大型商業(yè)購(gòu)物中心電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)探析

王志翔

(中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

大型商業(yè)購(gòu)物中心電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)探析

王志翔

(中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

大型商業(yè)購(gòu)物中心具有業(yè)態(tài)繁多、人員密集、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建筑規(guī)模大等特點(diǎn)，以以往項(xiàng)目中碰到的一些重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題(如商鋪末端的配電容量、配電干線容量、變壓器裝機(jī)容量、發(fā)電機(jī)選擇、電氣火災(zāi)防護(hù)、應(yīng)急照明等)為例，研究分析以往的數(shù)據(jù)作法，力求找到一些經(jīng)驗(yàn)性的總結(jié)，以幫助提升同類建筑的設(shè)計(jì)水平。

大型購(gòu)物中心 電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn) 電氣火災(zāi)防護(hù) 應(yīng)急照明

0 引言

隨著中國(guó)近年的大規(guī)模開(kāi)發(fā)以及城市化進(jìn)程，各地大型商業(yè)購(gòu)物中心如雨后春筍般聳立起來(lái)。購(gòu)物中心是一種使各類業(yè)態(tài)(如零售商店、超級(jí)市場(chǎng)以及功能各異的餐飲、文化、娛樂(lè)、金融等服務(wù)設(shè)施)聚集在一起的商業(yè)綜合體。不同于傳統(tǒng)的百貨商場(chǎng)，大型商業(yè)購(gòu)物中心通常規(guī)模大、業(yè)態(tài)多、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而電氣設(shè)計(jì)復(fù)雜程度更高、難度更大。本文將從以往設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到的幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題(如商鋪末端配電容量、商業(yè)配電干線容量需要系數(shù)及變壓器裝機(jī)容量指標(biāo)、備用發(fā)電機(jī)電源選取、電氣火災(zāi)防護(hù)、應(yīng)急照明等幾個(gè)方面)作一些探討研究。

1 商鋪末端配電容量標(biāo)準(zhǔn)

按商鋪配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，商鋪末端配電大致可以分為變電所、配電干線、商鋪末端配電三個(gè)部分，本節(jié)介紹商鋪末端配電。

國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)各商業(yè)業(yè)態(tài)的用電容量有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，而商鋪招商時(shí)租戶所需求的用電量又遠(yuǎn)大于實(shí)際的用電量，因此需要很好地把握商鋪招商需求與投資成本之間的平衡點(diǎn)，這往往取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。

筆者整理了之前某商業(yè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求資料，并到該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量了已在運(yùn)營(yíng)中的各商鋪的用電數(shù)據(jù)，將招商需求與實(shí)測(cè)用電量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 某夢(mèng)樂(lè)城商鋪用電數(shù)據(jù)

注：1.本表實(shí)測(cè)時(shí)間為周六、日中午，為該商業(yè)最繁忙、用電量最大的時(shí)間段，基本能代表最大負(fù)荷。2.本表用電量不含空調(diào)前端即冷熱源機(jī)房的用電，但包含空調(diào)末端如風(fēng)機(jī)盤(pán)管的用電量。

從表1的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，參照招商要求，建議零售商業(yè)配電按照120W/m2，一般服務(wù)按150W/m2，餐飲按照300～400W/m2，此配置標(biāo)準(zhǔn)可以滿足大多數(shù)租戶提出的招商需求(個(gè)別西式快餐如漢堡王、肯德基、麥當(dāng)勞等，按以往數(shù)據(jù)，電量需求大，可增加至500～600W/m2或按實(shí)際招商電量)。從實(shí)測(cè)用電量來(lái)看，比上面的標(biāo)準(zhǔn)低很多，如果從商鋪末端配電到配電干線甚至變電所裝機(jī)容量都按照招商需求，勢(shì)必大幅增加成本造價(jià)，而變壓器負(fù)載率又很低。二者的平衡方式就是商鋪末端配電系統(tǒng)仍按照招商標(biāo)準(zhǔn)，配電干線及變壓器負(fù)載計(jì)算選取適當(dāng)?shù)男枰禂?shù)，需要系數(shù)的確定將在下一章節(jié)討論。

筆者匯總了某一項(xiàng)目的商鋪設(shè)計(jì)電量標(biāo)準(zhǔn)(如表2所示)，供廣大同行參考。

表2 某商業(yè)中心項(xiàng)目各商業(yè)業(yè)態(tài)配電標(biāo)準(zhǔn)

