超高層商業(yè)綜合體建筑電氣設(shè)計要點淺析

黃伯平 /王 煒(五礦地產(chǎn)南京區(qū)域設(shè)計管理部，江蘇南京210012)

超高層商業(yè)綜合體建筑電氣設(shè)計要點淺析

黃伯平 /王 煒(五礦地產(chǎn)南京區(qū)域設(shè)計管理部，江蘇南京210012)

0 前言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化的深入，一大批超高層商業(yè)綜合體 (建筑高度在100m以上，具有辦公、公寓、酒店等業(yè)態(tài)的建筑綜合體)等公建項目如雨后春筍般拔地而起。不同于一般項目，此類項目電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性對設(shè)計、建設(shè)單位提出了較高的技術(shù)水平要求。電氣系統(tǒng)如何設(shè)計既能滿足功能需求，又能最大限度地減少未來租戶、住戶、物業(yè)管理公司及酒店管理公司提出的修改調(diào)整已經(jīng)成為一個急需解決的問題。

本文正是在此背景下，在總結(jié)若干超高層商業(yè)綜合體項目電氣設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合超高層建筑的相關(guān)規(guī)劃設(shè)計特點編寫而成。

1 供電系統(tǒng)

1.1 負(fù)荷等級

超高層建筑的供電負(fù)荷為一級，超高層建筑內(nèi)的負(fù)荷應(yīng)根據(jù)消防、酒店管理、商業(yè)業(yè)態(tài)以及使用場所的要求確定負(fù)荷等級，有些設(shè)備已達(dá)到一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷等級，必須按規(guī)范要求提供電源。

表1 用電估算指標(biāo)/(W/m2)

1.2 設(shè)計單位面積用電標(biāo)準(zhǔn) (表1)

1.3 供電電源

根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娫辞闆r確定為35kV或10kV (20kV)電源供電，如采用35kV電源供電時，應(yīng)優(yōu)先考慮二次降壓。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)沒有10kV高壓電動機(jī)時，采用二次降壓還是直降，應(yīng)作方案比選，在差異不明顯時可考慮直降。

35kV或10kV高壓電源由市政提供，考慮至少二路電源同時供電。當(dāng)一路電源停電時，另一路(或幾路)電源應(yīng)保證全部一、二級負(fù)荷的供電需求。高壓側(cè)如有條件應(yīng)優(yōu)先考慮手動聯(lián)絡(luò)，是否需要聯(lián)絡(luò)需與當(dāng)?shù)毓╇姴块T溝通。辦公10/0.4kV變壓器負(fù)荷率宜為70%～85%，確保一、二級負(fù)荷的電源供電。酒店變壓器的負(fù)荷率宜為60%～70%，確保一、二級負(fù)荷電源供電的同時，還應(yīng)考慮酒店的管理需求。10/0.4kV變壓器宜等容量成對配置，低壓側(cè)單母線應(yīng)分段，設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，具有自投自復(fù)、自投手復(fù)、自投停用三種方式。自投時設(shè)置一定的延時，當(dāng)變壓器低壓側(cè)總開關(guān)因過負(fù)荷或短路而分閘時，不允許閉合母聯(lián)開關(guān)。

1.4 應(yīng)急電源

設(shè)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，可根據(jù)消防負(fù)荷和平時確保負(fù)荷，根據(jù)其中較大值選定發(fā)電機(jī)容量，在消防時聯(lián)動切斷非消防負(fù)荷。建筑高度在200m以上時，可考慮采用10kV應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)；當(dāng)供電半徑小于250m且總?cè)萘坎怀? 000kVA時，可通過方案比較，確定應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的電壓等級。宜預(yù)留一臺發(fā)電機(jī)的位置供租戶使用，同時對小型數(shù)據(jù)信息機(jī)房配置UPS電源系統(tǒng)，保障時間由信息系統(tǒng)的需求確定。發(fā)電機(jī)采取電啟動方式，發(fā)電機(jī)在市電中斷后10s～15s內(nèi)完成啟動，30s內(nèi)送電。發(fā)電機(jī)數(shù)量較多時，應(yīng)考慮分組啟動以便迅速供電。安全疏散照明可設(shè)置集中式EPS應(yīng)急電源供電，UPS電源供消防報警、安防、電話網(wǎng)絡(luò)、收銀等系統(tǒng)使用。

