大型商業(yè)綜合體的電氣設(shè)計思考

陳浩

上海建工設(shè)計研究總院 上海 200235

超高層商業(yè)綜合體是以建筑群為基礎(chǔ)，融合商業(yè)零售、商務(wù)辦公、酒店餐飲、綜合娛樂四大核心功能于一體的“城中之城”，其具有建筑體量大、運營模式復(fù)雜、用電安全可靠性要求高等特點，為了能夠更好地整合好城市資源，我們應(yīng)該以更實際的情況以及更新的設(shè)計理念去完成好商業(yè)綜合體的電氣設(shè)計課題。本文就筆者南京某一工程對此類建筑的有關(guān)電氣設(shè)計問題進(jìn)行一些探討。

該項目為南京某地標(biāo)建筑，建筑面積409601.18m2，地下三層，地上8層裙房，并有三幢高層主體建筑，其中一號樓為超高層甲級辦公樓59層290m，建筑面積約14萬m2；二號樓為超高層辦公樓39層198m，建筑面積約14萬m2；三號樓為酒店29層165.5m，裙房建筑高度為24m，為商業(yè)及餐飲及電影院功能。建筑面積約8萬m2，地下一層為商業(yè)及餐飲，建筑面積約1.9萬m2，其他為機(jī)電用房和自行車庫，地下一層總建筑面積約3.1萬m2，地下二層和地下三層為機(jī)械式停車庫及機(jī)電用房，每層建筑面積約3.2萬m2。是集商業(yè)、娛樂、餐飲為一體的商業(yè)綜合體建筑。

1 超高層建筑負(fù)荷特點

1.1 電氣負(fù)荷等級的分類

供配電設(shè)計的第一步就是應(yīng)該根據(jù)建筑類型的特點、各類負(fù)荷功能、建筑的層高、建筑防火等級四個維度為各類用電負(fù)荷進(jìn)行定性分析，可根據(jù)GB51348-2019[1]的規(guī)定擬定各類負(fù)荷等級，現(xiàn)總結(jié)如表1-4所示。

表1 超高層辦公樓用電負(fù)荷等級定性表

表2 一類高層五星級酒店用電負(fù)荷等級定性表

表3 大型商場用電負(fù)荷等級定性表

表4 大型地下停車庫用電負(fù)荷等級定性表

1.2 用電負(fù)荷指標(biāo)

在充分了解市場需求之后，擬定相關(guān)需求，以本項目為例：金融辦公樓租戶區(qū)按照明、插座用電按70VA/m2計算；辦公樓變壓器裝機(jī)容量按110VA/m2計算；純商業(yè)照明、插座按120VA/m2計算，餐飲帶廚房設(shè)備區(qū)則按400VA/m2計算，地下車庫用電按25VA/m2計算，商業(yè)辦公樓及酒店水暖設(shè)備根據(jù)提資設(shè)計，除此之外應(yīng)符合《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能篇》[2]中對于各類建筑不同負(fù)荷類型的占比，對此進(jìn)行校核，以保證變壓器的負(fù)荷率在可控范圍內(nèi)。充電樁應(yīng)按當(dāng)?shù)卣咭淮涡园纯傑囄坏囊欢ò俜謹(jǐn)?shù)預(yù)留充電樁車位，一般按7kW慢充，30kW快充預(yù)估電量，建議獨立設(shè)置一臺專屬變壓器。

2 變配電系統(tǒng)

2.1 供電電源

對于如此龐大的商業(yè)綜合體建筑，為了滿足供電的可靠性以及物業(yè)管理的需求，應(yīng)根據(jù)《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》GB/T 29328-2018[3]確定項目電力用戶等級：金融屬B4.2級，五星級酒店屬B8.1級，大型超市及購物中心屬B8.3級，根據(jù)其斷電影響，需不同變電站引來的兩路高壓電源，高壓側(cè)采用單母線分段運行方式，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩路電源同時運行，互為備用，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時，另一電源不至于同時受到破壞；當(dāng)一電源故障停電時，另一路電源可帶全部一、二級負(fù)荷。