說(shuō)明：1.以上標(biāo)準(zhǔn)不包含集中空調(diào)的前端設(shè)備用電，含空調(diào)末端用電。2.百貨、零售商店/專業(yè)店，當(dāng)位于首層和二層時(shí)，可以提高到80W/m2。3.溜冰場(chǎng)需在制冰區(qū)額外預(yù)留700～800kW制冰用電量，或根據(jù)提資要求。

2 商業(yè)配電干線需要系數(shù)及變壓器容量的確定

商業(yè)配電干線通常承載多個(gè)樓層的商鋪用電，如果按照末端的配電容量，則干線導(dǎo)體及開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇都會(huì)隨之增大，導(dǎo)致造價(jià)高、經(jīng)濟(jì)性差。

參看表1～2的實(shí)測(cè)用電數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際用電量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即需要系數(shù)都很小。按照配電設(shè)計(jì)原則，干線的負(fù)荷計(jì)算應(yīng)考慮需要系數(shù)，但查閱配電設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)措施乃至相關(guān)規(guī)范，均未對(duì)商業(yè)的需要系數(shù)做出規(guī)定，如何取值就成為設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

如果參照實(shí)測(cè)需要系數(shù)，以需要系數(shù)0.5 為起點(diǎn)值，加入0.6、0.7，同時(shí)假定零售服務(wù)業(yè)與餐飲的比例為6∶4，對(duì)干線負(fù)荷做個(gè)計(jì)算比較，其計(jì)算結(jié)果如表3。

表3 商業(yè)干線負(fù)荷計(jì)算

注：此表電量數(shù)據(jù)未包含集中空調(diào)冷水機(jī)組等前端設(shè)備。

干線的計(jì)算初步確定后，進(jìn)一步討論變壓器容量標(biāo)準(zhǔn)的確定。假定整個(gè)項(xiàng)目的商業(yè)出租區(qū)域占總建筑面積的70%，其他后勤公共區(qū)域占30%。通常商業(yè)空調(diào)前端按50W/m2考慮，后勤負(fù)荷密度按30W/m2考慮(以上已考慮需要系數(shù))。變壓器容量計(jì)算如表4。

表4 變壓器容量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

注：1.變壓器負(fù)荷密度(W/m2)=[(商業(yè)+空調(diào))×0.7+后勤×0.3)]×同時(shí)系數(shù)。2.功率因數(shù)取值0.95(補(bǔ)償后)。

通過(guò)表4的計(jì)算比較，干線的需要系數(shù)在0.5以上均能滿足商鋪容量配電要求。不同的是，取值0.5時(shí)，干線容量的裕度較小，靈活度不足，當(dāng)商業(yè)業(yè)態(tài)調(diào)整時(shí)，需要更換母線或者增加電纜；取值0.6/0.7時(shí)，干線容量的裕度較大，當(dāng)業(yè)態(tài)調(diào)整時(shí)，只需要更換樓層插接箱或者總開(kāi)關(guān)，投資相應(yīng)增加。

此外，變壓器裝機(jī)容量的指標(biāo)也對(duì)應(yīng)較寬的范圍。參照《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-電氣》(2007版)，其表2.7.6變壓器容量指標(biāo)中，一般商業(yè)60～120VA/m2，大中型商業(yè)90～180VA/ m2。結(jié)合表4的計(jì)算結(jié)果，對(duì)一般商業(yè)建筑，變壓器裝機(jī)容量按130VA/m2配置，能滿足大多數(shù)的需求。

總之，商業(yè)末端配電通常按零售商業(yè)120W/m2，一般服務(wù)按150W/m2，餐飲按照300～400W/m2，干線需要系數(shù)一般取值0.6，對(duì)應(yīng)變壓器裝置指標(biāo)約130VA/m2，這些指標(biāo)可以滿足大部分商業(yè)購(gòu)物中心前期設(shè)計(jì)的定位要求。當(dāng)然，實(shí)際項(xiàng)目中，仍需要按照商業(yè)業(yè)態(tài)(如零售餐飲的比例、商鋪出租區(qū)與后勤區(qū)的比例、空調(diào)專業(yè)的實(shí)際提資(冷熱源形式)等因素)具體項(xiàng)目具體計(jì)算。