1.5 變配電所

35kV或10kV變配電站宜設(shè)在地下一層，不宜設(shè)在地下室最底層。變配電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心，以減少低壓線路的供電距離。應(yīng)考慮變壓器上樓，同時應(yīng)考慮變壓器的吊裝運(yùn)輸通道，建議單臺變壓器容量不宜超出1 250kVA。變壓器采用樹脂澆注干式變壓器。高壓柜采用真空開關(guān)手車式中置柜，低壓柜采用抽出式開關(guān)柜或 “固定柜＋插拔開關(guān)”。樓上變電所中的高、低壓開關(guān)柜宜采用“上進(jìn)上出”的配線方式，并滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T要求。

1.6 繼電保護(hù)

高壓采用綜合繼電保護(hù)，信號上傳至電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的繼電保護(hù)要求應(yīng)遵循當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，如35kV電源供電時，35kV主變壓器設(shè)置差動保護(hù)。

1.7 電能計量

供電部門總表裝設(shè)于高壓側(cè) (35kV或10kV)時，采用高壓計量方式。對于不同性質(zhì)、獨(dú)立運(yùn)營的物業(yè) (如冰蓄冷設(shè)備和酒店等)用電量，在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)計量分表。在出租辦公樓層及商業(yè)租戶處設(shè)置內(nèi)部綜合數(shù)字計量表，其精度滿足計費(fèi)要求，作為業(yè)主收租核算之用。公寓的住戶部分設(shè)置低壓計量，計量表分層分區(qū)集中安裝在每層強(qiáng)電井內(nèi)，采用自動遠(yuǎn)傳抄送系統(tǒng)。對低壓配電系統(tǒng)各出線回路及主要的二級配電回路安裝帶電能計量功能的多功能數(shù)字儀表，冷熱源、空調(diào)通風(fēng)、水泵房、電梯機(jī)房、公共照明、商業(yè)、辦公、公寓及酒店等各能耗環(huán)節(jié)進(jìn)行獨(dú)立分項計量，并上傳至能源管理系統(tǒng)，利于分析建筑物各項能耗水平和能耗結(jié)構(gòu)是否合理，為日后節(jié)能管理和決策提供依據(jù)。能源計量管理軟件需具有復(fù)費(fèi)率計量功能。

1.8 變配電自動監(jiān)控

應(yīng)設(shè)置變配電自動監(jiān)控系統(tǒng)，由微機(jī)綜合繼電保護(hù)設(shè)備、多功能數(shù)字儀表、通訊線路、通訊管理設(shè)備、監(jiān)控電腦及后臺管理軟件等組成。系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的專業(yè)電力監(jiān)控產(chǎn)品，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和管理，監(jiān)控主機(jī)設(shè)于變電所值班室。監(jiān)測對象包括高、低壓開關(guān)柜、變壓器、直流/信號屏及發(fā)電機(jī)組等。

1.9 功率補(bǔ)償

采用低壓集中自動補(bǔ)償方式，確保整個高壓35kV側(cè)的功率因數(shù)在任何時間不低于0.9。電容柜內(nèi)帶電抗器，抑制諧波。

1.10 諧波治理

以單相照明負(fù)荷、插座為主的變壓器，電抗值宜為電容器抗值的7%～14%，以抑制3次諧波為主；其他以三相負(fù)荷為主的變壓器，電抗值為電容器抗值的6%左右，以抑制5次諧波為主。所有變頻器、控制器需自帶諧波抑制裝置。UPS電源裝置應(yīng)配置有源濾波裝置，EPS需自帶諧波抑制裝置。有密集調(diào)光設(shè)備和大面積金鹵燈的場所，宜就近設(shè)置諧波抑制裝置。

2 配電系統(tǒng)

2.1 配電方式

對重要設(shè)備機(jī)房，如冷凍機(jī)房、水泵房、電梯機(jī)房等大容量用電場所采用放射式供電，對一般設(shè)備采用樹干式供電。商業(yè)場所每個插座的功率按500W計量，辦公場所每個插座的功率按100W計量。在避難層可按樓層功能分區(qū)設(shè)置樓層變電所或按功能區(qū)進(jìn)行供配電，每個樓層應(yīng)設(shè)置配電間，面積為5m2～10m2。

2.2 設(shè)備安裝

疏散樓梯間宜采用紅外感應(yīng)延時開關(guān) (消防時強(qiáng)制點亮)，其他場所照明采用蹺板式開關(guān)，開關(guān)均為墻內(nèi)暗裝帶指示燈，距地1.5m。一般場所的插座采用安全型，無工藝要求的場所在墻面3～4m安裝1個插座，安裝高度為距地0.3m。地下室車庫按實際需要設(shè)置插座，其安裝高度為1.5m，有工藝要求的視具體情況而定。凡落地式安裝的配電柜等下設(shè)100mm基座。

