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摘 要:结合国家相关设计规范,标准以及作者的工程实践,提出了高层建筑电气设计中常遇到的一些问题和具体处理方法。
关键词:变配电所 计费 应急照明 ATS 节能 消防
中图分类号:TM1文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-026-02
随着我国经济技术不断发展,高层建筑层出不穷,建筑规模越来越大,建筑电气设计理念和技术也在不断更新和发展,同时,随着新的《民用建筑电气设计规范》(以下简称民规)JCJ 16-2008的推出,对建筑电气设计提出了更高、更细致的要求,本文就高层民用建筑电气设计的有关问题作出一些探讨。
1变配电所位置选择
(1)根据民规JCJ 16-20084.2.2条,变配电所可设于简直地下室,但不宜设置在最底层,当地下只有一层时,需采取相应的防水、防洪措施。在设计过程中甲方经常会要求设计人员将变配电所设置在地下室最底层,当层高不够时,甚至将变配电所地平下沉以满足层高要求,但这样会使变配电所成为一个积水区域,即或采取排水措施也无法很好解决,因此设计中应尽量避免。
(2)根据民规JCJ 16-20084.9.6条,变配电所与上、下或邻贴的居住、办公房间仅有一层楼板或墙体相隔时,变配电所内应采取屏蔽、降噪措施。以往设计中设计人员有时会忽略这个问题,但现在民规已经作出明确的规定,且业主对居住,办公环境的要求也越来越挑剔,为避免今后业主投诉,在设计中尽量避免将变配电所设于居住、办公房间正上方、正下方和邻贴。
2高低压配电系统的设计
(1)根据民规JCJ 16-20083.2.26条及附录A,一类高层建筑的走道照明、值班照明,客梯用电、排污泵、生活水泵均被列为一级负荷,而老版本民规中以上几种负荷为二级,因此设计中也应注意这些变化。
(2)根据民规JCJ 16-20084.5.2条,具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃性油的10(6)KV配电装置、低压配电装置和干式变压器,可互相靠近布置。老版本民规对互相靠近布置的变配电装置防护等级要求为IP2X,新民规的标准有所提高。
(3)计费方式:重庆主城区几个供电局对不同性质的用电负荷电价作了比较明确的区分,常见的几种分别为:住宅用电;商业用电(包括商业、餐饮、商业广告、车库照明、游泳池及直接为商业营运服务的用电;非居民照明用电(包括办公、环境、会所、物管用房、楼道照明等);非普工业(动力)用电(包括民用商用的消防动力用电、生活水泵、风机、风阀、环境水泵等用电;光彩照明用电(为政府要求并经政府规划、审批、验收合格的光彩照明用电)。除了住宅用电采用一户一表计量方式外,在低压配电系统中可以考虑将每种性质的用电负荷集中在某一个或几个配电柜内并设置分计量表,或者至少为供电部门设置分计量表留出条件。
3高层住宅走道、楼梯间应急照明的控制
(1)根据《住宅建筑设计规范》GB50096-1999第6.5.3条规定“住宅的公共部位应设人工照明,除高层住宅的电梯厅和应急照明外,均应采用节能自熄开关”。 此条规范的用意是指在紧急情况(包括火灾)时必须保证楼梯间内的应急照明不能间断,而用节能自熄开关就不能做到这一点,如果按常规设置双控开关控制,又无法达到节能的效果。那么,能不能做到既不违反规范的用意,又能保证平时的节能需求呢﹖有两种方法可以实现这个目的:
(1)可以通过采用带有消防触点的延时节能开关。采用的延时开关其原理要求开关内部带一小型继电器,带有两对触点,一常开一常闭,要求互锁。平时利用常闭触点(带延时功能)点亮灯具,火灾时利用其常开触点点亮灯具。
(2)可以采用双光源(双接线端子)的楼梯间灯具。这种方案其实就是将两套光源安装于同一外壳当中,实施起来很简单,又兼顾了建筑上的美观要求。其具体控制原理如下图:
