警、有线电视、保安监控、计算机网络等等。
2.电气设计
2.1负荷等级及供电电源
根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的要求，本项目的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门、客梯、生活泵、地下室潜水泵等消防用电为一级负荷，其余负荷为三级负荷。为了满足工程供电要求，由区域变电站引一路10kV电源作正常工作电源，在负一层高压配电房内分成两路，分别引至住宅公变配电房及商业专变配电房。并设一台500kW柴油发电机作为一、二级负荷的备用电源，要求市电停电后15秒内完成自启动，市电恢复后延时停机。
2.2供配电系统
本楼在地下一层中心位置处设置变配电室，变配电室位于整个楼的负荷中心处。根据用电负荷统计的结果，住宅每户按6kW计算，塔楼住宅变压器选用630kVA，负荷率为80.21%；公用设施用变压器选用500kVA，负荷率为84.56%。住宅配电系统采用放射式与树干式相结合的方式供电，原考虑采用800A密集型母线槽直接供给4～26层的住宅用电，因母线槽安装空间尺寸要求及一次投资太大，母线槽作为高层住宅的供电主干线并非最理想的供电产品，故改为使用预分支阻燃铜芯电缆供给住宅用电，同时原住宅用电供电方式修改为分段供电，4～15层为第一段，16～26层为第二段，采用预分支YJV电缆，每层做一个分支。在各层电气竖井门边的墙上设电表箱，方便供电公司抄表读数。应急照明配电系统为每三层设一应急照明配电箱，为楼梯间、电梯前室的应急照明和疏散指示灯供电，采用耐火型YJV电缆。对于正压送风机、消防电梯等重要负荷从配电室采用放射式系统直接供电，并且在末端配电箱设双电源自动转换装置。对于商业供电，由于涉及商铺的销售、出租、二次装修等问题，本次主要进行一次设计，在商铺内预留供电电源，既要符合实际情况，又要留有发展变化的余地，二次装修部分由专业装修设计公司完成。配电干线示意图见图1。
图1 新业路住宅楼工程配电干线示意图
2.3照明系统设计
2.3.1照度标准
按《民用建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的中等标准进行设计，则本工程各场合的照度标准值及功率密度值见表1。
表1主要场所照度值及功率密度表m-2
2.3.2灯具选择
本工程地下室车库、设备用房、住宅客厅等的光源为三基色T5直管荧光灯，楼梯、走道和住宅（除客厅外）为三基色U管形荧光灯等节能型灯具。
2.3.3应急照明及疏散指示照明
本工程在各疏散出入口、疏散走道和出口处、封闭楼梯间、防烟楼梯间、前室及消防控制室、设备用房等部位设置了应急照明系统。在公共场所一般按正常照明的10%～15%设置，消防控制室、消防设备用房及变配电房等功能房间的备用照明照度不低于正常照明照度。出口标志灯、疏散指示灯、疏散楼梯、走道应急照明灯采用区域集中蓄电池式供电应急照明系统，其他场所应急照明采用双电源末端互投供电。消防控制室、消防设备用房及变配电房等功能房间的应急照明持续供电时间为180min，其他各应急照明持续供电时间应大于30min。应急照明平时采用就地控制或由值班室统一管理，火灾时由消防控制室自动控制强制点亮全部应急照明灯。
2.4建筑物防雷接地系统
2.4.1防雷措施
根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）（2000年版）规定，本工程防雷等级为二类。建筑的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入，并设置总等电位联结。在屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设Φ10镀锌圆钢作避雷带，屋顶避雷连接线网格不大于10m×10m。利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接、绑扎作为引下线，间距不大于18m，引下线上端与避雷带焊接，下端与建筑物基础底梁及基础底板轴线上的上下两层钢筋内的两根主筋焊接。
2.4.2浪涌保护器