2.3 電動機(jī)啟動及控制方式 (非消防設(shè)備)

22kW～55kW的電動機(jī)可采用星三角降壓啟動或軟啟動，55kW以上電動機(jī)宜采用軟啟動器。

2.4 線路及敷設(shè)

高壓電纜應(yīng)采用低煙無鹵阻燃耐火型電纜；由變配電室所配出的低壓電纜中，一般回路采用A類低煙無鹵阻燃型電纜；消防設(shè)備的供電干線及支干線路應(yīng)采用耐火型電纜。固定吊架 (或托架)的間距為水平1.5m、豎向2.0m。電纜橋架線槽應(yīng)形成良好的電氣通路，橋架首尾端與接地裝置可靠連接；過沉降縫處應(yīng)作技術(shù)處理。

3 照明系統(tǒng)

3.1 照度標(biāo)準(zhǔn)

主要場所照明種類及照度標(biāo)準(zhǔn)/功率密度限值應(yīng)符合 《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 50034-2013)要求。

3.2 設(shè)置要求

所有氣體放電燈配補(bǔ)償電容器，補(bǔ)償后功率因數(shù)大于0.9。所有燈管采用三基色熒光燈，熒光燈配用電子鎮(zhèn)流器，金屬鹵化物燈配節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。人員密集處的廳堂、安全出口、公共走道等均設(shè)疏散照明，其供電電源除常用電源和備用電源外，還應(yīng)設(shè)就地應(yīng)急電源EPS提供第三路電源，其供電時間不小于30min，切換時間不大于5s。大堂、走道、電梯廳、地下車庫、立面及室外等公共區(qū)域的照明系統(tǒng)采用總線式智能照明控制系統(tǒng)或BA樓宇控制系統(tǒng)，通過預(yù)設(shè)程序，定時自動控制，按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制，以實現(xiàn)公共區(qū)域照明的節(jié)能控制和集中管理。其他出租、出售區(qū)域照明或小面積功能房間的照明就地手動控制或按內(nèi)裝要求。

3.3 應(yīng)急照明

疏散樓梯間應(yīng)急照度按平時照度的100%考慮，平時采用節(jié)能開關(guān)，消防及故障時強(qiáng)制點亮。避難層、變配電室、發(fā)電機(jī)房、配電間、弱電間、防排煙機(jī)房、消防水泵房、電梯機(jī)房、消防控制室、氣體滅火間、消防報警閥間、樓宇控制中心、電話及計算機(jī)房等的應(yīng)急照度按平時照度的100%考慮。消防及生活水泵房，主要空調(diào)機(jī)房，冷凍機(jī)房、空調(diào)水泵房的應(yīng)急照度按平時照度的10%左右考慮。公共走道、地下汽車庫車道的應(yīng)急照度按平時照度的20%左右考慮。大型商業(yè)應(yīng)設(shè)置燈光疏散導(dǎo)流裝置，地庫、裙房、酒店及公寓疏散走道、疏散樓梯間和安全出口等處設(shè)疏散指示標(biāo)志。

備用照明及疏散照明:疏散指示標(biāo)志燈以及其他場所 (疏散走道、避難層、變配電室、發(fā)電機(jī)房、氣體滅火間、消防報警閥間、防排煙機(jī)房、消防水泵房、電梯機(jī)房、消防控制室、樓宇控制中心、電話及計算機(jī)房、有線電視前端機(jī)房)的應(yīng)急照明燈具，均由EPS供電 (要求EPS電池容量滿足供電時間90min)。

電梯井道內(nèi)照明采用安全照明燈具，距井道最高和最低點0.5m以內(nèi)各裝設(shè)一盞燈，再設(shè)中間燈。距井道底0.5m處安裝一個15A防水插座。應(yīng)遵守 《電梯制造與安裝安全規(guī)范》 (GB 50788-2003)。應(yīng)急照明燈和疏散指示標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)玻璃或其他不燃燒材料制作的保護(hù)罩。

