超高层办公商业综合体电气设计探究

2022-06-07郑敏娣

建筑与装饰 2022年10期

郑敏娣

广东呈斯意特建筑设计有限公司广东惠州 516000

引言

随着我国城市化深入发展，超高层商业综合体建筑项目发展快速。商业综合体是一种汇集城市中的商业、餐饮、办公、居住等多方面的组合空间，呈现为多功能、高效率的一种综合建筑，建筑高度一般在100m以上。此类建筑的电气设计系统具有复杂性，对于建筑及相关设计单位有较高的技术要求。从实际使用角度来说，满足电气系统功能需求的同时，降低未来各类住户、物业管理等相关主体对其进行的修改与调整是目前面临的问题。在这种背景下，本文将对超高层商业综合体电气设计的相关问题进行研究。

1 供电系统

1.1 负荷等级

超高层建筑中供电负荷为一级，涉及超高层建筑内的消防用电设备有：消防栓泵、喷淋泵、消防电梯、火灾自动报警装置、消防风机、消防应急照明等。还需要根据酒店管理、使用场所、商业业态的要求明确相应的负荷等级，其中一些设备已经具备一级负荷中的特别重要负荷等级，应该严格按照规范提供相应电源[1]。

1.2 设计单位面积用电标准

表1 用电估算指标/（W/m2）

1.3 供电电源

在进行电气设计时，需要根据当地的电源情况明确电源供电，如35kV、10kV、20kV。如果采用35kV电源进行供电，需要考虑到二次降压的情况，若设计系统中没有10kV高压电动机，应根据设计方案对二次降压或直降进行比较，差异不明显可以优先选择直降。市政统一提供35kV或10kV的高压电源，因此在进行设计时，需要考虑二路电源，同时对超高层建筑进行供电，只有这样在一路电源出现紧急情况停电时，另一路或几路电源能够保障建筑体内一、二级负荷供电需求。在对高压侧进行设计时，需要考虑相应的辅助条件，并与当地供电系统进行沟通，明确是否需要联络且优先进行手动联络。办公需要的10/0.4kV变压器负荷率应该保持在70%～85%，保障一、二级负荷的持续性电源供给。酒店变压器的负荷率一般控制为60%～70%，在考虑一、二级负荷电源供电时，还需要考虑酒店管理需求，预留线路位置。10/0.4kV变压器进行等容量成对配置，低压侧单母线进行分段处理，做好联络开关设计，一般情况下都有三种使用方法：自投手复、自投自复、自投停用。自投设计时需要预留一段延时，变压器低压侧总开关因为负荷过大而短路造成的分闸，此时禁止闭合母联开关[2]。

1.4 应急电源

在超高层建筑中需要根据建筑规范设计应急电源，在电气设计时需要预设柴油发电机用于应急情况下为综合建筑体供电，通过比较消防负荷和普通一二级负荷总的大小，来选择柴油发电机的容量。对于高度在200m以上的超高层建筑，需要预留10kV的应急柴油发电机。对于供电半径＜250m其总容量在4000kVA范围内可以通过设计方案进行比对，确定应急柴油发电机相应的电压。超高层建筑内还有部分用于出租，要考虑到租户的用电需求，应该预留出供租户使用的发电机的位置。综合处理小型数据信息机房，为其配置UPS电源系统，根据信息系统的实际需求保障用电供给。所有的应急发电机都要选用电启动方式，保证发电机能够在市政供电中断后10～15s内成功启动，并在半分钟内实现应急送电。若超高层建筑设计预留较多的应急发电机，在应急供电处理中需要分组启动从而实现快速供电。集中式EPS应急电源供电主要针对安全疏散照明使用，UPS电源能够为消防报警、电话网络、安防等系统提供稳定电源支持。

1.5 变配电所

35kV或10kV变配电站的位置设计需要考虑设计使用需求，地下一层是较好的设置场所，避免将其安放在地下室最底层。变配电所位置需要根据供电路线的距离选定，靠近负荷中心，尽量避免低压线路长距离供电。变压器优先选用树脂浇注干式变压器，设计变压器所处位置时应该考虑车道运输的便利性，单台变压器容量控制在1250kVA内[3]。低压柜选用抽出式开关柜后者固定柜提配+插拔开关模式，高压柜选用真空开关手车式中置柜。楼上变电所的配线方式根据高、低压开关柜的选用形式及当地供电部门的相关规定确定，最常见的为“上进上出”式配线。

1.6 继电保护

高压点选用综合继电保护的模式，将信号传送到电能管理系统，并根据相关供电部门要求确定系统的继电保护要求，例如选用35kV电源供电时，35kV主变压器需要设置相应的差动保护。

