商業綜合體建筑電氣設計體會

張蕾

江蘇省建筑設計研究院股份有限公司，江蘇南京，210019

0 引言

商業綜合體是將城市中的商業、辦公、居住、酒店、餐飲娛樂、停車等生活空間進行組合，形成的一個多功能、高效率的綜合體。綜合體的供配電系統簡潔合理性、能耗高低以及消防安全性對電氣設計提出了較高要求。

1 項目建筑概況

本工程總建筑面積約39萬平方米，其中地上建筑面積約25.35萬平方米，地下建筑面積約13.65萬平方米。商務辦公樓（寫字樓）面積51813.1平方米，自持商業面積122106.87平方米，門面房、小商店面積13233.34平方米，酒店式公寓面積63409.63平方米。本地塊場地內共設計有5棟單體。1號樓為高層辦公樓，建筑高度96.3米（室外地坪至女兒墻），2-4號樓為高層酒店式公寓，建筑高度96.3米（室外地坪至女兒墻），5號樓裙房為大型商業綜合體，塔樓為高層辦公，總高度149.1米。地塊分為兩期建設，一期為1-4號樓，二期為5號樓。1-4號樓均為地上20層，1-2層為配套小商業，3-20層為酒店式公寓；地下2層，地下夾層為非機動車庫。

2 供配電系統方案

2.1 公變及專變要求

根據南京供電公司規定，物業自有部分采用專變供電，二次銷售給小業主部分采用公變供電，公變部分設計按江蘇省電力公司《新建居住區供配電設施規劃設計導則》實施。經過與業主溝通，確定本項目二次銷售的5棟塔樓采用公變，裙房商業及地下汽車庫采用專變供電，本工程總供電容量為29000kVA，考慮整個項目供電半徑及后期運行維護，一期2-4號公寓及地庫從市政引入兩路10kV電源，在2號公寓裙房一層設置10kV開關站，2進10出，地下一層設置3個公變（公寓抄表到戶）及2個專變（公共用電及商業配套車庫）。二期大商業及地庫從市政引入兩路10kV電源，在地下一層設置10kV開關站，2進10出，地下一層設置3個用戶變及超市用戶變和冷凍機房專用變電所[1]。

2.2 開關站及變電所位置

如表1所示。

表1 開關站及變電所供電范圍及位置

2.3 高低壓配電系統

本項目塔樓沒有超過150米，故僅有一級負荷，無一級負荷中特別重要負荷（特級負荷），無需第三電源，電源采用兩路獨立電源（雙重電源），每兩路10kV電源采用單母線分段接線，設母聯開關。平時單母線分段運行，當一路電源故障時，手動投入母聯開關，另一路電源負擔全部負荷。10kV配電系統以放射式向各變壓器供電。距離高壓配電房較遠的變壓器就地設置環網柜作檢修隔離用。

高壓配電開關柜繼電保護裝置應滿足可靠性、靈敏性、速動性和選擇性的要求，高壓配電系統的短路故障保護具備可靠、快速且有選擇地切除被保護設備和線路的短路故障的功能。為了便于實現選擇性保護，避免造成故障影響范圍擴大化，配電斷路器具備短路電流速斷保護功能[2]。

3 用電負荷取值指標

3.1 相關規范要求

根據《全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇（電氣）》，大中型商業用電負荷指標60～120W/m2，變壓器裝置指標為90～180VA/m2。《商店建筑電氣設計規范》JGJ392-2016規范用電指標取值如表2所示。

表2 規范用電指標取值

根據GB 51348-2019《民用建筑電氣設計標準》第24.1.4節要求，變壓器容量指標作為建筑電氣節能設計的一項指標，對于大型商店建筑，限定值為170VA/m2，節能值為110VA/m2，商業綜合體變電所裝機容量不能超過限值。

3.2 業主要求

由于商業綜合體建筑業態的前期不確定性及后期待調整性，業主要求在設計階段盡可能提高商鋪用電負荷及變壓器裝機容量，實際用電需求由于在后期招商過程中商鋪業態的不穩定，各樓層商業功率負荷密度的確認比較困難，尤其是餐飲業態的不確定對負荷密度影響很大。結合項目業主的以往建造標準及國家行業標準要求，本工程設計中采用表3負荷密度取值。