3 備用發(fā)電機(jī)電源的選取

根據(jù)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ 48-2014《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)商業(yè)建筑負(fù)荷等級(jí)的劃分，商業(yè)建筑中存在大量的一、二級(jí)負(fù)荷，因此采用雙重電源，引入兩路獨(dú)立市政電源也就是順理成章的方案。但是，對(duì)于是否設(shè)置備用發(fā)電機(jī)電源，規(guī)范沒(méi)有要求，投資建設(shè)方出于成本造價(jià)、占用面積等因素，通常也都比較糾結(jié)，有的直接要求“規(guī)范或者消防沒(méi)有明確要求的就不設(shè)發(fā)電機(jī)組”。而作為設(shè)計(jì)方，不應(yīng)簡(jiǎn)單決斷，還是要分析研究后再定奪為妥。

規(guī)范中只有“大型商店建筑的經(jīng)營(yíng)管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)屬于一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷”。大型購(gòu)物中心通常都會(huì)有一個(gè)規(guī)模較大的超市，其生鮮賣(mài)場(chǎng)有數(shù)量較多的冷庫(kù)、冰庫(kù)，一旦斷電會(huì)有較大的損失，世界知名超市沃爾瑪旗下的山姆超市標(biāo)準(zhǔn)就明確要求配置發(fā)電機(jī)組。商業(yè)租戶可能會(huì)引入金融行業(yè)，其IT系統(tǒng)需要可靠的備用電源。此外，大型商業(yè)人員流量大、密度高，斷電易產(chǎn)生混亂，因此一些涉及安全方面的用電(如應(yīng)急照明，包括疏散、備用、值班照明等)以及安全防范系統(tǒng)等，在正常電源失電時(shí)，都需要可靠的較長(zhǎng)時(shí)間的電源保障。因此，分析以上因素后，中型以上商業(yè)購(gòu)物中心建議設(shè)置備用柴油發(fā)電機(jī)組。

非消防負(fù)載有備用照明、值班照明、經(jīng)營(yíng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(收銀)、大型餐飲廚房冰柜、超市冷庫(kù)冰柜、金融用戶IT系統(tǒng)、安保監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)房、生活水泵等；消防負(fù)載有應(yīng)急照明疏散系統(tǒng)、消防控制室、消防水泵風(fēng)機(jī)等。發(fā)電機(jī)的額定容量依據(jù)上面兩類負(fù)載計(jì)算的較大值選取。

4 電氣火災(zāi)防護(hù)

大、中型商業(yè)建筑空間大，內(nèi)部功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生火災(zāi)的因素非常多，而由于公共場(chǎng)所人員密集，火災(zāi)的危險(xiǎn)性巨大。電氣設(shè)計(jì)包含了內(nèi)容繁多的消防設(shè)計(jì)工作量，如供電、消防配電、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制、應(yīng)急照明及疏散、消防電源監(jiān)控、防火門(mén)監(jiān)控、電氣火災(zāi)監(jiān)控等。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，近些年，電氣火災(zāi)占全部火災(zāi)的30%以上，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。國(guó)務(wù)院安委會(huì)2017年5月份開(kāi)展為期三年的電氣火災(zāi)綜合整治，其中重點(diǎn)包含建筑工程的電氣設(shè)計(jì)。因此，采取技術(shù)措施預(yù)防電氣火災(zāi)，也是商業(yè)購(gòu)物中心電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。

電氣火災(zāi)的起火源主要是電氣線路、用電設(shè)備器具、照明燈具以及其他電氣設(shè)備等，其中電氣線路占了大部分，照明燈具也有較大的比例。電氣火災(zāi)的原因主要為短路、過(guò)載等引起的線路、設(shè)備過(guò)熱，絕緣損壞引起接地故障、接地電弧，照明器具、用電設(shè)備本身發(fā)熱接觸可燃物等。

GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.2.4條 “開(kāi)關(guān)、插座和照明燈具靠近可燃物時(shí)，應(yīng)采取隔熱、散熱等防火措施”，主要就是預(yù)防減少用電設(shè)備的高溫表面靠近可燃物引起火災(zāi)，延伸要求就是建筑材料盡量少用或不用可燃材料，電氣設(shè)計(jì)也盡量選用低功耗、低溫?zé)艟咴O(shè)備，并做好隔熱措施。60W以上白熾燈、鹵鎢燈、金鹵燈需謹(jǐn)慎使用。

