现代住宅建筑电气设计与节能探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong513
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  摘要:本文结合现代民用建筑的特点,根据工作者的一些实践经验和相关资料对现阶段高层民用建筑电气设计与节能方面进行探讨,以期为同行提供一定的理论参考。
  关键词:住宅建筑;设计依据;电气设计;节能环保
  中图分类号:TE08文献标识码: A
  
  随着我国社会经济的发展,城市住宅小区建筑逐渐从多层住宅向高层住宅发展转变,高层住宅在现代城市住宅建筑中所占的比例逐渐增大。再加上,由于人民生活水平不断提高,家用电器越来越多,使住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。因此,现代住宅楼建筑电气设计显得尤为重要,其科学合理与否直接影响着居民电气供应的质量,且是保证居民生产生活和学习的关键。本文结合近年来的一些工作实例对现代住宅建筑电气设计的主要内容、出现的一些问题及能源节约方面作一些探讨,报道如下。
  1、现代住宅建筑电气设计依据
  根据GB50045-1995(2005)《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称为“高规”)第3.0.1条规定,高层住宅楼是指十层及十层以上的住宅建筑。分为超高层住宅(100米以上或35层以上住宅),一类高层住宅(十九层及以上三十四层以下或50米以上100米以下商住楼);二类高层住宅(十至十八层为二类高层住宅)。
  现代住宅建筑是有着住宅性质的高层建筑。在电气设计中首先应遵守国家的一系列规范(GB50045-2005《高层建筑防火规范》、GB50368-2005《住宅建筑规范》和GB50096-2011《住宅设计规范》、JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》和《建筑物防雷规范》等)。此外,涉及到照明方面应遵守GB50034-2004《建筑照明设计标准》,涉及到火灾自动报警系统时应遵守GB50116-1998《火灾自动报警系统设计规范》等。
  2、现代住宅建筑电气设计内容分析
  2.1 负荷分类
  高层住宅建筑中消防泵、喷淋泵、防排烟风机、消防控制室电源等消防负荷超高层或一类高层为一级负荷,二类高层为二级负荷,另外潜污泵、普通客梯、生活泵等重要负荷虽然不是消防负荷但也根据高层以住宅分类超高层或一类高层此类负荷为一级负荷,二类高层此类负荷为二级负荷,其余的住宅内普通照明、地下室一般照明(非应急和备用照明)住宅内家用电器等用电均为三级负荷。
  2.2负荷的计算
  电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否,对合理选择设备及设备的安全可靠与经济运行均起决定性作用。现代住宅建筑由于层数较多,高度较高,因此在电力负荷计算方面对于整个建筑设备和配电方式的选择及后期使用的安全性都是非常重要的,住宅建筑的负荷计算,方案设计阶段可采用单位指标法和单位面积负荷密度法;初步设计及施工图设计阶段,采用单位指标法与需要系数法相结合的算法。其中高层住宅地下室除考虑照明用电外另预留一定动力和插座用电,地下室负荷一般按单位面积法进行计算,住宅用电60平方以下(含60平方)每户考虑3KW,60平方至90平方(含90平方)每户考虑4KW,90平方至150平方每户考虑6KW,超过150平方的超出面积可按40W每平方至50W每平方计算。一栋高层住宅用电负荷按各类负荷考虑各自负荷性质的需要系数后求和,再考虑一定的同时系数后计算而得。
  2.3供电电源
  高层住宅的供电电源应按住宅建筑的负荷性质、用电容量、发展规划以及当地供电条件等进行合理设计和考虑。
  为了保证供电可靠性,一类高层住宅的一类负荷至少应有两个独立电源,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏。二类负荷的供电系统,最好由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回6路kV及以上专用的架空线路供电,在实际设计过程中我们经常无法从市电取得两路独立电源,就常常考虑设置自备电源,自备电源有柴油发电组及EPS电池等方式,我们较常采用的是自备柴油发电机组做为一、二类高层建筑一类级负荷的第二电源,机组应处于常备启动状态。一类高层建筑及火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物的发电机组,应设有自动启动装置,当市电中断时,机组应立即启动,并应在30s内供电。当采用自动启动有困难时,二类高层建筑及二级保护对象建筑物的发电机组,可采用手动启动装置。
