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2016高层办公建筑电气设计——某机关办公大楼设计实践

04-29 20:55:04  浏览次数:886次  栏目:建筑电气

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  随着办公建筑的用电设备种类越来越多,如电力、照明、电梯、空调、消防、通信、计算机等,而且不断向智能化设备方面发展,耗电量明显增加,对供配电方面提出了许多新的要求,把供配电的可靠性、安全性、灵活性摆到了更为重要的位置。下面结合实例对高层办公楼的电气设计进行系统阐述。

  1.工程概况及设计要求

  某机关办公大楼,总面积21000m2,高60m,地面15层,地下1层,属一类高层建筑。按甲方提出的要求,需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求,还要简捷实用、便于操作、管理和维护,减少综合投资。

  2.负荷计算和估算

  广州市越秀建筑设计院主要进行本工程的一次设计,二次装修部分由专业装饰设计公司完成。这

  就要求一次设计时预留供电电源,既要符合实际情况,又要留有发展变化的余地。本大楼内部功能分为:一般办公室、区领导办公室、大会议室、展厅、大堂、多功能厅(礼堂)、信息中心(计算机中心)、通讯中心(电话总机)、制水中心、空调机房、水泵房等。

  在一般办公区按50~60W/m2考虑,在特殊办公区按50~80W/m2考虑。对于上述特殊装修场所,设计估算参数如下表所示。

  电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小。总电力负荷需用系数Ks为0.75,功率因数0.8,总照明负荷需用系数Ks为0.85,功率因数0.8.

  2.1三相负荷计算方法:

  将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数Kx,得有功计算负荷,即:

  Pjs=Kx•;Ps(kW)

  无功计算负荷Qjs确定:

  Qjs=Pis•;tgΦ(kVar)

  最后,确定视在计算负荷Sjs:

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

  计算电流为:

  Ijs=Pjs/3UecosΦ。(Ue三相设备的额定电压kV)

  2.2单相负荷确定:

  尽量将各单相负荷逐相均匀分配,以减少不平衡。计算时,当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的15%时,全部负荷按三相对称负荷计算,当超过15%时,应将单相负荷换算为等效三相负荷,再同三相负荷相加,功率及电流计算公式同上。

  3.10kV供电系统

  根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)9.1.1条规定,一类高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明及消防用电按一级负荷要求供电。

  按《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)3.1条规定,省部级办公建筑的客梯电力、主要的办公室、会议室照明属二级负荷。本办公大楼属一级负荷供电,通过传统的几种供电方案比较,选定了下面的供电方案。

  即由不同区域变电站引来两路10kV电源,10kV系统设计为单母线分段,中间有联络柜,正常工作时,两路电源同时供电,互为备用,一路电源故障时,另一路电源供全部负荷。这样做既方便检修又可达到供电要求。此方案表面上符合供电要求,但实际很难做到,因为,国内各地区的大电网都是并网的,电力网内的各种故障均可能引起全部电源进线同时失去电源。多年来的实际运行经验表明,很多电气故障难以限制在某一范围内部,因此,即使设计中采用了两路市政电源,也很难保证一级负荷的供电要求。所以,为保证一级负荷中特别重要的负荷,必须增设应急电源柴油发电机作为第三备用电源。

  4.220/380V配电系统

  本建筑配电电压为交流220/380V,联结形式采用TN-S系统。

  结合工程实际情况,通过负荷计算,考虑到空调用电负荷占建筑物总用电量的50%,耗电量很大。因此,空调系统合理的配电与控制方式,很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时,选用一台1250kVA变压器供中央空调用电,照明及其它动力负荷。选用另一台1250kVA变压器,两个供电系统之间采用分段母线联络,在不使用空调的季节,可将空调变压器退出,减少变压器功耗,达到节电效果。同时,该变压器可作为另一台变压器检修时的备用设备。

  4.1照明及其它动力配电系统。

  办公楼的配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成,变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线,1~15层照明负荷采用额定截流量为1250A的密集型母线槽做主干线,各楼层设母线插接箱,由插接箱引至各楼层总配电箱,由总箱引至各室末端配电箱。末端配电箱是按照办公室的不同功能来分设的,目的是便于管理、检修。地下室其它动力设备,如水泵、电梯、风机等由低压配电屏单回路放射式配电,这些重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置,使供电更可靠、更安全。

  4.2空调机组的配电及控制系统。

  4.2.1空调机组的配电

  从变电所低压引一路电源至地下室机房控制中心配电屏,此段线路采用额定量为2000A的封闭式母线槽。主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等外部设备均采用独立回路供电,即放射式供电方式。保证了供电的可靠性。而首层以上空调机组(指风机弯管新风机)采用树干式配电,用一根ZR-VV3×95+1×50的电力电缆,引至电缆分接盒,由此引至楼层空调配电箱。

  4.2.2空调机组的控制方式

  分手动和自动两种控制方式。手动控制时,制冷机与外部设备以及外部设备之间无电气连锁关系,各设备均可单独启动和停止,此时,制冷机由内部保护电路进行保护,此种状态主要是为了机组的调试和维修。自动控制时,各设备之间有连锁关系,机组的启动顺序:冷却塔风机—冷却水泵—冷冻水泵—主机。停机时顺序与启动时相反,按照这个要求,设计空调系统的二次控制回路,在火灾自动报警方面,空调系统与火警信号也要求有连锁控制,当确定有火警发生时,消防值班室发出信号切断空调机的总电源,并将开关动作信号反馈回消防控制中心。

  5.采光与照明标准。

  为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响,照明用电与动力用电线路尽量分开供给,本楼设有一般照明和应急照明。

  5.1办公室照明设计

  利用天然采光与人工照明相结合的方法,在天气允许条件下,充分依靠天然采光以节约能源,当阴雨天气时,工作面的照度不够,则利用人工照明,按《民用建筑电气设计规范》规定,办公室的一般照明照度的均匀度,按最低照度(100Lx)与平均照度之比确定,平均均匀度应在0.7以上,最低均匀度不得低于0.3.工作面上有无眩光,是衡量采光与照明质量的重要内容,按《民用建筑电气设计规范》,办公室工作面上可以有轻微眩光。为防止天然采光产生的眩光,按功能要求选好采光口的方向,采用减少窗亮度和提高背景亮度,这也是控制不舒适眩光指数的有效措施。而避免人工照明所产生的眩光,要选好灯具,着重处理好背景亮度。搞好灯具布置,灯具布置间距宜不大于所选灯具的最大允许距离比,选用半间接型照明灯具。本方案选用格栅高光效荧光灯,从而限制了眩光,满足了照明的照度、色温、显色指数,达到了节能效果。

  5.2应急照明设置

  地下室车库、电梯间、楼梯间、公共通信和主要出入口等场所设应急疏散指示照明及楼层指示灯,它们在正常及事故时均点燃。应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池。应急供电时间不少于20分钟。

  地下室、电梯间、重要办公室(区长、副区长)、重要会议室(常务、纪委)、大堂、礼堂、变配电房、主机房、消防控制中心、水泵房、电梯机房、电话总机、信息中心,这些场所均设应急照明及工作照明,应急照明分别占工作照明的25%~100%。

  5.3特殊场所照明

  对于有特殊要求的场所,如大楼外墙,节日彩光等设有泛光照明和特殊照明,设计时按估算负荷预留电源。

  6.防雷与安全

  防雷设计按二类防雷建筑物处理,利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面敷设避雷带,共用天线用避雷针保护,利用建筑物结构钢筋作引下线,并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷,从30m以上,每三层设均压环,所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通。为了保证建筑物外立面的效果,所有防雷装置均采用暗装作法。

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