2.2 供電系統(tǒng)

通過建筑面積根據(jù)各類建筑負(fù)荷指標(biāo)計算各單體負(fù)荷容量：T1塔樓負(fù)荷9665kVA，T2塔樓負(fù)荷2430kVA，裙房負(fù)荷7755kVA，T3酒店負(fù)荷2600kVA，根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋謱τ谑茈娮儔浩魅萘看_定供電電壓等級為10kV，引入6路10kV電源，其中T2和T3合用一組10kV電源，設(shè)置4個10kV開關(guān)站分別供應(yīng)T1，T2，T3和裙房四大物業(yè)電源，每個10 kV開關(guān)站引入2路 10kV電源進(jìn)線。

超高層建筑具有層高高，吊裝難度大，運輸不變等困難，塔樓高區(qū)變電站應(yīng)考慮負(fù)荷控制在單臺變壓器不超過1250kVA的條件下進(jìn)行設(shè)計，其次應(yīng)考慮以設(shè)備層避難層為物理分界點來考慮一個配電分區(qū)，作為劃分電氣系統(tǒng)的起始點，最后還得考慮變壓器的節(jié)能要求，即開關(guān)站不得離變電所超過150m距離，否則應(yīng)考慮加設(shè)高壓進(jìn)線柜，以保證電壓壓降維持在規(guī)定范圍內(nèi)。

裙房（大型商業(yè)購物中心），高檔金融業(yè)辦公樓及五星級酒店常常伴有大量的冷熱源負(fù)荷需求，一般以大型的冷凍機(jī)房及鍋爐機(jī)房供應(yīng)相應(yīng)的冷熱源負(fù)荷，對于高于250kW的負(fù)荷采用高壓供電，為了能夠適應(yīng)季節(jié)轉(zhuǎn)變，盡量集中同一物業(yè)同一類型的冷熱源設(shè)備于同種變壓器內(nèi)，對于水系統(tǒng)設(shè)備集中于一個變壓器，冷凍機(jī)主機(jī)系統(tǒng)及熱水設(shè)備則根據(jù)實際負(fù)荷運營情況分工況核算用電量后，合理分配變壓器負(fù)荷用電量，兩臺變壓器還應(yīng)考慮互為150%備用。此外還得注意項目地理位置的南北區(qū)別，可以考慮把電加熱設(shè)備容量也加入其中，以便季節(jié)性負(fù)荷的退出及管理。

變壓器低壓側(cè)采用單母線分段加聯(lián)絡(luò)開關(guān)方式，平時分列運行，當(dāng)一臺變壓器檢修或電源故障停電時，另一臺變壓器可帶全部一、二級負(fù)荷。兩臺主開關(guān)盒聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣連鎖及“三所兩鑰匙”機(jī)械連鎖。

對于變電所所址的考慮，應(yīng)有以下幾點：1.應(yīng)深入負(fù)荷中心；2.方便管線的進(jìn)出及接洽，大型冷熱源設(shè)備機(jī)房就地設(shè)置變壓器房，并予以就地功率補充；3.避開人員密場所，比如超高層辦公區(qū)避不開的時候應(yīng)考慮補充防電磁敷設(shè)干擾措施；4.應(yīng)避開多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所；5.不應(yīng)設(shè)在常有水或漏水場所的正下方，最好不要與此類場所貼鄰；6.地庫變電所盡量貼近地庫外墻，減少管線進(jìn)出，毗鄰10kV變電所，如本層不能完全滿足需求，可于地下一層下層同一位置設(shè)置變電所，不應(yīng)設(shè)置于此類建筑的最底層。

由此可以確定各級低壓配電室的位置及變壓器容量，如表5所示。

表5 超高層辦公樓用電負(fù)荷等級定性表

3 應(yīng)急電源

對于此類人員密集場所的應(yīng)急電源主要保障：消防設(shè)施，應(yīng)急照明。消防設(shè)施的應(yīng)急電源看采用柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)任意一組變壓器，其兩個不同母線段上的是呀繼電器同時發(fā)出信號，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)自動啟動。發(fā)電機(jī)啟動時間小于30s。發(fā)電機(jī)電源與市電電源之間采用ATS自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，防止與市電并列。