  2.4高层住宅配电方式
  住宅建筑低压配电系统的设计应根据住宅建筑的类别、规模、供电负荷等级、电价计量分类、物业管理及可发展性等因素综合确定。
  对于消防泵、喷洒泵、防排烟风机等负荷采用放射式配电,两路电源引至各消防设备末端进行切换;除消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等消防设备外,各防火分区的消防用电设备,由消防电源中的双电源或双回线路电源供电,末端配电箱设置双电源自动切换装置,该箱安装于所在防火分区内;由末端配电箱配出引至相应设备,采用放射式供电。对于作用相同、性质相同且容量较小的消防设备,可视为一组设备并采用一个分支回路供电。每个分支回路所供设备不超过5台,总计容量不宜超过10kW。
  高层住宅住户用电采用树干式与放射式相结合的配电方式,各层电表箱树干式引自配电干线再放射式引至各住宅户内。
  2.5高层住宅应急照明及供电要求
  高层住宅火灾应急照明应包括备用照明、疏散照明两种,供消防作业及救援人员继续工作的场所如消防泵房、防排烟机房等处设置备用照明;供人员疏散,并为消防人员撤离火灾现场的场所如楼梯间、门厅等处设置疏散指示标志灯和疏散通道照明。
  高层住宅的疏散楼梯间、长度超过20m的内走道、消防电梯间及其前室、合用前室设置疏散照明,二类高层居住建筑的疏散楼梯间可不设疏散指示标志。
  应急照明中的疏散照明持续供电时间不应低于30分钟,一般疏散区域的疏散照明照度不低于0.5LX,竖向疏散及人员密集场所的疏散照明照度不低于5LX;航空疏散场所,避难疏散区域的备用照明的持续供电时间不低于60分钟,照明不低于正常照明照度;配电房、水泵房等火灾时需继续坚持工作的场所备用照明的持续供电时间不低于180分钟,备用照明照度不低于正常照度水平。
  当建筑物消防用电负荷为一级,采用交流电源供电时,由主电源和应急电源提供双电源,并以树干式或放射式供电。按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱,提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。
  当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电,并按防火分区设置应急照明配电箱。消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时,采用双回线路树干式供电,并按防火分区设置自动切换应急照明配电箱。采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,由单回线路树干式供电,并按防火分区设置应急照明配电箱。
  2.6 电缆选择与敷设。
  超高层住宅的,其消防设备供电干线及分支干线,应采用矿物绝缘电缆;
  一类高层住宅,其消防设备供电干线及分支干线,采用矿物绝缘电缆;当线路的敷设保护措施符合防火要求时,也采用有机绝缘耐火类电缆。
  二类高层住宅,消防设备供电干线及分支干线,采用有机绝缘耐火类电缆。
  超高层住宅及一类高层住宅采用矿物绝缘电缆时,采用明敷设或在吊顶内敷设;当采用难燃型电缆或有机绝缘耐火电缆时,在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护,但应采取与非消防用电电缆隔离措施;当采用有机绝缘耐火电缆为消防设备供电的线路,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保護措施;线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃型刚性塑料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,保护层厚度不应小于30mm;
  消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及应急广播等线路暗敷设时,采用穿导管保护,并暗敷在不燃烧体结构内,其保护层厚度不小于30mm;当明敷时,穿金属导管或封闭式金属线槽保护,并应在金属导管或金属线槽上采取防火保护措施;采用绝缘和护套为难燃性材料的电缆,不穿金属导管保护,但应敷设在电缆竖井内;
  2.6火灾报警系统设计
  高层火灾自动报警系统的设计,应根据保护对象的特点,做到安全适用、技术先进、经济合理、管理维护方便。
  高层住宅的火灾报警系统尚应根据火灾的扑救难度、火灾的危险性分为特级、一级、二级保护等级。
  建筑高度超过100米或层数超35层的高层住宅的火灾报警系统应按特级保护对象考虑,一类高层住宅的火灾报警系统按一级保护对象考虑,二类高层住宅的火灾报警系统按二级保护对象考虑。
