天津君隆广场电气设计

刘 伟 / 王东林（天津市建筑设计院，天津 300074）

1 概述

本工程位于天津市中心，属一类高层建筑，地上最高38层，地下2层，建筑高度150m，总建筑面积17万m2。地下层为汽车库、设备用房和战时人防物资库等。1!5层为裙房，其中1、2层为商业精品店区，3!5层为办公室、交易大厅、酒店宴会厅及游泳池等。首层以上三栋高层分别为A,B,C座，A座7!20层为威斯汀五星级酒店，22!38层为酒店式公寓；B座为甲级写字楼；C座为天津人才港自用办公楼。整个工程于2005年1月开工建设，2009年竣工验收并投入使用，获得2010年度天津市“海河杯”优秀勘察设计二等奖；获2011年度全国优秀工程勘察设计行业奖——建筑工程设计二等奖。

对于按照规范和标准所做的常规设计的相关内容，本文将不再一一赘述，主要侧重于对超大建筑群的多业态、多业主及管理公司的特殊要求和节能控制等方面的内容进行探讨。

2 负荷分级

电力负荷分级的准确划分，对确定供配电系统、应急电源及备用电源等至关重要。除按照《供配电系统设计规范》GB50052-2009、《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008、《办公建筑设计规范》JGJ67-2006等规范确定负荷等级外，尚需考虑酒店管理公司等部门的特殊需要。一些用电负荷，如：总统套房、高级商务层、客房走廊、客用公共区域、各会议室、宴会厅、首层大堂、厨房及地下层厨房配菜区、设备维修区、冷库、给水泵房、洗衣房等，通常是按照一级负荷供电，并由柴油发电机组作为备用电源。对于商业精品街、写字楼及公寓的公共走廊照明和人才港的网络机房、重要办公室、会议室等处的用电负荷均按一级负荷供电。

3 供配电系统

对于大型超高层建筑群，一般都是功能复杂，业态较多且产权归属不同。这直接影响到建筑物供配电系统的确定。

3.1 供电电源及电压等级

按照《天津电网规划设计技术导则》及其他相关管理规定：单一产权单位的用电量超过4000kVA就需要采用35kV电源供电，在中心城区可 采 用220/35/10kV、35/10kV、35/0.4kV 或10/0.4kV二至三个变压层次。

本工程有酒店、出租办公、人才港自用办公楼、公寓等不同业态，在建设初期已将各业态产权划分清晰，即：将酒店、人才港自用办公楼及其他区域（包括：商业、写字楼及公寓等）划分为三个产权单位。每个产权单位独立运营管理，在地下1层位于各自的产权管理区域内设置变电站，分别从电力开闭站引高压电源并单独计量。

本工程的总用电量为17100kVA，其中，酒店用电量为5000kVA；人才港自用办公楼用电量为3200 kVA；其他区域用电量为8900 kVA。依据电力公司的相关规定，在本工程的地下1层设置一处35kV开闭站为三个独立产权单位供电，均采用35kV电源。

通常35kV供电系统存在着35/10/0.4kV和35/0.4kV两种不同供电电压等级的选择，需要经过经济技术比较来确定。对于本工程而言，只有商业、写字楼及公寓这个区域用电量较大，而公寓是需要单独设置变电站的，剩余部分为一个变电站。因此，合理的供电电压等级只能是35/0.4kV一种。

3.2 开闭站和变电站的设置

本工程的开闭站和变电站均设置在地下1层，其中变电站独立设置于各产权管理区域内，包括高低压间、变压器间和值班、备件间等。各区域低压干线供电距离均不超过150m。

（1） 35kV开闭站

35kV开闭站为电力部门管理，设置在地下1层靠近外墙一侧，并有方便进出室外的通道。35kV电缆进线间与35kV开闭站单独隔开，如图1所示。

图1 35kV开闭站平面布置示意图

（2） 35/0.4kV酒店变电站

设置在地下1层A座酒店区域内，由35kV开闭站引入两路35kV电源，在变电站内设2台35/0.4kV干式变压器 ,每台容量为2500kVA。

（3） 35/0.4kV人才港变电站

设置在地下1层C座人才港区域内，由35kV开闭站引入两路35kV电源，在变电站内设2台35/0.4kV干式变压器,每台容量为1600kVA。

（4） 其他区域的35/0.4kV变电站

设置在地下1层B座商业及写字楼区域内，作为商业、写字楼、地下室及公寓的主变电站。由35kV开闭站引入两路35kV电源，在主变电站内设4台35/0.4kV干式变压器,每台容量为1600kVA。主要为商业、写字楼及地下室区域供电。