1.7 电能计量

供电部门总表在高压侧（35kV或10kV）装设时，计量方式为高压计量。对于独立运行的系统应该在变压器低压侧安装计量分表。对超高层建筑中的出租办公楼层、商业租户等流程适用于综合数字计量表能够满足计费的精准度。公寓住户布设低压计量，计量表采用自动远传抄送方式计量，电能计量表设置在每层强电井内。低压配电系统中各出线回路及二级配电回路均可通过带电能计量功能的多功能数字仪表从而实现空调通风、办公、公寓、电梯、公共照明等各个用电环节的独立电能计量，最后将其综合上传到能源管理系统[4]。这样有利于相关人员综合管理并对使用的能耗进行结构分析，有利于为决策者提供节能管理依据。

2 配电系统

2.1 供电方式

变电所中的消防设备供电电源以及其他用电负荷需要根据不同的用电需求设置供电母线，低压侧总进线处需要将独立的主断路器按照规定进行设置。消防系统中的相关用电设备，如水泵、控制室、电梯等一般选用双电源末级自动切换方式，由变电所对双电源专线进行放射式供电。消防排水泵、地下车库、屋顶的防排烟设施等设备供电一般为双电源末级自动切换方式，由变电所或动力总配电箱专线对双电源进行放射式供电。应急照明从每个防火分区的消防总箱出应急照明回路至应急照明箱后将AC/DC转换为36V电源，为安全出口指示灯、疏散指示灯，楼层指示灯提供电源。

2.2 电动机启动及控制方式

对于15kW以上的电动机（如消火栓泵、喷淋泵、排烟风机所使用）为星三角启动，其他电机使用直接启动法，电梯、生活水泵采用变频调速。消火栓泵、生活水泵、喷淋泵等，前者运行方式为一用一备，后者（生活水泵、喷淋泵）为两用一备轮换运行；超高水位泵使用时一般为两台同时启用[5]。

2.3 线路及敷设

高压电缆敷设时，建筑高度超过100m的公共建筑，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。在室内铺设电缆时选用的电缆桥架线槽需要保证正常的电气通路。

3 照明系统

3.1 设置要求

超高层建筑场所照明种类与照度标准均要符合建筑照明设计要求，所有光源选用LED灯。建筑设计时厅堂、公共走廊、安全出口严格按照规范设计疏散照明，除了常规的供电电源与备用电源，还需要设置就地应急电源EPS作为安全保障，安全应急电源切换时间应该保持在5s以内，建筑高度大于100m的民用建筑，保障供电时长不应小于1.5h，对于建筑内部的走道、大厅、电梯厅、地下车库等公共区域的照明系统可以根据设计方案选择采用BA楼宇控制系统，或者总线式智能照明控制系统实现自动控制。同时也要根据建筑使用情况与实际采光进行分区管理，保障公共区域能够集中管理做好节能控制。

3.2 应急照明

消防通道疏散楼梯间应急照度应符合应急照明要求，设置蓄电池进行集中供电，供电功率为36v，保证在消防控制室可以实现强制启动。超高层建筑中以下几个部分也需要保持正常使用照度水平，如避难层、配电间、变配电室、电梯机房、消防水泵房、发电机房、楼宇控制中心等。建筑中的生活水泵房、空调机房、冷冻机房应急照度应保证不低于正常照度的10%。大型商场应按照设计规范布设灯光疏散导流装置，在相关的安全出口位置设置疏散引导标志。

3.3 疏散照明

在大型商业综合体中公共活动场所商场、展厅、车库、超市，还有封闭、防烟楼梯间及前室、消防电梯间的前室均需要设置供人员疏散的照明设备。大型商业中的营业厅、疏散通道、安全出口均通过智能疏散照明系统进行照明与节能控制。大中型商业营业场所中的应急疏散通道需要在地面设计视觉连续型的指示牌或灯光，选用EPS系统供电。在值班照明方面，可以将住宅公共区域中的应急照明兼用值班照明使用，大中型商业场所中需要设置值班照明，其中中型商业照度需要维持在10lx，大型商业值班照度维持在20lx[6]。在景观照明方面，建筑立面照明、室外道路与庭院照明中通常选用LED灯或金卤灯作为主要光源，室外景观照明通过时控与光控进行控制。

3.4 航空障碍灯

航空障碍灯设计既要符合国家航空行业标准，同时还要满足飞行区技术要求，严格遵守航空障碍灯的相关要求。航空障碍灯应该保证规定的垂直间距，水平间距需要保证能够清晰的显示建筑物轮廓，采用分层闪烁或同时闪烁，通过自动通断电源进行控制，保证整体警示效果。建筑物高度在150m以下时，屋顶设计中光强A型障碍灯，中间层为中光强B型障碍灯。当建筑物高度为150m以上时，屋顶应该设置高光强A型障碍灯，中间层设置中光强B型障碍灯。中间层航空障碍灯进行安装时需要综合考虑角度与相应的位置，避免对室内环境造成影响。处于居民区附近的超高建筑物，在中间层进行安装时要综合考虑到附近居民的正常生活，避免对其产生干扰。