注:当灯具安装高度低于2.4米时,须引接PE线
以上两种方法通过不同途径都可以实现应急照明在平时节能自熄,在紧急情况(火灾)下连续点亮的目的。以往,能实现上述控制要求的产品不多,所以在工程中实施有一定难度,目前已经有厂家进行了这方面的研制,并出了相应的配套产品,设计中可以考虑按上述方案实施。
4选用双电源切换开关ATS应注意的问题
(1)目前很多设计图纸中,一般都不标注ATS的切换时限ATS,厂家通常会按某个标准统一设定电源转换时间,但这种设存在一定的问题。笔者认为,电源转换时间应根据不同性质和不同重要性的负荷确定,并非时间越短越好。对于感性负载,当ATS从常用电源切换到备用电源时,负载会产生反电势,此反电势和备用电源电势叠加在一起,有可能产生大的冲击电流,负载设备将受到极大的机械应力,并造成熔断器熔断或断路器脱扣。同时,一旦市电全失,所有重要负荷立即投切到自备发电机上,迫使发电机满载或接近满载启动,这样既容易造成发电机启动失败,也会影响发电机的使用寿命。所以正确的设计是有选择地让那些对电源转换时间要求特别高的负荷(宜占发电机容量的百分之三十到六十)快速切换,而让其他重要负荷延时十到十五秒后再投切到发电机上。
5电气节能设计
电气节能是一个当前比较热门的话题,有不少技术措施可以实现节能目的,比如:通过设置合理的供配电系统,选用高效供用电设备,提高系统的功率因数,抑制谐波等等措施,都可以有效降低能耗,提高能源的使用效率。除此以外,有几点需引起大家的重视:(1)电气节能要考虑实际性,要充分考虑实际经济效益,合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。(2)电气节能需要其他专业配合实现的,比如我们可以建议通风专业和水专业选择高效节能型的风机和水泵,以达到节能的目的。(3)照明设计中充分利用太阳光通过外窗利用天然光; 部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术。(4)重视计量和管理,有好的设备如果管理不善同样无法节能。(5)新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制,设计人员平时应多了解这方面的信息,并根据实际情况将新技术、新产品运用于实际工程中。
6电气消防设计
(1)对于采用柴油发电机作备用电源的工程,柴油发电机的容量一般是根据最大消防负荷容量或其他重要的一二级负荷容量选择。在设计过程中,应注意一个问题,如果外电源突然中断供电,全自动应急柴油发电机组将带着所有正在使用的消防用电设备自动起动。而发电机的功率特性一般不允许满载启动。如果不采取措施,发电机组很可能会熄火,发不出电来,解决方法是使消防设备分批起动。但如果应急发电机组容量是按平时重要的一、二极负荷选用,容量往往比消防负荷大,也可不分批延时起动。
(2)根据“高层建筑防火规范”和“火灾自动报警规范”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。此外,在水泵房消火栓泵附近有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,那么,这三处启动控制的主从控制关系是怎么样呢?一般来讲应以消防控制室为主。目前很多工程消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,容易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。
(3)出于安全考虑,消火栓启动按钮的电压要求是24V安全电压。现阶段很多工程规模都较大,当消防泵房与部分消火栓启动按钮距离较远的时候,这部分启动按钮若通过24V电压驱动远在消防泵房的消火栓控制回路会受电压损失的影响,消火栓泵无法顺利启动。为了解决这个问题,可以考虑通过中间继电器常开触点将24V电压升至220V电压后再接入消火栓泵控制回路以保证消火栓泵顺利启动。 其原理如图所示:
消火栓按钮中继控制
(4)在火灾报警平面设计中,火灾报警探测器的设置不仅要考虑探测器的保护面积、保护半径和梁的影响,同时,依据《火灾自动报警系统设计规范》中探测器安装极限曲线 达到探测器之间安装间距的要求,在满足以上几个条件后火灾报警探测器才能达到比较好的探测效果。
(5)根据相关规范,高层建筑的变配电房,柴油发电机房属重要房间,需要设置全体灭火系统。气体灭火有两个基本特点:其一,设置场所特别重要;其二,气体灭火的实质是通过隔绝氧气而达到灭火效果,且部分灭火剂在灭火过程中对人体尚有一定的毒性。因此,气体灭火的启动,必须在人员已经疏散的条件下才能进行。在工程设计中,常常出现两种错误。其一、采用多线制远距离启动气体灭火系统。既从安装于设防区内的气体灭火控制盘中,用导线把启动和停止按钮引至控制室。这种做法是存在安全隐患的。气体灭火控制盘的启动是最高级的启动操作,其操作结果是无延时喷洒,一旦出现人员未疏散的情况,后果极其严重。因此不主张远距离手动或自动控制,而提倡现场手动操作。如果实在要自动控制,应在接到两个不同的火灾探测器报警信号后才能启动,并且气体灭火控制盘应具有手动优先的功能。其二、灭火控制盘设于防护区内。这种做法比较常见,在GB 50163-92《卤代烷1301灭火系统设计规范》和GBJ 110-87《卤代烷1211灭火系统设计规范》中第6.0.2条同时规定:“手动控制装置应设在防护区外便于操作的地方”。灭火控制盘是最重要的手动控制装置,把它设于防护区内,违反了上述规范的规定。为了避免上述错误的发生,设计人员应该在设计说明中对气体联动关系予以明确 。同时,气体灭火系统各防护区灭火控制系统的动作信息,应传至系统消防控制中心
参考文献:
[1]李海安,黎文安.实用建筑电气技术[M].北京:水力水电出版社.
[2]戴瑜兴,黄铁兵,梁志超.2003 民用建筑电气设计手册(第2版)[M].中国建筑工业出版社.
[3]中国建筑设计研究院.建筑电气设计要点及常见问题分析[M].中国建筑工业出版社.
关键词:变配电所 计费 应急照明 ATS 节能 消防
中图分类号:TM1文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-026-02
随着我国经济技术不断发展,高层建筑层出不穷,建筑规模越来越大,建筑电气设计理念和技术也在不断更新和发展,同时,随着新的《民用建筑电气设计规范》(以下简称民规)JCJ 16-2008的推出,对建筑电气设计提出了更高、更细致的要求,本文就高层民用建筑电气设计的有关问题作出一些探讨。
1变配电所位置选择
(1)根据民规JCJ 16-20084.2.2条,变配电所可设于简直地下室,但不宜设置在最底层,当地下只有一层时,需采取相应的防水、防洪措施。在设计过程中甲方经常会要求设计人员将变配电所设置在地下室最底层,当层高不够时,甚至将变配电所地平下沉以满足层高要求,但这样会使变配电所成为一个积水区域,即或采取排水措施也无法很好解决,因此设计中应尽量避免。
(2)根据民规JCJ 16-20084.9.6条,变配电所与上、下或邻贴的居住、办公房间仅有一层楼板或墙体相隔时,变配电所内应采取屏蔽、降噪措施。以往设计中设计人员有时会忽略这个问题,但现在民规已经作出明确的规定,且业主对居住,办公环境的要求也越来越挑剔,为避免今后业主投诉,在设计中尽量避免将变配电所设于居住、办公房间正上方、正下方和邻贴。
2高低压配电系统的设计
(1)根据民规JCJ 16-20083.2.26条及附录A,一类高层建筑的走道照明、值班照明,客梯用电、排污泵、生活水泵均被列为一级负荷,而老版本民规中以上几种负荷为二级,因此设计中也应注意这些变化。