变配电房10kV侧采用10kV避雷器装在电源进线母线上，以防雷电过电压的侵害。考虑防雷击电磁脉冲的需要，在变压器高压侧各相上设置避雷器，在变压器低压侧总开关处设60kA(8/20uS)第一级浪涌保护器（本项目为2010年设计，按最新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8.4条规定：“应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器”，自2011年10月1日起应选用60kA(10/350uS)波形）。在低压配电系统中按配电系统等级采用相应的第二和第三级浪涌保护器，同时在信号线路上设置适配的浪涌保护器。
2.4.3接地系统
采用TN-S系统的接地形式，N线与PE线在变压器中性点后始终保持相互绝缘，电气设备的金属外壳、穿线钢管及单相三孔插座的接地孔均与PE线可靠连接。本工程防雷接地与强弱电接地共用接地极，要求接地电阻≤1Ω。凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应作可靠接地。
2.5火灾自动报警及联动系统
根据《高层民用建筑设计防火规范》规定，本项目为一类高层建筑，火灾自动报警系统的保护等级按一级设置。在首层中部设消防控制室，有直接通往室外的安全出口。报警控制设备由火灾报警台、消防联动控制台、图形显示屏、打印设备、火灾应急广播设备、消防通信设备、UPS不间断电源及备用电源等组成。采用控制中心报警系统，根据规范要求设感烟、感温探测器和手动报警器，在大厦适当位置设手动报警按钮及消防对讲电话插孔。在消防栓箱内设消火栓报警按钮。在各层楼梯间及疏散楼梯前室走道侧，设置火灾声光报警显示装置。火灾报警后，消防控制室应根据火灾情况控制相关层的正压送风阀及排烟阀、电动防火阀，并启动相应加压送风机、排烟风机，280℃时能自行关闭排烟防火阀，阀、风机的动作信号要反馈至消防控制室。
2.6安全技术防范系统
2.6.1保安监控系统
本工程设一套保安监控系统，分别对大厦车库等主要出入口电梯间、门厅及重要场所等处进行保安监视，保安控制中心设于首层控制室内与消防控制中心合用。
2.6.2楼宇访客可视对讲与门禁系统
本项目在首层住宅入口处安装具有电控门锁的安全防盗门和可视对讲主机，住户内设置可视对讲分机。在该建筑物首层保安监控机房（与消防控制中心合用）配置可視对讲管理主机。电控门锁不仅具有钥匙开锁的功能，还支持智能卡和密码开锁。
2.7有线电视系统
本建筑内电视系统接入省或市有线电视网，系统的分支器或放大器均设在电气竖井内，以便维护管理。各住宅单元在居室和主卧室各设一个电视终端，均引自户内家居信息接线箱。传输电缆采用SWYV-75-5型电缆穿管暗敷，用户输出端电平为（69±6）dBμV。
2.8电话系统
由市电话网引入300对电话线至地下夹层电话交接箱，经槽形桥架引至弱电井，再由垂直金属走线槽沿墙引上至26层。每三层设一电话分线箱，明设于配电井中，下口距地1.0m，由分线箱引至本层及相邻上下层各住户的家居信息接线箱，从家居信息接线箱至电话插座的分支线均为穿管沿地沿墙暗敷，每户于客厅和主卧室各暗装电话插座一个，插座距地均为0.3m。
2.9网络系统
本工程网络系统采用光纤到楼，超五类双绞线到户。在地下室设网络机房，在电气竖井内每四层设一网络分线箱，由分线箱接至邻近各层各户的家居信息接线箱。每户住宅装1~2个网络信息插座，室内网络线采用超五类UPT四对对绞线穿管暗敷，采用夹接式或拔插式交接硬件。首至二层商业及社区服务用房按面积预留一定数量的网络信息插座。
3.结语
高层住宅电气设计直接关系到工程现场施工，而且与将来的使用与维护密切相关。我国建筑设计规范逐步与国际标准接轨，随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，必然对电气设计有许多新的要求。设计人员应有一定的超前意识，实现高水平的电气配置给家居生活减少隐患，更多考虑节能、环保、实用、易操作等要求，为住户提供更实用、更贴切、更安全的居住条件。
【参考文献】：
【1】巴图孟克.高层住宅建筑电气设计应注意的几个问题【J】.中国科技信息，2007，（24）：50-52.
【2】JGJ16-2008民用建筑电气设计规范【S】，2008.
【3】程昱.高层住宅电气设计中的几点体会【J】.安徽建筑，2006，（5）：169-170.