由于公寓部分位于建筑物的100m!150m高度范围内，如果将公寓用变电站设于公寓下方的避难层，供电距离和线路压降及损耗都会较小，但对下部的酒店客房及上部公寓会产生诸如振动、噪声及电磁等影响。在供电距离和线路保护能满足要求的情况下，将公寓变电站设于地下1层A座公寓区域作为副站更能满足使用方的要求。因此，从B座商业及写字楼区域内的35/0.4kV主变电站引两路35kV电源至35/0.4kV公寓变电站，在站内设2台公寓用的35/0.4kV干式变压器,每台容量为1250kVA。如图2所示。

3.3 35kV高压配电系统

根据本工程的负荷等级和供电电源、电压以及天津市电力部门的相关规定，由市政两座220kV变电站分别引一路35kV供电线路至本工程地下1层的35kV开闭站。开闭站内35kV单母线分段，设置母联（手动）开关。两路35kV电源同时工作，互为备用。每一路电源均可满足本工程的全部供电负荷需求，如图3所示。

各产权管理区域内的35/0.4kV变电站，其高压系统为单母线分段供电，设置母联开关（如图2）。高压柜内设计算机综合继电保护装置：进线采用过流、速断、零序保护，联络采用过流、速断保护；出线采用过流、速断、零序；变压器采用过流、速断保护及高温报警，超温跳闸保护等。

3.4 0.4kV低压配电系统

各产权管理区域内的35/0.4kV变电站，其0.4kV低压侧采用单母线分段，设母联开关，装设自投自复/自投手复/自投停用三种状态的位置选择开关。当一台变压器故障时，另一台变压器可保障一、二级负荷及主要经营区域的用电。变压器低压侧电源主开关与联络开关设电气联锁，任何情况下只能合其中的2个开关。

3.5 变电站电力监控系统

变电站电力监控系统仅对各35/0.4kV变电站的电力运行情况进行综合监测，配置专用后台主机。系统包括：35kV计算机综合继电保护装置、直流屏电源监测、变压器测温装置和0.4kV低压侧各回路多功能仪表监测装置等。实时采集这些电气设备的模拟量（电压、电流、功率、频率、谐波、功率因数等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、设备运行状态和继电保护信号等），并将这些数据实时处理后送至后台主机。本工程中的35kV开闭站和各35/0.4kV变电站均不设变电站遥控功能。

由于在35/0.4kV变电站的35kV高压侧设有计量和带通讯接口的多功能仪表，在0.4kV低压馈电回路设置有带通讯接口的多功能仪表，基本实现了对照明插座、空调用电、动力用电和特殊用电的分项计量，其计量精度不低于1.0级。商业和餐饮等不同业态采用可预付费网络式电表。

3.6 应急及备用电源

在变电站、消防控制室、弱电机房、消防水泵房等重要场所设置保证正常工作的应急照明，采用应急时能迅速点亮的光源。在共享空间、疏散走道及出屋面处、楼梯间及其前室、电梯间及其前室、安全出口等处设置应急照明及疏散照明，并确保这些区域地面最低水平照度不低于5lx。每个防火分区的应急照明均由应急电源装置（EPS）供电。

消防、安防、计算机网络等重要的弱电设备均由两路电源保证供电。由于这些设备的位置较分散，因此，在这些设备的机房装设不同容量的UPS电源，满足其供电要求。

对于酒店区域有特殊需要的用电负荷，按照酒店管理公司的要求，除采用两路电源供电外，在地下1层A座酒店区域内还设置一台1500kW的柴油发电机组作为备用电源。当两路35kV电源均断电时，经发电机组自动启动装置确认后，在30s内通过低压应急母线段进行供电。

4 照明

4.1 照度标准

本工程中的商业、写字楼、地下层、公寓等处的照明照度值均满足《建筑照明设计标准》GB50034-2004的要求，但酒店的一些重要区域的照明照度值与之有所不同，见表1。

表1 照度标准对比表（lx）

在设计期间，通常酒店管理公司介入工程较晚，为保证最终使用效果，首先按照《建筑照明设计标准》GB50034-2004进行设计，并预留出足够的用电量。在酒店管理公司提出具体的照度标准要求时，可以较容易满足。

4.2 照明控制

在本工程的公共区域（如：大堂、商业公共区域、室外景观、停车场等）和一些重要房间（如：宴会厅、会议室、一些特殊办公室等）设置智能照明控制系统。楼梯间的照明采用带感光探头的手动或声控延时照明开关进行控制。办公室照明灯具采用临窗区域与其他区域分组布置方式，通过分组控制实现自然采光和节能的目的。会议室设定多种会议场景模式，满足会议的不同要求。

智能照明控制系统按照一般照明、应急照明、景观照明和特殊照明等划分为不同的子网，通过程序设定照明灯具的开、关或调光模式，并与消防系统和安防系统实现联动控制。

室外建筑物立面照明和地面绿化景观照明，采用感光探头自动控制、程序控制和人工控制相结合的方式，在满足使用功能的前提下实现最大限度地节能。

酒店设置智能照明控制系统，按照公共区照明、餐厅照明和宴会厅照明划分为不同子网，对公共区、大堂、餐厅、宴会厅等处设置场景控制及调光控制模式。特别是公共卫生间内照明灯具也采用调光控制模式，用于避免出现和周围环境照明效果不协调的情况。酒店的调光及场景控制均由程序自动设定完成，实现照明效果与节能的统一。