3.4 航空障礙燈

航空障礙燈的設(shè)置除需按照國家航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 (MH 5001-2000) 及 《航空障礙燈》(MH/T 6012-1999)的規(guī)定執(zhí)行外，還應(yīng)參照國際民航組織的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。航空障礙燈垂直間距為45～52m，水平間距應(yīng)確保從各個角度都能看到建筑物的輪廓，采用自動通斷電源的控制裝置，設(shè)置為同時閃爍或分層閃爍，以達(dá)到整體警示和景觀效果。對于150m以下建筑物，在屋頂上設(shè)置中光強(qiáng)A型障礙燈 (頻閃白光)，在中間層設(shè)置中光強(qiáng)B型障礙燈 (頻閃紅燈)；對于150m以上建筑物，在屋頂上設(shè)置高光強(qiáng)A型障礙燈 (頻閃白光)，在中間層設(shè)置中光強(qiáng)B型障礙燈 (頻閃紅燈)。建筑物中間層安裝航空障礙燈時，應(yīng)避免影響到用戶室內(nèi)環(huán)境。地處城市和居民區(qū)附近的建筑物中間層安裝航空障礙燈時，應(yīng)考慮避免干擾到居民生活，一般要求從地面只能看到散逸的光線。

3.5 光源及燈具、安裝及控制

光源及燈具:熒光燈光源采用T5型，采用電子型鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)大于0.9，辦公室等長期工作或停留的場所采用的照明光源顯色指數(shù)不宜小于80。機(jī)房熒光燈燈具采用玻璃或塑料保護(hù)罩，燈具效率不應(yīng)低于65%；辦公室熒光燈燈具采用格柵型，燈具效率不應(yīng)低于60%。

熒光燈燈具垂直窗門安裝，燈具按照平行于窗戶方向以列為單位開啟；疏散指示燈光源采用發(fā)光二極管 (LED)。

光源及控制要求見表2。

表2 光源與控制要求

4 智能照明控制系統(tǒng)

4.1 智能照明控制系統(tǒng)選擇

大堂、公共走道、電梯廳、地下車庫、室外照明等公共區(qū)域的照明宜采用智能照明控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)公共區(qū)域照明的集中控制及節(jié)能管理。智能照明控制系統(tǒng)采用基于總線傳輸?shù)膶I(yè)智能照明控制系統(tǒng)，選用國外的先進(jìn)產(chǎn)品，對各照明回路實現(xiàn)開關(guān)量控制。如有大宴會廳等場所可以局部設(shè)置DALI燈光控制系統(tǒng)，實現(xiàn)場景控制。

4.2 燈光場景設(shè)置

辦公區(qū)域的控制要求:辦公模式、休息模式、清掃模式、亮度控制、時鐘管理。會議、多功能廳控制要求:會前準(zhǔn)備模式、歡迎模式、演講模式，宴會前模式、宴會模式，休息模式、清掃模式，時鐘管理。商業(yè)區(qū)域的控制要求:商業(yè)開門前準(zhǔn)備模式、商業(yè)開門模式，休息模式、清掃模式、時鐘管理。

5 結(jié)束語

在超高層商業(yè)綜合體建筑中，機(jī)電系統(tǒng)的合理設(shè)置至關(guān)重要。本文總結(jié)了超高層商業(yè)綜合體強(qiáng)電專業(yè)設(shè)計中的一些共性的、基本的要求，闡述了在進(jìn)行此類項目電氣設(shè)計時的系統(tǒng)設(shè)置要點及設(shè)計指標(biāo)等，供類似項目的電氣設(shè)計參考。

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 (JGJ 16-2008)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院等.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊 (第3版)[M].北京:中國電力出版社，2005.

[3] 李蔚.建筑電氣設(shè)計常見及疑難問題解析 [M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4] 李蔚.建筑電氣設(shè)計要點難點指導(dǎo)與案例剖析 [M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5] 曾慧，莫建文.超高層辦公建筑電氣方案設(shè)計 [J].建筑電氣，2013(07).

[6] 韓風(fēng)明.超高層辦公建筑電氣設(shè)計 [J].現(xiàn)代建筑電氣，2011(01).

[7] 錢紅.超高層建筑電氣施工圖設(shè)計審查中常見問題分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2012(S1).

Analysis of Electrical Design Points of Super High-rise Commercial Complex Buildings

Huang Boping/Wang Wei

以超高層商業(yè)綜合體建筑的電氣設(shè)計為研究對象，在總結(jié)若干項目電氣設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，闡述了超高層綜合體建筑強(qiáng)電系統(tǒng)中供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計要點。

超高層建筑 商業(yè)綜合體 供電系統(tǒng) 配電系統(tǒng) 照明系統(tǒng) 智能照明控制系統(tǒng)

Selecting the electrical design of ultra-high-rise commercial complex buildings as the research object，on the basis of some electrical design experiences of several projects，the design points of power supply system，distribution system，lighting system and intelligent lighting control system in the super high-rise commercial buildings are introduced.

super high-rise building，commercial complex building，power supply system，distribution system，lighting system，intelligent lighting control system