應(yīng)急電源則采用新型應(yīng)急照明系統(tǒng)，蓄電池的時間應(yīng)符合以下條件：火災(zāi)工況條件下，持續(xù)應(yīng)急時間≥1.5h，非火災(zāi)工況條件下，持續(xù)應(yīng)急時間≥0.5h。消防安防工作的場所按100%正常照度配置備用照明，正常電源與消防電源互投后供電，備用照明按不小于180min考慮。

金融類辦公樓除了基本的消防設(shè)施應(yīng)急用電的需求外，還應(yīng)考慮服務(wù)器、交換機(jī)、磁盤陣列、通訊終端、一般銀行的防盜照明、大型銀行營業(yè)廳及門廳照明、應(yīng)急照明、機(jī)房的精密空調(diào)的需求，考慮預(yù)留租戶柴發(fā)機(jī)機(jī)房，由小業(yè)主自行申請配置，每戶小業(yè)主租區(qū)內(nèi)自行配置UPS。

對于五星級酒店項目，一般在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下，還會對不同品牌的酒店管理公司的要求下，對于個別負(fù)荷：備餐，廚房、高、低溫冷庫、水冷式冷藏設(shè)備、 廚房動力插座、 樓宇自控系統(tǒng)、 污水處理機(jī)房、排污和地下排污泵、發(fā)電機(jī)、生活用水機(jī)房電話、安保、計算機(jī)（酒店管理系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、會計系統(tǒng)、酒店聯(lián)網(wǎng)訂房系統(tǒng)） 等以及為上述區(qū)域?qū)ＴO(shè)的空調(diào)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)及電話網(wǎng)絡(luò)用電，服務(wù)中心和前臺用電提出更高的要求。對于啟動時間大于30s的負(fù)荷應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)保供負(fù)荷，并且與消防負(fù)荷分回路考慮柴發(fā)機(jī)容量。對于啟動時間小于30s的負(fù)荷應(yīng)加設(shè)UPS，應(yīng)根據(jù)實際負(fù)荷的1.2倍考慮預(yù)留電量。

4 配電系統(tǒng)

為了便于管理建筑內(nèi)電能使用管理情況，應(yīng)首先根據(jù)建筑負(fù)荷特點進(jìn)行分門別類：照明插座用電，空調(diào)用電，普通動力用電，以及配套功能機(jī)房用電。其次還應(yīng)對不同的設(shè)備負(fù)荷等級進(jìn)行歸類，一級負(fù)荷可以采用雙向電源供電的方式，并在末端實現(xiàn)互投目標(biāo)；二級負(fù)荷可以采用市政雙電源供電的方式，并且可以在各個樓層的配電系統(tǒng)之間實現(xiàn)互投目標(biāo)；三級負(fù)荷則需要采用單向電源供電的方式，對于樓層設(shè)備電源箱采用樹干式配電，電氣機(jī)房及通訊設(shè)備電源箱則采用放射式配電。再者，還應(yīng)根據(jù)負(fù)荷是否是消防負(fù)荷分組各類設(shè)備，消防負(fù)荷應(yīng)滿足各防火分區(qū)內(nèi)的防排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防電梯機(jī)房末端配電箱在機(jī)房內(nèi)末端切換，對于防火卷簾，擋煙垂壁采用配電小間內(nèi)的消防雙切箱放射式、樹干式配電。除此之外，還應(yīng)注意超高層避難間設(shè)備應(yīng)獨立直放至變電所，以保證避難間設(shè)備不設(shè)其他電源影響。