  高层住宅中特级保护对象的火灾报警系统形式应采用控制中心报警系统,一级保护对象的火灾报警形式采用集中报警系统,二级保护对象的火灾报警形式采用集中报警系统或区域报警系统。
  高层住宅的地下停车库选用感温探测器,商业、电梯前室等处选择感烟探测器,配电房、风机房等处选择感烟探测器,柴油机房采用烟温同感的探测器,电气竖井,电缆隧道等处选择线型定温探测器。
  通过合理科学的火灾报警系统的设计可更早的发现火灾隐患,采取合理的处理和消防灭火措施以达到防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全的目的。
  2.7防雷与接地设计
  高层住宅应根据建筑物高度、体型及所处区域的雷爆情况综合计算年雷击次数,根据年雷击次数把高层住宅防雷等级分为二类防雷建筑物和三类防雷建筑物,年预计雷击次数N>0.25次/a的住宅按二类防雷建筑物考虑,预计雷击次数0.25次/a≥N≥0.05次/a的住宅按三类防雷建筑物考虑。
  二类防雷建筑物外部防雷的措施,采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。
  第三类防雷建筑物外部防雷的措施采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并在整个屋面组成不大于 20m×20m或 24m×16m的网格。
  3、节能设计
  现代高层住宅建筑的大发展也伴随着能源的浪费和消耗,所以高层住宅建筑的节能显得至关重要,它直接关系到国家的能源供应,经济浪费和环境保护,对于高层住宅建筑的节能主要采取以下几方面的措施:
  采用能耗低的变压器、电气设备和用电设备。
  采用设备就地补偿与变配电所集中补偿相结合的补偿方式以达到更低的无功功率损耗。
  住宅建筑的门厅、前室、公共走道、楼梯间等设人工照明及节能控制。除电梯前室外的其它公共区域设置声光控制开关控制。
  采用节能LED照明灯具及带节能型电子镇流设备荧光照明灯具等节能型灯具。
  4、高层住宅电气设计中尚应注意的问题
  4.1双电源末端切换应注意以下问题。
  消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等的两个供电回路,应在最末一级配电箱处自动切换;除消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等消防设备外,各防火分区的消防用电设备,可由消防电源中的双电源或双回线路电源供电,末端配电箱设置双电源自动切换装置,该箱安装于所在防火分区内。
  4.2火灾报警系统线路选择与敷设应注意以下问题
  (1)横向敷设的火灾自动报警系统传输线路如采用穿导管布线时,不同防火分区的线路不应穿人同一根导管内;探测器报警线路采用总线制布设时不受此限;
  (2) 火灾自动报警系统用的电缆竖井,宜与电力、照明用的电缆竖井分别设置;当受条件限制必须合用时,两类电缆宜分别布置在竖井的两侧。
  (3)火灾广播线路与火灾报警控制总线不应敷设在同一线槽或桥架内。
  4.3树干式配电,在树干分支处应注意以下问题。
  在树干分支处(回路导体载流量减小处)。应加设短路保护,当短路保护设备不能设置在回路导体载流量减小的地方时,应采用下列措施:
  (1)短路保护电器至回路导体载流量减小处的这一段线路长度,不应超过3m;
  (2) 应采取将该段线路的短路危险减至最小的措施;
  (3)该段线路不应靠近可燃物。
  5.结束语
  由于现代住宅建筑的特殊性,使得其電气设计越加复杂,存在着一些争议及问题。然而,住宅建筑电气设计的好坏直接关系到居民的切身利益,科学合理的住宅建筑电气设计有利于保证居民的生命和财产安全、节约能源、环境保护等。因此,相关工作者应努力探索,积极创新,提高建筑电气设计的社会效益和经济效益。
  参考文献:
  [1]JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》
  [2]JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》
  [3]GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
  [4]GB50116-1998《火灾自动报警系统设计规范》
  [5]戴瑜兴,黄铁兵.《民用建筑电气设计数据手册》[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
  [6]张伟.现代住宅电气设计[J].科技创新导报,2010,(24):57-57.
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