商业综合体建筑电气设计体会

张蕾

江苏省建筑设计研究院股份有限公司，江苏南京，210019

0 引言

商业综合体是将城市中的商业、办公、居住、酒店、餐饮娱乐、停车等生活空间进行组合，形成的一个多功能、高效率的综合体。综合体的供配电系统简洁合理性、能耗高低以及消防安全性对电气设计提出了较高要求。

1 项目建筑概况

本工程总建筑面积约39万平方米，其中地上建筑面积约25.35万平方米，地下建筑面积约13.65万平方米。商务办公楼（写字楼）面积51813.1平方米，自持商业面积122106.87平方米，门面房、小商店面积13233.34平方米，酒店式公寓面积63409.63平方米。本地块场地内共设计有5栋单体。1号楼为高层办公楼，建筑高度96.3米（室外地坪至女儿墙），2-4号楼为高层酒店式公寓，建筑高度96.3米（室外地坪至女儿墙），5号楼裙房为大型商业综合体，塔楼为高层办公，总高度149.1米。地块分为两期建设，一期为1-4号楼，二期为5号楼。1-4号楼均为地上20层，1-2层为配套小商业，3-20层为酒店式公寓；地下2层，地下夹层为非机动车库。

2 供配电系统方案

2.1 公变及专变要求

根据南京供电公司规定，物业自有部分采用专变供电，二次销售给小业主部分采用公变供电，公变部分设计按江苏省电力公司《新建居住区供配电设施规划设计导则》实施。经过与业主沟通，确定本项目二次销售的5栋塔楼采用公变，裙房商业及地下汽车库采用专变供电，本工程总供电容量为29000kVA，考虑整个项目供电半径及后期运行维护，一期2-4号公寓及地库从市政引入两路10kV电源，在2号公寓裙房一层设置10kV开关站，2进10出，地下一层设置3个公变（公寓抄表到户）及2个专变（公共用电及商业配套车库）。二期大商业及地库从市政引入两路10kV电源，在地下一层设置10kV开关站，2进10出，地下一层设置3个用户变及超市用户变和冷冻机房专用变电所[1]。

2.2 开关站及变电所位置

如表1所示。

表1 开关站及变电所供电范围及位置

2.3 高低压配电系统

本项目塔楼没有超过150米，故仅有一级负荷，无一级负荷中特别重要负荷（特级负荷），无需第三电源，电源采用两路独立电源（双重电源），每两路10kV电源采用单母线分段接线，设母联开关。平时单母线分段运行，当一路电源故障时，手动投入母联开关，另一路电源负担全部负荷。10kV配电系统以放射式向各变压器供电。距离高压配电房较远的变压器就地设置环网柜作检修隔离用。

高压配电开关柜继电保护装置应满足可靠性、灵敏性、速动性和选择性的要求，高压配电系统的短路故障保护具备可靠、快速且有选择地切除被保护设备和线路的短路故障的功能。为了便于实现选择性保护，避免造成故障影响范围扩大化，配电断路器具备短路电流速断保护功能[2]。

3 用电负荷取值指标

3.1 相关规范要求

根据《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇（电气）》，大中型商业用电负荷指标60～120W/m²，变压器装置指标为90～180VA/m²。《商店建筑电气设计规范》JGJ392-2016规范用电指标取值如表2所示。

表2 规范用电指标取值

根据GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》第24.1.4节要求，变压器容量指标作为建筑电气节能设计的一项指标，对于大型商店建筑，限定值为170VA/m²，节能值为110VA/m²，商业综合体变电所装机容量不能超过限值。

3.2 业主要求

由于商业综合体建筑业态的前期不确定性及后期待调整性，业主要求在设计阶段尽可能提高商铺用电负荷及变压器装机容量，实际用电需求由于在后期招商过程中商铺业态的不稳定，各楼层商业功率负荷密度的确认比较困难，尤其是餐饮业态的不确定对负荷密度影响很大。结合项目业主的以往建造标准及国家行业标准要求，本工程设计中采用表3负荷密度取值。

