大型商業綜合體的電氣設計思考

陳浩

上海建工設計研究總院 上海 200235

超高層商業綜合體是以建筑群為基礎，融合商業零售、商務辦公、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，我們應該以更實際的情況以及更新的設計理念去完成好商業綜合體的電氣設計課題。本文就筆者南京某一工程對此類建筑的有關電氣設計問題進行一些探討。

該項目為南京某地標建筑，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，為商業及餐飲及電影院功能。建筑面積約8萬m2，地下一層為商業及餐飲，建筑面積約1.9萬m2，其他為機電用房和自行車庫，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械式停車庫及機電用房，每層建筑面積約3.2萬m2。是集商業、娛樂、餐飲為一體的商業綜合體建筑。

1 超高層建筑負荷特點

1.1 電氣負荷等級的分類

供配電設計的第一步就是應該根據建筑類型的特點、各類負荷功能、建筑的層高、建筑防火等級四個維度為各類用電負荷進行定性分析，可根據GB51348-2019[1]的規定擬定各類負荷等級，現總結如表1-4所示。

表1 超高層辦公樓用電負荷等級定性表

表2 一類高層五星級酒店用電負荷等級定性表

表3 大型商場用電負荷等級定性表

表4 大型地下停車庫用電負荷等級定性表

1.2 用電負荷指標

在充分了解市場需求之后，擬定相關需求，以本項目為例：金融辦公樓租戶區按照明、插座用電按70VA/m2計算；辦公樓變壓器裝機容量按110VA/m2計算；純商業照明、插座按120VA/m2計算，餐飲帶廚房設備區則按400VA/m2計算，地下車庫用電按25VA/m2計算，商業辦公樓及酒店水暖設備根據提資設計，除此之外應符合《全國民用建筑工程設計技術措施節能篇》[2]中對于各類建筑不同負荷類型的占比，對此進行校核，以保證變壓器的負荷率在可控范圍內。充電樁應按當地政策一次性按總車位的一定百分數預留充電樁車位，一般按7kW慢充，30kW快充預估電量，建議獨立設置一臺專屬變壓器。

2 變配電系統

2.1 供電電源

對于如此龐大的商業綜合體建筑，為了滿足供電的可靠性以及物業管理的需求，應根據《重要電力用戶供電電源及自備應急電源配置技術規范》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，根據其斷電影響，需不同變電站引來的兩路高壓電源，高壓側采用單母線分段運行方式，中間設聯絡開關，兩路電源同時運行，互為備用，當其中一路電源發生故障時，另一電源不至于同時受到破壞；當一電源故障停電時，另一路電源可帶全部一、二級負荷。

2.2 供電系統

通過建筑面積根據各類建筑負荷指標計算各單體負荷容量：T1塔樓負荷9665kVA，T2塔樓負荷2430kVA，裙房負荷7755kVA，T3酒店負荷2600kVA，根據當地供電局對于受電變壓器容量確定供電電壓等級為10kV，引入6路10kV電源，其中T2和T3合用一組10kV電源，設置4個10kV開關站分別供應T1，T2，T3和裙房四大物業電源，每個10 kV開關站引入2路 10kV電源進線。

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

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

變壓器低壓側采用單母線分段加聯絡開關方式，平時分列運行，當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、二級負荷。兩臺主開關盒聯絡開關之間設電氣連鎖及“三所兩鑰匙”機械連鎖。

對于變電所所址的考慮，應有以下幾點：1.應深入負荷中心；2.方便管線的進出及接洽，大型冷熱源設備機房就地設置變壓器房，并予以就地功率補充；3.避開人員密場所，比如超高層辦公區避不開的時候應考慮補充防電磁敷設干擾措施；4.應避開多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所；5.不應設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置變電所，不應設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荷等級定性表

3 應急電源

對于此類人員密集場所的應急電源主要保障：消防設施，應急照明。消防設施的應急電源看采用柴油發電機組，當任意一組變壓器，其兩個不同母線段上的是呀繼電器同時發出信號，相應的發電機自動啟動。發電機啟動時間小于30s。發電機電源與市電電源之間采用ATS自動轉換開關進行轉換，防止與市電并列。

應急電源則采用新型應急照明系統，蓄電池的時間應符合以下條件：火災工況條件下，持續應急時間≥1.5h，非火災工況條件下，持續應急時間≥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施應急用電的需求外，還應考慮服務器、交換機、磁盤陣列、通訊終端、一般銀行的防盜照明、大型銀行營業廳及門廳照明、應急照明、機房的精密空調的需求，考慮預留租戶柴發機機房，由小業主自行申請配置，每戶小業主租區內自行配置UPS。