【关键词】：高层建筑；电气系统；设计
中图分类号： [TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
1.项目简述
本项目为住宅楼工程，地上26层，地下2层，首、二层为商场及社区服务用房，三层为架空花园，四层至二十六层为住宅。两梯六户，总户数为138户。总建筑高度为86.25m，建筑面积为22715.7m2，属一类高层居住建筑。本项目的设计内容包括强、弱电两大系统。其中强电系统设计包括：10kV级变配电室设备及线路、0.4kV级低压配电室设备及线路、低压配电系统主干与分支控制设备及线路、用户终端设备及线路、公共通道照明、室内用电、水泵加压供水系统、防雷与接地系统等等；弱电系统设计包括：电话、消防报警、有线电视、保安监控、计算机网络等等。
2.电气设计
2.1负荷等级及供电电源
根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的要求，本项目的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门、客梯、生活泵、地下室潜水泵等消防用电为一级负荷，其余负荷为三级负荷。为了满足工程供电要求，由区域变电站引一路10kV电源作正常工作电源，在负一层高压配电房内分成两路，分别引至住宅公变配电房及商业专变配电房。并设一台500kW柴油发电机作为一、二级负荷的备用电源，要求市电停电后15秒内完成自启动，市电恢复后延时停机。
2.2供配电系统
本楼在地下一层中心位置处设置变配电室，变配电室位于整个楼的负荷中心处。根据用电负荷统计的结果，住宅每户按6kW计算，塔楼住宅变压器选用630kVA，负荷率为80.21%；公用设施用变压器选用500kVA，负荷率为84.56%。住宅配电系统采用放射式与树干式相结合的方式供电，原考虑采用800A密集型母线槽直接供给4～26层的住宅用电，因母线槽安装空间尺寸要求及一次投资太大，母线槽作为高层住宅的供电主干线并非最理想的供电产品，故改为使用预分支阻燃铜芯电缆供给住宅用电，同时原住宅用电供电方式修改为分段供电，4～15层为第一段，16～26层为第二段，采用预分支YJV电缆，每层做一个分支。在各层电气竖井门边的墙上设电表箱，方便供电公司抄表读数。应急照明配电系统为每三层设一应急照明配电箱，为楼梯间、电梯前室的应急照明和疏散指示灯供电，采用耐火型YJV电缆。对于正压送风机、消防电梯等重要负荷从配电室采用放射式系统直接供电，并且在末端配电箱设双电源自动转换装置。对于商业供电，由于涉及商铺的销售、出租、二次装修等问题，本次主要进行一次设计，在商铺内预留供电电源，既要符合实际情况，又要留有发展变化的余地，二次装修部分由专业装修设计公司完成。配电干线示意图见图1。
图1 新业路住宅楼工程配电干线示意图
2.3照明系统设计
2.3.1照度标准
按《民用建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的中等标准进行设计，则本工程各场合的照度标准值及功率密度值见表1。
表1主要场所照度值及功率密度表m-2
2.3.2灯具选择
本工程地下室车库、设备用房、住宅客厅等的光源为三基色T5直管荧光灯，楼梯、走道和住宅（除客厅外）为三基色U管形荧光灯等节能型灯具。
2.3.3应急照明及疏散指示照明
本工程在各疏散出入口、疏散走道和出口处、封闭楼梯间、防烟楼梯间、前室及消防控制室、设备用房等部位设置了应急照明系统。在公共场所一般按正常照明的10%～15%设置，消防控制室、消防设备用房及变配电房等功能房间的备用照明照度不低于正常照明照度。出口标志灯、疏散指示灯、疏散楼梯、走道应急照明灯采用区域集中蓄电池式供电应急照明系统，其他场所应急照明采用双电源末端互投供电。消防控制室、消防设备用房及变配电房等功能房间的应急照明持续供电时间为180min，其他各应急照明持续供电时间应大于30min。应急照明平时采用就地控制或由值班室统一管理，火灾时由消防控制室自动控制强制点亮全部应急照明灯。
2.4建筑物防雷接地系统
2.4.1防雷措施
根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）（2000年版）规定，本工程防雷等级为二类。建筑的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入，并设置总等电位联结。在屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设Φ10镀锌圆钢作避雷带，屋顶避雷连接线网格不大于10m×10m。利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接、绑扎作为引下线，间距不大于18m，引下线上端与避雷带焊接，下端与建筑物基础底梁及基础底板轴线上的上下两层钢筋内的两根主筋焊接。