大型商場及辦公樓，酒店都有不定的經(jīng)營模式，為了保證后期用電管理的靈活性，應(yīng)獨立設(shè)立干線，一般采用插接式母線槽的方式供電。當(dāng)辦公樓裝機(jī)負(fù)荷需求較高時，考慮分為奇偶層兩段，以便后期兩根母線槽互為150%備用。大型商場則依托電井位置，合理劃分配電分區(qū)，根據(jù)不同商業(yè)業(yè)態(tài)形式，不同的商業(yè)負(fù)荷指標(biāo)，接入變電所。大型商場還應(yīng)預(yù)留考慮廚房區(qū)域的事故風(fēng)機(jī)，應(yīng)獨立配電，一般按本項目消防負(fù)荷等級配置。金融辦公樓還應(yīng)考慮考慮一根租戶母線槽，以備租戶搭建金融業(yè)服務(wù)器不時之需。

在設(shè)計商業(yè)綜合體時，應(yīng)關(guān)注建筑的運營模式，應(yīng)摸清各種營業(yè)項目所對應(yīng)的不同產(chǎn)權(quán)人以及項目歸屬于不同的物業(yè)公司，從而影響到在實際設(shè)計綜合體建筑內(nèi)部電氣大系統(tǒng)的構(gòu)架及機(jī)房配置，不至于到運營后期出現(xiàn)產(chǎn)權(quán)難以交割的局面。在設(shè)計過程中可以通過以下幾條原則來滿足商業(yè)綜合體運營復(fù)雜的需求：1.可根據(jù)建筑內(nèi)功能需求進(jìn)行劃分，同類建筑不同用戶單元的運營方式用相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行管理；2.可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃，比如超高層的避難層（兼做機(jī)房層）可作為一個機(jī)電管線管理的一個界面；3.可根據(jù)物業(yè)所管理的空間范圍來明確電氣機(jī)房配置。以本項目為例，兩棟辦公樓獨立運營，一棟酒店交由酒店管理公司進(jìn)行打理，裙樓商業(yè)及地庫交由綜合體持有的物業(yè)公司進(jìn)行管理。

5 線路及敷設(shè)

高壓電纜選用 WDZB-YJY23 銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚乙烯護(hù)套無鹵低煙B級阻燃電力電纜，室外沿電力電纜溝敷設(shè)，室內(nèi)沿封閉槽式防火型電纜橋架敷設(shè)。

消防設(shè)備用電設(shè)備配電線路選用：

1）由柴油發(fā)電機(jī)配電屏引至變電所的電源線，選用礦物質(zhì)密集型防火母線槽，進(jìn)入消防水泵房的還應(yīng)選用防水防火母線槽。

2）末端雙切箱的配電干線采用礦物絕緣防火電纜BTTZ-0.6/1kV，配電支線采用礦物絕緣防火電纜BTTZ-0.6/1kV，末端采用低煙無鹵阻燃耐火型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜WDZAN-YJY-0.6/1kV及低煙無鹵阻燃耐火型聚乙烯絕緣銅芯電線 WDZAN-BYJ-450/750V。

一般用電設(shè)備的配電干線采用低煙無鹵阻燃型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜WDZA-YJY-0.6/1kV，配電支線采用低煙無鹵阻燃型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜 WDZB-YJY-0.6/1kV及低煙無鹵阻燃型聚乙烯絕緣銅芯電線 WDZB-BYJ-450/750V。

橋架采用熱鍍鋅鋼質(zhì)橋架。垂直安裝橋架選用階梯式,消防BTTZ主干電纜敷設(shè)橋架選用階梯式，吊頂內(nèi)敷設(shè)和含有消防配電電纜（非礦物絕緣電纜）的橋架采用槽式。其他橋架采用有孔托盤式，橋架均加蓋。

對于超高層公共建筑，應(yīng)選擇燃燒性能 B1級及以上、產(chǎn)煙毒性為t0級、燃燒滴落物/微粒等級為d0級的電線和電纜，避難層(間)明敷的電線和電纜應(yīng)選擇燃燒性能不低于B1級、產(chǎn)煙毒性為t0級、燃燒滴落物/微粒等級為d0級的電線和A級電纜。

6 照明系統(tǒng)

6.1 照明系統(tǒng)