表3 實際用電指標取值

4 低壓配電系統

4.1 變電所與管井規劃

商業綜合體項目的首要特點是平層面積很大，電氣專業做低壓配電設計時需要根據商鋪負荷容量、業態分布、功能分區和防火分區劃分，以確定合適的配電分區。不同等級和不同業態的用電負荷，其配電系統應相對獨立。重要負荷、用電容量較大負荷采用從配變電所放射式配電方式。配電干線（管）設置在建筑的公共空間內，不能穿越不同商鋪。依據GB 51348-2019《民用建筑電氣設計標準》13.7.10條規定：“消防用電設備配電系統的分支線路不應跨越防火分區，分支干線不宜跨越防火分區”。在進行配電線路設計的時候，配電豎井均設計在“防火單元”內，并且所有配電箱設置在配電豎井內，這樣既保證了末端設備供電路徑的合理性，又降低了線路損耗，也可以方便施工及維護并保護設備的安全。本項目裙房商業共7層，每層面積約2萬平方米，分為8個防火分區，地下一層商業變電所的位置選擇決定了低壓干線的長度，甲方希望變電所集中，最終結合供電半徑及甲方需求，東西區各設置一個變電所，內設4×2000KVA變壓器，設置在距離電氣豎井最近的位置。

4.2 配電間箱體布置

商業綜合體的低壓配電干線系統主要分為兩大塊，一塊是商鋪配電，一塊是公共區域設備配電。商鋪配電主要采用母線槽配電，1-3層業態分布大多是洋快餐、主力店以及高檔百貨零售，4-7層以餐飲為主，輔以百貨、電玩等。以1號管井為例，1-7層商業共設計三根母線，一根母線百貨零售專用，百貨零售負荷變化不大，每層不需要預留插接開關箱，兩根給餐飲用，餐飲商鋪負荷變化大且招商變動不確定，母線間隔樓層預留插接箱，方便后期招商業態調整。公共區域設備配電包括消防應急照明、防火卷簾、消防風機、電梯扶梯配電、公區空調通風、公共照明。應急照明集中電源與防火卷簾由防火分區消防電源箱供電；扶梯配電由變電所專用回路引來設置總箱，樓層設分箱；消防風機和電梯采用雙回路末端切換供電；為了方便精裝修二次設計施工，不與原土建電氣配電箱共用，方便現場施工界面劃分，精裝照明單獨設置配電干線和樓層配電箱[3]。

在大型商業綜合體項目設計中，暖通專業設計的消防風機、電動排煙窗、電動擋煙垂壁等消防用電設備負荷容量通常較小而且分設在各個樓層，若消防電源都由地下室變電所低壓柜引來，會使變電所低壓柜饋出很多小電流回路，浪費電纜且不節能，對低壓斷路器分斷能力和導體的動、熱穩定要求會比較高。《建筑設計防火規范》（以下簡稱“建規”）規定“消防用電設備應采用專用的供電回路，其配電設備應設有明顯標志”，對供電回路的條文說明中指出“從低壓總配電室（包括分配電室）至最末一級配電箱，與一般配電線路均應嚴格分開”。在本項目中，在管井對應地下室附近配電間設置兩臺常用（備用）配電總箱，再由此配電總箱放射式配置末端雙電源切換箱，這樣就滿足了建規對消防專用供電回路的要求。

5 電氣消防系統

本項目商業綜合體電氣消防包含火災自動報警和消防聯動控制系統、電氣火災監控系統、消防應急照明和疏散指示系統、消防電源監控系統、防火門監控系統、配電線路布線系統的防火設計。