在酒店客房内设置酒店客房一体化照明控制箱，通过“以弱控强”实现一键开灯和关灯。对房间内各种插座、照明灯具等进行细化控制，并具有空调系统在无人时低速送风运行的功能。这种一体化控制箱与采用智能照明控制系统构成的控制箱相比，尺寸小、控制更精细化，更准确，如图4所示。

5 防雷接地及安全措施

本工程为二类防雷建筑物。在屋顶装设有避雷带和10m×10m的避雷网格,突出建筑物的设备设避雷装置, 利用建筑物柱内主筋做防雷引下线，并与建筑物共用接地网连接。同时，采取了防侧击雷和防雷击电磁脉冲的相应措施。

本工程利用建筑物基础底板钢筋网及桩内主筋构成共用接地网。低压配

6 制冷机房节能控制

电系统接地形式采用TN-S系统，所有插座回路和手持式及移动式用电设备均设置剩余电流动作保护装置。在公寓、酒店等处卫生间进行辅助等电位联结。

本工程的制冷机房分为4处，均采用电制冷，分别为酒店、人才港、公寓及商业、写字楼等区域服务。

制冷机房的空调控制方式通常有3种：建筑设备监控系统控制器（DDC）控制、冷水机组群控和中央空调变流量控制。

通过DDC实现对制冷机房空调设备的控制，可与楼内的DDC控制构成一套完整的建筑设备监控系统（BAS），优点是有利于建筑物空调系统参数的整体协调和监控，不足是DDC控制策略显单一，满足不了制冷机房多变量的监控要求。

图4 酒店客房控制系统

通过冷水机组的管理控制模块实现制冷机房空调设备的群控，优点是以机组为核心的控制策略有利于提高机组的COP值和机组运行的安全性；不足是与建筑物其他区域的空调设备协调监控能力欠缺。

中央空调变流量控制系统基于模糊控制和优化控制等理论，通过对空调系统运行参数的采集与分析，自适应地调整系统的运行状态，满足其时变性和动态性的要求，实现变负荷工况下整个系统的性能最优化，降低空调系统能耗。其不足就是降低能耗的同时，机组COP值未必能保证较高，系统的变流量对制冷机组的安全也提出了较高的要求，与DDC通信的问题也需要很好地协调解决。

根据本工程具体情况，通过经济技术及节能效果的分析比较，在4个制冷机房采用了中央空调变流量控制系统。并采取了保证变流量工况下空调主机安全运行以及防止系统冷热不均、喘振等的有效措施。同时，解决了与楼内BAS通信的问题，达到信息共享的目的。经过近2年的运行，目前，测得的系统节能率在30%左右。

7 消防自动报警及联动系统

本工程的火灾自动报警系统的保护对象为特级。在地下1层A座酒店区域内设置消防控制中心，在C座人才港和B座商业及写字楼区域内设置消防控制室，分别负责酒店、人才港和商业及写字楼的消防系统。在酒店的消防控制中心设置的消防主机为上位机,与另两处消防控制室的消防主机通过联网实现信息共享。在消防控制中心（室）设置消防火灾自动报警主机及联动控制设备、消防电话、消防广播和不间断电源等。

除按照规范要求设置感温和感烟探测器外，对一些特殊部位采取了其他报警方式，如：高度超过12m的酒店大堂，设置了吸气式火灾探测器；酒店客房内配置了具有蜂鸣器功能的感烟探测器，并保证到达床头位置的报警音量不小于80dB；在厨房设置气体探测器和安素食人鱼厨房灶台灭火系统，并将报警动作信号传至火灾自动报警系统。

8 结束语

由于大型建筑群业态较多且产权归属不同，对供配电系统、消防报警系统以及弱电系统都会产生影响。建筑物使用性质和产权单位不同，会直接造成供电电源、电压等级及计费方式等的不同，电气系统的投资造价也会不同。消防报警及弱电系统在满足不同业态及产权单位要求的同时，还应考虑信息共享和灾难发生时的综合协调指挥的实现。如：消防控制室的设置，就要有集中的消防控制中心，便于在火灾时的统一协调指挥。

对于酒店电气设计影响最大的就是酒店管理公司的各种要求，从负荷等级的划分到客房布置，从照明控制到备用电源的保证，等等。在设计时要有包容性，要对这些要求进行甄别和分析，通过不同方式来实现。

在大型建筑群中进行节能设计时，既有不同系统和不同业态的节能，也有局部节能和公共部位的统一节能，但最终是要实现建筑物群的综合节能。

[1] 中国东北建筑设计研究院. JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2008．

[2] 中国建筑标准设计研究院. 全国民用建筑工程设计技术措施—电气[S]. 北京：中国计划出版社，2009.