對于五星級酒店項目，一般在滿足國家標準的情況下，還會對不同品牌的酒店管理公司的要求下，對于個別負荷：備餐，廚房、高、低溫冷庫、水冷式冷藏設備、 廚房動力插座、 樓宇自控系統、 污水處理機房、排污和地下排污泵、發電機、生活用水機房電話、安保、計算機（酒店管理系統、收費系統、會計系統、酒店聯網訂房系統） 等以及為上述區域專設的空調系統，數據及電話網絡用電，服務中心和前臺用電提出更高的要求。對于啟動時間大于30s的負荷應考慮柴油發電機保供負荷，并且與消防負荷分回路考慮柴發機容量。對于啟動時間小于30s的負荷應加設UPS，應根據實際負荷的1.2倍考慮預留電量。

4 配電系統

為了便于管理建筑內電能使用管理情況，應首先根據建筑負荷特點進行分門別類：照明插座用電，空調用電，普通動力用電，以及配套功能機房用電。其次還應對不同的設備負荷等級進行歸類，一級負荷可以采用雙向電源供電的方式，并在末端實現互投目標；二級負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之間實現互投目標；三級負荷則需要采用單向電源供電的方式，對于樓層設備電源箱采用樹干式配電，電氣機房及通訊設備電源箱則采用放射式配電。再者，還應根據負荷是否是消防負荷分組各類設備，消防負荷應滿足各防火分區內的防排煙風機、消防水泵、消防電梯機房末端配電箱在機房內末端切換，對于防火卷簾，擋煙垂壁采用配電小間內的消防雙切箱放射式、樹干式配電。除此之外，還應注意超高層避難間設備應獨立直放至變電所，以保證避難間設備不設其他電源影響。

大型商場及辦公樓，酒店都有不定的經營模式，為了保證后期用電管理的靈活性，應獨立設立干線，一般采用插接式母線槽的方式供電。當辦公樓裝機負荷需求較高時，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，根據不同商業業態形式，不同的商業負荷指標，接入變電所。大型商場還應預留考慮廚房區域的事故風機，應獨立配電，一般按本項目消防負荷等級配置。金融辦公樓還應考慮考慮一根租戶母線槽，以備租戶搭建金融業服務器不時之需。

在設計商業綜合體時，應關注建筑的運營模式，應摸清各種營業項目所對應的不同產權人以及項目歸屬于不同的物業公司，從而影響到在實際設計綜合體建筑內部電氣大系統的構架及機房配置，不至于到運營后期出現產權難以交割的局面。在設計過程中可以通過以下幾條原則來滿足商業綜合體運營復雜的需求：1.可根據建筑內功能需求進行劃分，同類建筑不同用戶單元的運營方式用相應的技術手段進行管理；2.可根據建筑結構規劃，比如超高層的避難層（兼做機房層）可作為一個機電管線管理的一個界面；3.可根據物業所管理的空間范圍來明確電氣機房配置。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行打理，裙樓商業及地庫交由綜合體持有的物業公司進行管理。

5 線路及敷設

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

消防設備用電設備配電線路選用：

1）由柴油發電機配電屏引至變電所的電源線，選用礦物質密集型防火母線槽，進入消防水泵房的還應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。

一般用電設備的配電干線采用低煙無鹵阻燃型交聯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橋架。垂直安裝橋架選用階梯式,消防BTTZ主干電纜敷設橋架選用階梯式，吊頂內敷設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，應選擇燃燒性能 B1級及以上、產煙毒性為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選擇燃燒性能不低于B1級、產煙毒性為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

6.1 照明系統

可分為一般照明，警衛照明，值班照明，應急照明，景觀照明及航空障礙燈照明六類。

6.2 正常照明

正常照明設計照度值應首先滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2013[4]中規定的各種燈具參數標準，還要滿足《建筑節能與可再生能源利用通用規范》GB 55015-2021[5]中規定的各類場所的照度值及功率密度值。

6.3 警衛照明

警衛照明多用于五星級酒店，應根據酒管物業公司對于警衛巡邏路線進行設計，并在警衛區域獨立設置智能控制模塊，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時期開設的照明，應在公共配電箱內設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計回路，并加設智能照明模塊，集中管理。

6.5 應急照明

6.5.1 應急疏散

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

6.5.2 備用照明

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

災備情況下還應保證通信機房、計算中心、BAS中央控制站、安防中心等技術用房的備用照明。

金融辦公樓還應在營業廳、交易廳、理財室、離行式自助銀行、保管庫等金融服務場所；數據中心、銀行客版中心的主機房;消防控制室、安防監控中心(室)、電話總機房、配變電所、發電機房、氣體滅火設備房等重要輔助設備機房設置備用照明。現金交易柜臺工作面上的備用照明照度標準值不應低于其正常照明照度標準值的 50%。

在餐飲區的廚房區域還應提供繼續工作的備用照明，其照度不應低于正常照度的1/5，用餐區域則不低于正常照度的1/10。

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

6.6 航空障礙燈

航空障礙燈的負荷等級應滿足項目內最高等級配置，燈具類型的設計應滿足《民用建筑電氣設計標準》GB51348-2019[1]中相關的規定。

7 結語

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