大型商业综合体的电气设计思考

陈浩

上海建工设计研究总院 上海 200235

超高层商业综合体是以建筑群为基础，融合商业零售、商务办公、酒店餐饮、综合娱乐四大核心功能于一体的“城中之城”，其具有建筑体量大、运营模式复杂、用电安全可靠性要求高等特点，为了能够更好地整合好城市资源，我们应该以更实际的情况以及更新的设计理念去完成好商业综合体的电气设计课题。本文就笔者南京某一工程对此类建筑的有关电气设计问题进行一些探讨。

该项目为南京某地标建筑，建筑面积409601.18m2，地下三层，地上8层裙房，并有三幢高层主体建筑，其中一号楼为超高层甲级办公楼59层290m，建筑面积约14万m2；二号楼为超高层办公楼39层198m，建筑面积约14万m2；三号楼为酒店29层165.5m，裙房建筑高度为24m，为商业及餐饮及电影院功能。建筑面积约8万m2，地下一层为商业及餐饮，建筑面积约1.9万m2，其他为机电用房和自行车库，地下一层总建筑面积约3.1万m2，地下二层和地下三层为机械式停车库及机电用房，每层建筑面积约3.2万m2。是集商业、娱乐、餐饮为一体的商业综合体建筑。

1 超高层建筑负荷特点

1.1 电气负荷等级的分类

供配电设计的第一步就是应该根据建筑类型的特点、各类负荷功能、建筑的层高、建筑防火等级四个维度为各类用电负荷进行定性分析，可根据GB51348-2019[1]的规定拟定各类负荷等级，现总结如表1-4所示。

表1 超高层办公楼用电负荷等级定性表

表2 一类高层五星级酒店用电负荷等级定性表

表3 大型商场用电负荷等级定性表

表4 大型地下停车库用电负荷等级定性表

1.2 用电负荷指标

在充分了解市场需求之后，拟定相关需求，以本项目为例：金融办公楼租户区按照明、插座用电按70VA/m2计算；办公楼变压器装机容量按110VA/m2计算；纯商业照明、插座按120VA/m2计算，餐饮带厨房设备区则按400VA/m2计算，地下车库用电按25VA/m2计算，商业办公楼及酒店水暖设备根据提资设计，除此之外应符合《全国民用建筑工程设计技术措施节能篇》[2]中对于各类建筑不同负荷类型的占比，对此进行校核，以保证变压器的负荷率在可控范围内。充电桩应按当地政策一次性按总车位的一定百分数预留充电桩车位，一般按7kW慢充，30kW快充预估电量，建议独立设置一台专属变压器。

2 变配电系统

2.1 供电电源

对于如此庞大的商业综合体建筑，为了满足供电的可靠性以及物业管理的需求，应根据《重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范》GB/T 29328-2018[3]确定项目电力用户等级：金融属B4.2级，五星级酒店属B8.1级，大型超市及购物中心属B8.3级，根据其断电影响，需不同变电站引来的两路高压电源，高压侧采用单母线分段运行方式，中间设联络开关，两路电源同时运行，互为备用，当其中一路电源发生故障时，另一电源不至于同时受到破坏；当一电源故障停电时，另一路电源可带全部一、二级负荷。

2.2 供电系统

通过建筑面积根据各类建筑负荷指标计算各单体负荷容量：T1塔楼负荷9665kVA，T2塔楼负荷2430kVA，裙房负荷7755kVA，T3酒店负荷2600kVA，根据当地供电局对于受电变压器容量确定供电电压等级为10kV，引入6路10kV电源，其中T2和T3合用一组10kV电源，设置4个10kV开关站分别供应T1，T2，T3和裙房四大物业电源，每个10 kV开关站引入2路 10kV电源进线。

超高层建筑具有层高高，吊装难度大，运输不变等困难，塔楼高区变电站应考虑负荷控制在单台变压器不超过1250kVA的条件下进行设计，其次应考虑以设备层避难层为物理分界点来考虑一个配电分区，作为划分电气系统的起始点，最后还得考虑变压器的节能要求，即开关站不得离变电所超过150m距离，否则应考虑加设高压进线柜，以保证电压压降维持在规定范围内。

裙房（大型商业购物中心），高档金融业办公楼及五星级酒店常常伴有大量的冷热源负荷需求，一般以大型的冷冻机房及锅炉机房供应相应的冷热源负荷，对于高于250kW的负荷采用高压供电，为了能够适应季节转变，尽量集中同一物业同一类型的冷热源设备于同种变压器内，对于水系统设备集中于一个变压器，冷冻机主机系统及热水设备则根据实际负荷运营情况分工况核算用电量后，合理分配变压器负荷用电量，两台变压器还应考虑互为150%备用。此外还得注意项目地理位置的南北区别，可以考虑把电加热设备容量也加入其中，以便季节性负荷的退出及管理。