2.4.2浪涌保护器
变配电房10kV侧采用10kV避雷器装在电源进线母线上，以防雷电过电压的侵害。考虑防雷击电磁脉冲的需要，在变压器高压侧各相上设置避雷器，在变压器低压侧总开关处设60kA(8/20uS)第一级浪涌保护器（本项目为2010年设计，按最新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8.4条规定：“应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器”，自2011年10月1日起应选用60kA(10/350uS)波形）。在低压配电系统中按配电系统等级采用相应的第二和第三级浪涌保护器，同时在信号线路上设置适配的浪涌保护器。
2.4.3接地系统
采用TN-S系统的接地形式，N线与PE线在变压器中性点后始终保持相互绝缘，电气设备的金属外壳、穿线钢管及单相三孔插座的接地孔均与PE线可靠连接。本工程防雷接地与强弱电接地共用接地极，要求接地电阻≤1Ω。凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应作可靠接地。
2.5火灾自动报警及联动系统
根据《高层民用建筑设计防火规范》规定，本项目为一类高层建筑，火灾自动报警系统的保护等级按一级设置。在首层中部设消防控制室，有直接通往室外的安全出口。报警控制设备由火灾报警台、消防联动控制台、图形显示屏、打印设备、火灾应急广播设备、消防通信设备、UPS不间断电源及备用电源等组成。采用控制中心报警系统，根据规范要求设感烟、感温探测器和手动报警器，在大厦适当位置设手动报警按钮及消防对讲电话插孔。在消防栓箱内设消火栓报警按钮。在各层楼梯间及疏散楼梯前室走道侧，设置火灾声光报警显示装置。火灾报警后，消防控制室应根据火灾情况控制相关层的正压送风阀及排烟阀、电动防火阀，并启动相应加压送风机、排烟风机，280℃时能自行关闭排烟防火阀，阀、风机的动作信号要反馈至消防控制室。
2.6安全技术防范系统
2.6.1保安监控系统
本工程设一套保安监控系统，分别对大厦车库等主要出入口电梯间、门厅及重要场所等处进行保安监视，保安控制中心设于首层控制室内与消防控制中心合用。
2.6.2楼宇访客可视对讲与门禁系统
本项目在首层住宅入口处安装具有电控门锁的安全防盗门和可视对讲主机，住户内设置可视对讲分机。在该建筑物首层保安监控机房（与消防控制中心合用）配置可視对讲管理主机。电控门锁不仅具有钥匙开锁的功能，还支持智能卡和密码开锁。
2.7有线电视系统
本建筑内电视系统接入省或市有线电视网，系统的分支器或放大器均设在电气竖井内，以便维护管理。各住宅单元在居室和主卧室各设一个电视终端，均引自户内家居信息接线箱。传输电缆采用SWYV-75-5型电缆穿管暗敷，用户输出端电平为（69±6）dBμV。
2.8电话系统
由市电话网引入300对电话线至地下夹层电话交接箱，经槽形桥架引至弱电井，再由垂直金属走线槽沿墙引上至26层。每三层设一电话分线箱，明设于配电井中，下口距地1.0m，由分线箱引至本层及相邻上下层各住户的家居信息接线箱，从家居信息接线箱至电话插座的分支线均为穿管沿地沿墙暗敷，每户于客厅和主卧室各暗装电话插座一个，插座距地均为0.3m。
2.9网络系统
本工程网络系统采用光纤到楼，超五类双绞线到户。在地下室设网络机房，在电气竖井内每四层设一网络分线箱，由分线箱接至邻近各层各户的家居信息接线箱。每户住宅装1~2个网络信息插座，室内网络线采用超五类UPT四对对绞线穿管暗敷，采用夹接式或拔插式交接硬件。首至二层商业及社区服务用房按面积预留一定数量的网络信息插座。
3.结语
高层住宅电气设计直接关系到工程现场施工，而且与将来的使用与维护密切相关。我国建筑设计规范逐步与国际标准接轨，随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，必然对电气设计有许多新的要求。设计人员应有一定的超前意识，实现高水平的电气配置给家居生活减少隐患，更多考虑节能、环保、实用、易操作等要求，为住户提供更实用、更贴切、更安全的居住条件。
【参考文献】：
【1】巴图孟克.高层住宅建筑电气设计应注意的几个问题【J】.中国科技信息，2007，（24）：50-52.
【2】JGJ16-2008民用建筑电气设计规范【S】，2008.
【3】程昱.高层住宅电气设计中的几点体会【J】.安徽建筑，2006，（5）：169-170.