電氣線路的防護(hù)，首先是一些預(yù)防措施，如配電線路明敷或敷設(shè)在有可燃物的吊頂、悶頂內(nèi)時(shí)，應(yīng)穿金屬導(dǎo)管、金屬封閉線槽；大型商業(yè)配電線纜應(yīng)采用阻燃型低煙無(wú)鹵絕緣及護(hù)套；線路穿越防火分區(qū)處應(yīng)采取防火封堵的措施。此外，能夠主動(dòng)探測(cè)并保護(hù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)也是必要的。GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.2.7條，對(duì)商店建筑的要求“宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)”。GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.4.1條，對(duì)配電系統(tǒng)要求也是“宜設(shè)置剩余電流監(jiān)測(cè)和保護(hù)”，JGJ 48-2014《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.3.16條，則強(qiáng)條明確“大中型商店建筑，配電干線回路應(yīng)設(shè)置防火剩余電流動(dòng)作報(bào)警系統(tǒng)”。由此可見(jiàn)商業(yè)建筑電氣防火的重要性。而剩余電流監(jiān)測(cè)的安裝位置，則盡量設(shè)置在第一級(jí)配電處，即配電線路的首端，以達(dá)到全面保護(hù)的目的。但當(dāng)首端泄漏電流>500mA時(shí)，宜在下一級(jí)配電柜(箱)處增設(shè)，且一般漏電報(bào)警電流宜為300～500mA。

針對(duì)短路、過(guò)載等配電系統(tǒng)故障，目前的設(shè)計(jì)均按照規(guī)范要求配置了短路、過(guò)載保護(hù)的開(kāi)關(guān)電器，此外一些新的技術(shù)設(shè)備也被提出，如電弧保護(hù)器，電氣防火限流式保護(hù)器等，可以探測(cè)線路系統(tǒng)電弧，快速分?jǐn)?，減小電流釋放熱量，從而減少或避免火災(zāi)發(fā)生。

5 應(yīng)急照明

大型商業(yè)購(gòu)物中心人員密集、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保障消防狀態(tài)下的緊急疏散和保持非消防狀態(tài)下的人員秩序、安全警戒等，應(yīng)設(shè)置各類應(yīng)急照明。商業(yè)的應(yīng)急照明主要包含消防應(yīng)急照明和疏散指示、商業(yè)營(yíng)業(yè)廳的備用照明、建筑物內(nèi)的值班照明。

GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)商業(yè)各場(chǎng)所消防的應(yīng)急照明做了詳細(xì)的規(guī)定和照度要求，JGJ 48-2014《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.3.10條更進(jìn)一步要求“大型商店的疏散通道、安全出口、營(yíng)業(yè)廳應(yīng)設(shè)智能疏散照明”，對(duì)應(yīng)《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，應(yīng)采用集中電源集中控制型智能應(yīng)急照明疏散系統(tǒng)，同時(shí)，疏散通道的地面還應(yīng)設(shè)置保持視覺(jué)連續(xù)性的燈光或蓄光指示標(biāo)識(shí)。

按商業(yè)規(guī)范，商業(yè)營(yíng)業(yè)廳需設(shè)置不少于正常照明10%的備用照明，具體解決方式有：1)以采用單獨(dú)的雙電源配電的備用照明配電系統(tǒng)，而對(duì)于備用照明數(shù)量，商業(yè)運(yùn)營(yíng)品牌各有規(guī)定，通常不低于30%；2)有些商家要求，營(yíng)業(yè)廳照明由兩路電源交叉供電，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，節(jié)省造價(jià)，此時(shí)一般照明兼做備用照明也可滿足要求的。

6 結(jié)束語(yǔ)

商業(yè)建筑的電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多、復(fù)雜度高，需要兼顧可靠、安全、合理、經(jīng)濟(jì)，只有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷探索新技術(shù)，才能做出更好的設(shè)計(jì)作品。

[1] 全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施：電氣》(2009版)[M]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[2] JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] GB 50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[4] GB 50054-2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[5] GB 50034-2013建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[6] GB 50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

[7] GB 50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

[8] JGJ 48-2014商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

AnalysisofKeyandDifficultPointsinElectricalDesignofLargeCommercialShoppingCenter

Wang Zhixiang

A large shopping center has the characteristics of various retail forms, personnel intensive, complex structure, large area, etc. This paper encountered some key and difficult points from previous projects, such as power capacity of shop, power capacity of distribution trunk, capacity of transformer, backup generator, electrical fire protection, emergency lighting, etc. and summary research and analysis existing data, trying to find some experience to help improve the design level of similar.

large shopping center, key and difficult points in electrical design, electrical fire protection, emergency lighting