(2)根据民规JCJ 16-20084.5.2条,具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃性油的10(6)KV配电装置、低压配电装置和干式变压器,可互相靠近布置。老版本民规对互相靠近布置的变配电装置防护等级要求为IP2X,新民规的标准有所提高。
(3)计费方式:重庆主城区几个供电局对不同性质的用电负荷电价作了比较明确的区分,常见的几种分别为:住宅用电;商业用电(包括商业、餐饮、商业广告、车库照明、游泳池及直接为商业营运服务的用电;非居民照明用电(包括办公、环境、会所、物管用房、楼道照明等);非普工业(动力)用电(包括民用商用的消防动力用电、生活水泵、风机、风阀、环境水泵等用电;光彩照明用电(为政府要求并经政府规划、审批、验收合格的光彩照明用电)。除了住宅用电采用一户一表计量方式外,在低压配电系统中可以考虑将每种性质的用电负荷集中在某一个或几个配电柜内并设置分计量表,或者至少为供电部门设置分计量表留出条件。
3高层住宅走道、楼梯间应急照明的控制
(1)根据《住宅建筑设计规范》GB50096-1999第6.5.3条规定“住宅的公共部位应设人工照明,除高层住宅的电梯厅和应急照明外,均应采用节能自熄开关”。 此条规范的用意是指在紧急情况(包括火灾)时必须保证楼梯间内的应急照明不能间断,而用节能自熄开关就不能做到这一点,如果按常规设置双控开关控制,又无法达到节能的效果。那么,能不能做到既不违反规范的用意,又能保证平时的节能需求呢﹖有两种方法可以实现这个目的:
(1)可以通过采用带有消防触点的延时节能开关。采用的延时开关其原理要求开关内部带一小型继电器,带有两对触点,一常开一常闭,要求互锁。平时利用常闭触点(带延时功能)点亮灯具,火灾时利用其常开触点点亮灯具。
(2)可以采用双光源(双接线端子)的楼梯间灯具。这种方案其实就是将两套光源安装于同一外壳当中,实施起来很简单,又兼顾了建筑上的美观要求。其具体控制原理如下图:
注:当灯具安装高度低于2.4米时,须引接PE线
以上两种方法通过不同途径都可以实现应急照明在平时节能自熄,在紧急情况(火灾)下连续点亮的目的。以往,能实现上述控制要求的产品不多,所以在工程中实施有一定难度,目前已经有厂家进行了这方面的研制,并出了相应的配套产品,设计中可以考虑按上述方案实施。
4选用双电源切换开关ATS应注意的问题
(1)目前很多设计图纸中,一般都不标注ATS的切换时限ATS,厂家通常会按某个标准统一设定电源转换时间,但这种设存在一定的问题。笔者认为,电源转换时间应根据不同性质和不同重要性的负荷确定,并非时间越短越好。对于感性负载,当ATS从常用电源切换到备用电源时,负载会产生反电势,此反电势和备用电源电势叠加在一起,有可能产生大的冲击电流,负载设备将受到极大的机械应力,并造成熔断器熔断或断路器脱扣。同时,一旦市电全失,所有重要负荷立即投切到自备发电机上,迫使发电机满载或接近满载启动,这样既容易造成发电机启动失败,也会影响发电机的使用寿命。所以正确的设计是有选择地让那些对电源转换时间要求特别高的负荷(宜占发电机容量的百分之三十到六十)快速切换,而让其他重要负荷延时十到十五秒后再投切到发电机上。
5电气节能设计
电气节能是一个当前比较热门的话题,有不少技术措施可以实现节能目的,比如:通过设置合理的供配电系统,选用高效供用电设备,提高系统的功率因数,抑制谐波等等措施,都可以有效降低能耗,提高能源的使用效率。除此以外,有几点需引起大家的重视:(1)电气节能要考虑实际性,要充分考虑实际经济效益,合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。(2)电气节能需要其他专业配合实现的,比如我们可以建议通风专业和水专业选择高效节能型的风机和水泵,以达到节能的目的。(3)照明设计中充分利用太阳光通过外窗利用天然光; 部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术。(4)重视计量和管理,有好的设备如果管理不善同样无法节能。(5)新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制,设计人员平时应多了解这方面的信息,并根据实际情况将新技术、新产品运用于实际工程中。