表3 实际用电指标取值

4 低压配电系统

4.1 变电所与管井规划

商业综合体项目的首要特点是平层面积很大，电气专业做低压配电设计时需要根据商铺负荷容量、业态分布、功能分区和防火分区划分，以确定合适的配电分区。不同等级和不同业态的用电负荷，其配电系统应相对独立。重要负荷、用电容量较大负荷采用从配变电所放射式配电方式。配电干线（管）设置在建筑的公共空间内，不能穿越不同商铺。依据GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》13.7.10条规定：“消防用电设备配电系统的分支线路不应跨越防火分区，分支干线不宜跨越防火分区”。在进行配电线路设计的时候，配电竖井均设计在“防火单元”内，并且所有配电箱设置在配电竖井内，这样既保证了末端设备供电路径的合理性，又降低了线路损耗，也可以方便施工及维护并保护设备的安全。本项目裙房商业共7层，每层面积约2万平方米，分为8个防火分区，地下一层商业变电所的位置选择决定了低压干线的长度，甲方希望变电所集中，最终结合供电半径及甲方需求，东西区各设置一个变电所，内设4×2000KVA变压器，设置在距离电气竖井最近的位置。

4.2 配电间箱体布置

商业综合体的低压配电干线系统主要分为两大块，一块是商铺配电，一块是公共区域设备配电。商铺配电主要采用母线槽配电，1-3层业态分布大多是洋快餐、主力店以及高档百货零售，4-7层以餐饮为主，辅以百货、电玩等。以1号管井为例，1-7层商业共设计三根母线，一根母线百货零售专用，百货零售负荷变化不大，每层不需要预留插接开关箱，两根给餐饮用，餐饮商铺负荷变化大且招商变动不确定，母线间隔楼层预留插接箱，方便后期招商业态调整。公共区域设备配电包括消防应急照明、防火卷帘、消防风机、电梯扶梯配电、公区空调通风、公共照明。应急照明集中电源与防火卷帘由防火分区消防电源箱供电；扶梯配电由变电所专用回路引来设置总箱，楼层设分箱；消防风机和电梯采用双回路末端切换供电；为了方便精装修二次设计施工，不与原土建电气配电箱共用，方便现场施工界面划分，精装照明单独设置配电干线和楼层配电箱[3]。

在大型商业综合体项目设计中，暖通专业设计的消防风机、电动排烟窗、电动挡烟垂壁等消防用电设备负荷容量通常较小而且分设在各个楼层，若消防电源都由地下室变电所低压柜引来，会使变电所低压柜馈出很多小电流回路，浪费电缆且不节能，对低压断路器分断能力和导体的动、热稳定要求会比较高。《建筑设计防火规范》（以下简称“建规”）规定“消防用电设备应采用专用的供电回路，其配电设备应设有明显标志”，对供电回路的条文说明中指出“从低压总配电室（包括分配电室）至最末一级配电箱，与一般配电线路均应严格分开”。在本项目中，在管井对应地下室附近配电间设置两台常用（备用）配电总箱，再由此配电总箱放射式配置末端双电源切换箱，这样就满足了建规对消防专用供电回路的要求。

5 电气消防系统

本项目商业综合体电气消防包含火灾自动报警和消防联动控制系统、电气火灾监控系统、消防应急照明和疏散指示系统、消防电源监控系统、防火门监控系统、配电线路布线系统的防火设计。