变压器低压侧采用单母线分段加联络开关方式，平时分列运行，当一台变压器检修或电源故障停电时，另一台变压器可带全部一、二级负荷。两台主开关盒联络开关之间设电气连锁及“三所两钥匙”机械连锁。

对于变电所所址的考虑，应有以下几点：1.应深入负荷中心；2.方便管线的进出及接洽，大型冷热源设备机房就地设置变压器房，并予以就地功率补充；3.避开人员密场所，比如超高层办公区避不开的时候应考虑补充防电磁敷设干扰措施；4.应避开多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所；5.不应设在常有水或漏水场所的正下方，最好不要与此类场所贴邻；6.地库变电所尽量贴近地库外墙，减少管线进出，毗邻10kV变电所，如本层不能完全满足需求，可于地下一层下层同一位置设置变电所，不应设置于此类建筑的最底层。

由此可以确定各级低压配电室的位置及变压器容量，如表5所示。

表5 超高层办公楼用电负荷等级定性表

3 应急电源

对于此类人员密集场所的应急电源主要保障：消防设施，应急照明。消防设施的应急电源看采用柴油发电机组，当任意一组变压器，其两个不同母线段上的是呀继电器同时发出信号，相应的发电机自动启动。发电机启动时间小于30s。发电机电源与市电电源之间采用ATS自动转换开关进行转换，防止与市电并列。

应急电源则采用新型应急照明系统，蓄电池的时间应符合以下条件：火灾工况条件下，持续应急时间≥1.5h，非火灾工况条件下，持续应急时间≥0.5h。消防安防工作的场所按100%正常照度配置备用照明，正常电源与消防电源互投后供电，备用照明按不小于180min考虑。

金融类办公楼除了基本的消防设施应急用电的需求外，还应考虑服务器、交换机、磁盘阵列、通讯终端、一般银行的防盗照明、大型银行营业厅及门厅照明、应急照明、机房的精密空调的需求，考虑预留租户柴发机机房，由小业主自行申请配置，每户小业主租区内自行配置UPS。

对于五星级酒店项目，一般在满足国家标准的情况下，还会对不同品牌的酒店管理公司的要求下，对于个别负荷：备餐，厨房、高、低温冷库、水冷式冷藏设备、 厨房动力插座、 楼宇自控系统、 污水处理机房、排污和地下排污泵、发电机、生活用水机房电话、安保、计算机（酒店管理系统、收费系统、会计系统、酒店联网订房系统） 等以及为上述区域专设的空调系统，数据及电话网络用电，服务中心和前台用电提出更高的要求。对于启动时间大于30s的负荷应考虑柴油发电机保供负荷，并且与消防负荷分回路考虑柴发机容量。对于启动时间小于30s的负荷应加设UPS，应根据实际负荷的1.2倍考虑预留电量。

4 配电系统

为了便于管理建筑内电能使用管理情况，应首先根据建筑负荷特点进行分门别类：照明插座用电，空调用电，普通动力用电，以及配套功能机房用电。其次还应对不同的设备负荷等级进行归类，一级负荷可以采用双向电源供电的方式，并在末端实现互投目标；二级负荷可以采用市政双电源供电的方式，并且可以在各个楼层的配电系统之间实现互投目标；三级负荷则需要采用单向电源供电的方式，对于楼层设备电源箱采用树干式配电，电气机房及通讯设备电源箱则采用放射式配电。再者，还应根据负荷是否是消防负荷分组各类设备，消防负荷应满足各防火分区内的防排烟风机、消防水泵、消防电梯机房末端配电箱在机房内末端切换，对于防火卷帘，挡烟垂壁采用配电小间内的消防双切箱放射式、树干式配电。除此之外，还应注意超高层避难间设备应独立直放至变电所，以保证避难间设备不设其他电源影响。

大型商场及办公楼，酒店都有不定的经营模式，为了保证后期用电管理的灵活性，应独立设立干线，一般采用插接式母线槽的方式供电。当办公楼装机负荷需求较高时，考虑分为奇偶层两段，以便后期两根母线槽互为150%备用。大型商场则依托电井位置，合理划分配电分区，根据不同商业业态形式，不同的商业负荷指标，接入变电所。大型商场还应预留考虑厨房区域的事故风机，应独立配电，一般按本项目消防负荷等级配置。金融办公楼还应考虑考虑一根租户母线槽，以备租户搭建金融业服务器不时之需。

在设计商业综合体时，应关注建筑的运营模式，应摸清各种营业项目所对应的不同产权人以及项目归属于不同的物业公司，从而影响到在实际设计综合体建筑内部电气大系统的构架及机房配置，不至于到运营后期出现产权难以交割的局面。在设计过程中可以通过以下几条原则来满足商业综合体运营复杂的需求：1.可根据建筑内功能需求进行划分，同类建筑不同用户单元的运营方式用相应的技术手段进行管理；2.可根据建筑结构规划，比如超高层的避难层（兼做机房层）可作为一个机电管线管理的一个界面；3.可根据物业所管理的空间范围来明确电气机房配置。以本项目为例，两栋办公楼独立运营，一栋酒店交由酒店管理公司进行打理，裙楼商业及地库交由综合体持有的物业公司进行管理。