6电气消防设计
(1)对于采用柴油发电机作备用电源的工程,柴油发电机的容量一般是根据最大消防负荷容量或其他重要的一二级负荷容量选择。在设计过程中,应注意一个问题,如果外电源突然中断供电,全自动应急柴油发电机组将带着所有正在使用的消防用电设备自动起动。而发电机的功率特性一般不允许满载启动。如果不采取措施,发电机组很可能会熄火,发不出电来,解决方法是使消防设备分批起动。但如果应急发电机组容量是按平时重要的一、二极负荷选用,容量往往比消防负荷大,也可不分批延时起动。
(2)根据“高层建筑防火规范”和“火灾自动报警规范”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。此外,在水泵房消火栓泵附近有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,那么,这三处启动控制的主从控制关系是怎么样呢?一般来讲应以消防控制室为主。目前很多工程消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,容易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。
(3)出于安全考虑,消火栓启动按钮的电压要求是24V安全电压。现阶段很多工程规模都较大,当消防泵房与部分消火栓启动按钮距离较远的时候,这部分启动按钮若通过24V电压驱动远在消防泵房的消火栓控制回路会受电压损失的影响,消火栓泵无法顺利启动。为了解决这个问题,可以考虑通过中间继电器常开触点将24V电压升至220V电压后再接入消火栓泵控制回路以保证消火栓泵顺利启动。 其原理如图所示:
消火栓按钮中继控制
(4)在火灾报警平面设计中,火灾报警探测器的设置不仅要考虑探测器的保护面积、保护半径和梁的影响,同时,依据《火灾自动报警系统设计规范》中探测器安装极限曲线 达到探测器之间安装间距的要求,在满足以上几个条件后火灾报警探测器才能达到比较好的探测效果。
(5)根据相关规范,高层建筑的变配电房,柴油发电机房属重要房间,需要设置全体灭火系统。气体灭火有两个基本特点:其一,设置场所特别重要;其二,气体灭火的实质是通过隔绝氧气而达到灭火效果,且部分灭火剂在灭火过程中对人体尚有一定的毒性。因此,气体灭火的启动,必须在人员已经疏散的条件下才能进行。在工程设计中,常常出现两种错误。其一、采用多线制远距离启动气体灭火系统。既从安装于设防区内的气体灭火控制盘中,用导线把启动和停止按钮引至控制室。这种做法是存在安全隐患的。气体灭火控制盘的启动是最高级的启动操作,其操作结果是无延时喷洒,一旦出现人员未疏散的情况,后果极其严重。因此不主张远距离手动或自动控制,而提倡现场手动操作。如果实在要自动控制,应在接到两个不同的火灾探测器报警信号后才能启动,并且气体灭火控制盘应具有手动优先的功能。其二、灭火控制盘设于防护区内。这种做法比较常见,在GB 50163-92《卤代烷1301灭火系统设计规范》和GBJ 110-87《卤代烷1211灭火系统设计规范》中第6.0.2条同时规定:“手动控制装置应设在防护区外便于操作的地方”。灭火控制盘是最重要的手动控制装置,把它设于防护区内,违反了上述规范的规定。为了避免上述错误的发生,设计人员应该在设计说明中对气体联动关系予以明确 。同时,气体灭火系统各防护区灭火控制系统的动作信息,应传至系统消防控制中心
参考文献:
[1]李海安,黎文安.实用建筑电气技术[M].北京:水力水电出版社.
[2]戴瑜兴,黄铁兵,梁志超.2003 民用建筑电气设计手册(第2版)[M].中国建筑工业出版社.
[3]中国建筑设计研究院.建筑电气设计要点及常见问题分析[M].中国建筑工业出版社.