5.1 火灾自动报警和消防联动控制系统

根据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》，本项目设置控制中心报警系统，5#裙房商业一层设置消防控制室作为主控制室，2#公寓一层设置消防分控制室，主消防控制室能显示所有单体火灾报警信号和联动控制状态信号，并应能控制本项目重要的消防水泵和消防风机等消防设备；5#一层主消防控制室的消防设备能够对整个系统内共用消防设备进行控制，显示其状态信息，并能够显示2#分消防控制室内消防设备的状态信息，具备对分消防控制室内消防设备及其所控制的消防系统、设备的控制功能。每防火分区设置消防接线端子箱，公区与商铺分设独立报警回路，方便商铺后期二次精装点位调整。通燃气厨房设置可燃气体探测系统，通过可燃气体报警控制器接入消防控制室火灾自动报警系统。商场中庭部分属于高大空间，按规范要求设置线性光束感烟探测器，采用分层组网的探测方式，每两层在楼板吊顶侧壁设置水炮灭火装置，现场设置区域控制箱，主控制盘设置在消控室内，与消防报警主机联网通信。在10kV开关站及变电所、通信机房以及影院放映室设置气体灭火系统，其报警和动作信号在消控室显示，现场控制盘设置在相应值班室内。变电所电缆沟、主要干线桥架内、电气竖井内垂直桥架均设置缆式线型感温火灾探测器，采用接触式的敷设方式对所有电力电缆进行探测；缆式线型感温火灾探测器采用“S”形布置在每层电缆的上表面，确保电缆过热报警，降低火灾风险[4]。

消防联动控制主要包含自动喷水灭火系统、消火栓系统、气体灭火系统、防排烟系统联动控制、电梯联动控制、防火门及防火卷帘联动控制、火灾警报及消防广播系统联动控制以及非消防电源切除。

5.2 电气火灾监控系统

本项目为一类高层公共建筑、人员密集场所，根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）10.2.7条第二款，一类高层民用建筑宜设电气火灾监控系统。电气设备负荷过载、电缆电线短路等一直是建筑火灾的主要原因。电气火灾隐患形成和存留时间长，且都在管井配电间，隐蔽性强，一旦引发火灾损失不可估量。根据《商店建筑设计规范》JGJ 48-2014第7.3.16条，对于大型和中型商店建筑的营业厅，除消防设备及应急照明外，配电干线回路应设置防火剩余电流动作报警系统。配电干线回路布线繁杂、不便于维护，设置电气火灾监控系统是防止其发生电气火灾的必要措施，本工程在非消防负荷的楼层总箱进线处设置剩余电流式电气火灾监控探测器，探测器报警值设定为300mA。

5.3 消防应急照明和疏散指示系统

根据GB 51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》，本项目设置集中电源集中控制型系统，消控室设置应急照明集中控制器，应急照明控制器直接控制灯具的总数量不应大于3200个，本项目裙房商业设置了8台应急照明控制器，控制器的自带蓄电池电源应至少使控制器在主电源中断后工作3h。按防火分区设置应急照明集中电源，容量选择0.6kW～1kW，由楼层消防电源箱的专用应急回路供电，封闭楼梯间、防烟楼梯间、室外疏散楼梯单独设置配电回路，避难层和避难层连接的下行楼梯间单独设置配电回路[5]。

5.4 消防电源及电缆选择

根据建规及民标要求，消防用电设备在火灾发生期间，消防电梯、消防泵房、火报系统最少持续供电时间满足3小时，因此需采用柔性矿物绝缘耐火电缆，应满足耐火温度950摄氏度、持续供电时间不小于3小时的消防用电缆，分支线路应采用满足耐火温度830摄氏度、持续供电时间不小于1小时的消防用电缆。根据中国建筑学会标准《民用建筑电气线路防火设计标准》第4章要求，电气线路根据建筑物高度、使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度进行分级。建筑高度大于100米的建筑、大于10万平方米的高层公共建筑、大于2万平方米的地下商场等为特级，本项目特征均属于特级场所，明敷线路需选用低烟无卤阻燃耐火型。

6 结论

商业综合体作为民用建筑中的一个重要组成部分，是一个庞大复杂的工程，涉及多种建筑功能，有办公、公寓、小商业、大商业、地库等，商业综合体包含的电气系统设计有供配电、照明和应急照明、消防报警系统、暖通空调配电、给排水设备配电，牵涉建筑暖通、给排水等专业。电气专业作为配套服务的专业，设计之初需要尽量多了解业主单位对电气系统的定位及业态使用管理。设计过程中，二次公共区域及商铺精装修、业主招商滞后和调整可能会带来修改，设计要留有一定的余量。