5 线路及敷设

高压电缆选用 WDZB-YJY23 铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套无卤低烟B级阻燃电力电缆，室外沿电力电缆沟敷设，室内沿封闭槽式防火型电缆桥架敷设。

消防设备用电设备配电线路选用：

1）由柴油发电机配电屏引至变电所的电源线，选用矿物质密集型防火母线槽，进入消防水泵房的还应选用防水防火母线槽。

2）末端双切箱的配电干线采用矿物绝缘防火电缆BTTZ-0.6/1kV，配电支线采用矿物绝缘防火电缆BTTZ-0.6/1kV，末端采用低烟无卤阻燃耐火型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆WDZAN-YJY-0.6/1kV及低烟无卤阻燃耐火型聚乙烯绝缘铜芯电线 WDZAN-BYJ-450/750V。

一般用电设备的配电干线采用低烟无卤阻燃型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆WDZA-YJY-0.6/1kV，配电支线采用低烟无卤阻燃型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆 WDZB-YJY-0.6/1kV及低烟无卤阻燃型聚乙烯绝缘铜芯电线 WDZB-BYJ-450/750V。

桥架采用热镀锌钢质桥架。垂直安装桥架选用阶梯式,消防BTTZ主干电缆敷设桥架选用阶梯式，吊顶内敷设和含有消防配电电缆（非矿物绝缘电缆）的桥架采用槽式。其他桥架采用有孔托盘式，桥架均加盖。

对于超高层公共建筑，应选择燃烧性能 B1级及以上、产烟毒性为t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0级的电线和电缆，避难层(间)明敷的电线和电缆应选择燃烧性能不低于B1级、产烟毒性为t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0级的电线和A级电缆。

6 照明系统

6.1 照明系统

可分为一般照明，警卫照明，值班照明，应急照明，景观照明及航空障碍灯照明六类。

6.2 正常照明

正常照明设计照度值应首先满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013[4]中规定的各种灯具参数标准，还要满足《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB 55015-2021[5]中规定的各类场所的照度值及功率密度值。

6.3 警卫照明

警卫照明多用于五星级酒店，应根据酒管物业公司对于警卫巡逻路线进行设计，并在警卫区域独立设置智能控制模块，不受他人影响。

6.4 值班照明

大型商场便于值班人员在非营业时期开设的照明，应在公共配电箱内设置独立配电箱并加锁，在商场及金融办公楼的主要出入口，通向商品库房的通道，通向金库、保管库的通道上独立设计回路，并加设智能照明模块，集中管理。

6.5 应急照明

6.5.1 应急疏散

应急疏散照明系统的组成形式应根据根据建筑形式以及火警系统布置形式去判定，本项目由于施工周期较长，除了酒店按修规改为集中电源集中控制型新型应急照明系统外，其余仍旧维持原先的应急照明系统，即仍以火灾报警模块来执行非消防电源切断功能，消防应急照明强启功能。值得注意的是疏散照明新旧规范的区别主要是：新规以本层的公共照明配电箱的进线电源失电为动作信号，旧规则以消防模块作为动作信号来完成应急照明强启的指令动作，以此保证不会造成建筑内人员大面积的恐慌。

6.5.2 备用照明

消防备用照明则集中在消防控制中心、自备发电机房、变电所、配电室、消防水泵房、防排烟机房、信息机房、消防电梯机房、强弱电竖井及在火灾时仍需坚持工作的其它场所。

灾备情况下还应保证通信机房、计算中心、BAS中央控制站、安防中心等技术用房的备用照明。

金融办公楼还应在营业厅、交易厅、理财室、离行式自助银行、保管库等金融服务场所；数据中心、银行客版中心的主机房;消防控制室、安防监控中心(室)、电话总机房、配变电所、发电机房、气体灭火设备房等重要辅助设备机房设置备用照明。现金交易柜台工作面上的备用照明照度标准值不应低于其正常照明照度标准值的 50%。

在餐饮区的厨房区域还应提供继续工作的备用照明，其照度不应低于正常照度的1/5，用餐区域则不低于正常照度的1/10。

大型商场的照明负荷等级满足一级负荷要求，对于贵重物品区域及柜台、收银台出的备用照明还应由专门的备用照明配电箱供电，且应急电源供电转换时间不大于1.5s。

6.6 航空障碍灯

航空障碍灯的负荷等级应满足项目内最高等级配置，灯具类型的设计应满足《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019[1]中相关的规定。

7 结语

本文通过笔者的实际案例从负荷特点、变配电系统、应急电源、配电系统、线路及敷设等方面介绍了此类建筑电气设计中需要注意的问题。以期为同行提供一个清晰的思路，从而设计出更合理的电气供配电方案。