5.1 火災自動報警和消防聯動控制系統

根據GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》，本項目設置控制中心報警系統，5#裙房商業一層設置消防控制室作為主控制室，2#公寓一層設置消防分控制室，主消防控制室能顯示所有單體火災報警信號和聯動控制狀態信號，并應能控制本項目重要的消防水泵和消防風機等消防設備；5#一層主消防控制室的消防設備能夠對整個系統內共用消防設備進行控制，顯示其狀態信息，并能夠顯示2#分消防控制室內消防設備的狀態信息，具備對分消防控制室內消防設備及其所控制的消防系統、設備的控制功能。每防火分區設置消防接線端子箱，公區與商鋪分設獨立報警回路，方便商鋪后期二次精裝點位調整。通燃氣廚房設置可燃氣體探測系統，通過可燃氣體報警控制器接入消防控制室火災自動報警系統。商場中庭部分屬于高大空間，按規范要求設置線性光束感煙探測器，采用分層組網的探測方式，每兩層在樓板吊頂側壁設置水炮滅火裝置，現場設置區域控制箱，主控制盤設置在消控室內，與消防報警主機聯網通信。在10kV開關站及變電所、通信機房以及影院放映室設置氣體滅火系統，其報警和動作信號在消控室顯示，現場控制盤設置在相應值班室內。變電所電纜溝、主要干線橋架內、電氣豎井內垂直橋架均設置纜式線型感溫火災探測器，采用接觸式的敷設方式對所有電力電纜進行探測；纜式線型感溫火災探測器采用“S”形布置在每層電纜的上表面，確保電纜過熱報警，降低火災風險[4]。

消防聯動控制主要包含自動噴水滅火系統、消火栓系統、氣體滅火系統、防排煙系統聯動控制、電梯聯動控制、防火門及防火卷簾聯動控制、火災警報及消防廣播系統聯動控制以及非消防電源切除。

5.2 電氣火災監控系統

本項目為一類高層公共建筑、人員密集場所，根據《建筑設計防火規范》GB 50016-2014（2018年版）10.2.7條第二款，一類高層民用建筑宜設電氣火災監控系統。電氣設備負荷過載、電纜電線短路等一直是建筑火災的主要原因。電氣火災隱患形成和存留時間長，且都在管井配電間，隱蔽性強，一旦引發火災損失不可估量。根據《商店建筑設計規范》JGJ 48-2014第7.3.16條，對于大型和中型商店建筑的營業廳，除消防設備及應急照明外，配電干線回路應設置防火剩余電流動作報警系統。配電干線回路布線繁雜、不便于維護，設置電氣火災監控系統是防止其發生電氣火災的必要措施，本工程在非消防負荷的樓層總箱進線處設置剩余電流式電氣火災監控探測器，探測器報警值設定為300mA。

5.3 消防應急照明和疏散指示系統

根據GB 51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》，本項目設置集中電源集中控制型系統，消控室設置應急照明集中控制器，應急照明控制器直接控制燈具的總數量不應大于3200個，本項目裙房商業設置了8臺應急照明控制器，控制器的自帶蓄電池電源應至少使控制器在主電源中斷后工作3h。按防火分區設置應急照明集中電源，容量選擇0.6kW～1kW，由樓層消防電源箱的專用應急回路供電，封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外疏散樓梯單獨設置配電回路，避難層和避難層連接的下行樓梯間單獨設置配電回路[5]。

5.4 消防電源及電纜選擇

根據建規及民標要求，消防用電設備在火災發生期間，消防電梯、消防泵房、火報系統最少持續供電時間滿足3小時，因此需采用柔性礦物絕緣耐火電纜，應滿足耐火溫度950攝氏度、持續供電時間不小于3小時的消防用電纜，分支線路應采用滿足耐火溫度830攝氏度、持續供電時間不小于1小時的消防用電纜。根據中國建筑學會標準《民用建筑電氣線路防火設計標準》第4章要求，電氣線路根據建筑物高度、使用性質、火災危險性、疏散和撲救難度進行分級。建筑高度大于100米的建筑、大于10萬平方米的高層公共建筑、大于2萬平方米的地下商場等為特級，本項目特征均屬于特級場所，明敷線路需選用低煙無鹵阻燃耐火型。

6 結論

商業綜合體作為民用建筑中的一個重要組成部分，是一個龐大復雜的工程，涉及多種建筑功能，有辦公、公寓、小商業、大商業、地庫等，商業綜合體包含的電氣系統設計有供配電、照明和應急照明、消防報警系統、暖通空調配電、給排水設備配電，牽涉建筑暖通、給排水等專業。電氣專業作為配套服務的專業，設計之初需要盡量多了解業主單位對電氣系統的定位及業態使用管理。設計過程中，二次公共區域及商鋪精裝修、業主招商滯后和調整可能會帶來修改，設計要留有一定的余量。