可分為一般照明，警衛(wèi)照明，值班照明，應(yīng)急照明，景觀照明及航空障礙燈照明六類。

6.2 正常照明

正常照明設(shè)計照度值應(yīng)首先滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013[4]中規(guī)定的各種燈具參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還要滿足《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB 55015-2021[5]中規(guī)定的各類場所的照度值及功率密度值。

6.3 警衛(wèi)照明

警衛(wèi)照明多用于五星級酒店，應(yīng)根據(jù)酒管物業(yè)公司對于警衛(wèi)巡邏路線進(jìn)行設(shè)計，并在警衛(wèi)區(qū)域獨立設(shè)置智能控制模塊，不受他人影響。

6.4 值班照明

大型商場便于值班人員在非營業(yè)時期開設(shè)的照明，應(yīng)在公共配電箱內(nèi)設(shè)置獨立配電箱并加鎖，在商場及金融辦公樓的主要出入口，通向商品庫房的通道，通向金庫、保管庫的通道上獨立設(shè)計回路，并加設(shè)智能照明模塊，集中管理。

6.5 應(yīng)急照明

6.5.1 應(yīng)急疏散

應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)的組成形式應(yīng)根據(jù)根據(jù)建筑形式以及火警系統(tǒng)布置形式去判定，本項目由于施工周期較長，除了酒店按修規(guī)改為集中電源集中控制型新型應(yīng)急照明系統(tǒng)外，其余仍舊維持原先的應(yīng)急照明系統(tǒng)，即仍以火災(zāi)報警模塊來執(zhí)行非消防電源切斷功能，消防應(yīng)急照明強啟功能。值得注意的是疏散照明新舊規(guī)范的區(qū)別主要是：新規(guī)以本層的公共照明配電箱的進(jìn)線電源失電為動作信號，舊規(guī)則以消防模塊作為動作信號來完成應(yīng)急照明強啟的指令動作，以此保證不會造成建筑內(nèi)人員大面積的恐慌。

6.5.2 備用照明

消防備用照明則集中在消防控制中心、自備發(fā)電機(jī)房、變電所、配電室、消防水泵房、防排煙機(jī)房、信息機(jī)房、消防電梯機(jī)房、強弱電豎井及在火災(zāi)時仍需堅持工作的其它場所。

災(zāi)備情況下還應(yīng)保證通信機(jī)房、計算中心、BAS中央控制站、安防中心等技術(shù)用房的備用照明。

金融辦公樓還應(yīng)在營業(yè)廳、交易廳、理財室、離行式自助銀行、保管庫等金融服務(wù)場所；數(shù)據(jù)中心、銀行客版中心的主機(jī)房;消防控制室、安防監(jiān)控中心(室)、電話總機(jī)房、配變電所、發(fā)電機(jī)房、氣體滅火設(shè)備房等重要輔助設(shè)備機(jī)房設(shè)置備用照明?，F(xiàn)金交易柜臺工作面上的備用照明照度標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)低于其正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)值的 50%。

在餐飲區(qū)的廚房區(qū)域還應(yīng)提供繼續(xù)工作的備用照明，其照度不應(yīng)低于正常照度的1/5，用餐區(qū)域則不低于正常照度的1/10。

大型商場的照明負(fù)荷等級滿足一級負(fù)荷要求，對于貴重物品區(qū)域及柜臺、收銀臺出的備用照明還應(yīng)由專門的備用照明配電箱供電，且應(yīng)急電源供電轉(zhuǎn)換時間不大于1.5s。

6.6 航空障礙燈

航空障礙燈的負(fù)荷等級應(yīng)滿足項目內(nèi)最高等級配置，燈具類型的設(shè)計應(yīng)滿足《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB51348-2019[1]中相關(guān)的規(guī)定。

7 結(jié)語

本文通過筆者的實際案例從負(fù)荷特點、變配電系統(tǒng)、應(yīng)急電源、配電系統(tǒng)、線路及敷設(shè)等方面介紹了此類建筑電氣設(shè)計中需要注意的問題。以期為同行提供一個清晰的思路，從而設(shè)計出更合理的電氣供配電方案。