大型商业建筑方案阶段的电气设计配合

大型商业建筑方案阶段的电气设计配合

李建军

扬州市建筑设计研究院有限公司 225002 江苏扬州

摘要：随着经济的稳步增长，人们的经济收入水平得到大幅度提升，同时对物质生活需求也开始急剧提升，城市中建筑类型逐渐向多元化发展，且功能性要求也越来越高，这对建筑配电设计提出了新的要求和挑战。本篇文章主要针对大型商业建筑方案阶段配电设计进行细致分析，围绕实际案例从配电具体方案的确定与设计出发，对负荷估算、变电所设置、电气管道井的设置分别作出细致阐述，以期能够为大型商业建筑配电设计的改进与优化提供一点借鉴。

关键词：大型商业建筑；负荷估算、变电所设置、电气管道井设置；设计要点

现代大型商业建筑类型主要可包括大型商业购物中心、商业写字楼、商超、商务酒店、娱乐中心、大型停车场等等，所处位置一般都是市中心繁华位置，寸土寸金，所以在规划变电所数量和位置以及管井的数量和位置时需要综合考虑，不仅要保证电气设计合理性还要考虑开发商后期投入运营的经济性，如此才能够满足大型商业建筑的电能需求。

1. 大型商业建筑特点

大型商业建筑最为显著的特点就是综合性较强，一个商业体集中了较多的应用功能，这也就决定了商业功能区使用的不确定性和多变性。随着经济不断增长，人们的消费习惯也在不断的改变。今天喜欢麻辣说不定明天就喜欢清淡了，一个餐饮店如果不积极更新品种，很难坚持五年以上。这就导致商业店铺不停的迭代更新、功能布局不停的变，所以我初期考虑变电所的容量不但要考虑经济性还要有一定的前瞻性，变电所需要预留有变压器弹性增容空间，竖井内的母线和桥架也需要留有不低于40%的余量。

二、大型商业建筑配电方案设计

案例工程概况：

某城市中心大型商业建筑位于商业集中区，地上建筑面积约为170000㎡，地下建筑面积约为150000㎡，共约32万平米。消防建筑高度42米。整体建筑结构为8层的现代化商业建筑综合体，采用分区域的管理模式，地上8层均为百货商超、电影院、娱乐场馆与体育场馆以及餐饮美食区域等功能区，地下4层则主要为超市、美食街、设备用房和停车场，在进行其配电设计过程中，需严格依照国家相关法律法规标准进行，并且还要充分考虑其用电负荷、各区域不同用电要求和整体结构布局需求。

（一）明确建筑配电负荷等级。

本案例中大型商业建筑建筑面积大于20000平米，属于大型商业综合体，消防建筑高度超24m，属于一类高层。所以本工程最高用电负荷为一级负荷 ,消防电梯，消防泵房设备,消防控制中心设备及及其他所有消防负荷属于消防一级负荷，营业厅的备用照明为一级负荷，营业厅照明自动扶梯、空调用电为二级负荷。经营管理用计算机系统用电为特别重要负荷，增设UPS电源供电；其它为三级负荷。

（二）方案阶段负荷估算。

建筑专业进行地下室方案布置时，通常需要电气专业配合提资变电所的数量和大小以及布置位置，这就需要电气专业估算整个大楼的用电负荷。由于早期方案阶段商业体各层的具体使用功能尚未明确，且无法确定各区域的空调形式，所以无法做到精确计算。负荷估算除了《建筑电气常用数据》有部分章节描述，并无其他可操作性数据。笔者结合多家曾经合作商业开发商的成功运营经验及参照《建筑电气常用数据》相关数据，积累了一套可行性数据。变电所按如按以下负荷功率密度估算相对比较准确：汽车库25w/m²,地上商业（不分功能）130w/m²，地下餐饮街 250w/m², 地下超市 180w/m²,公寓80w/m²,充电桩7kw/个按实计（以上负荷含空调用电）。本案例根据上述负荷密度计算总安装负荷为26000kw。按照这种计算结果得出的变压器预估容量应该是相对比较合理的，且带有一些前瞻性的预留。笔者曾经主持设计的一个商业体，目前仍然是当地最为繁华的一个商业建筑。地上14万平方米地下4万平方米。这个商业项目是由台湾人投资，甲方比较重视，请了台湾大原设计事务所和日本一家有名的机电顾问公司参与了设计。可能是他们的设计理念和前瞻性比较强，根据他们的估算方法变电所装机容量达到了惊人的24000kw，但是实际运营时却远远达不到这个数据。我曾经和甲方运营部一起调研，在夏天的最热季节的周末，整个shopping mall的最大负荷高峰不到10000kw，也就是整个变电所负载率不到42%。所以合理规划变电所容量非常重要，不但影响初期造价，对以后变电所运营的经济性也非常重要，可以减少不必要的空载损失。

（三）方案阶段变电所位置及变压器数量的确定

变配电所位置设计合理性与建筑节能、电压电缆成本有着直接的关系，尤其在节能角度来说，如设计不合理会导致过多电能损耗，增加建筑电能成本。由于现代大型商业都是寸土寸金，基于建筑商业面积最大化利用考虑，其地下室多为超市、停车场，还会设置部分餐饮和零售区域，能够作为配电用房使用的面积相对较为紧张，需要结合实际情况进行变配电室的合理安排。一方面，变配电室所处位置要深入负荷中心位置，另一方面，变配电室需向邻近较大型用电负荷提供最短供电线路，以提高其节能水平。综上所述，变电所宜分散布置，单个变电所所带区域不宜过大，宜靠近各个电气垂直竖井及大功率设备房。本案例最终和建筑专业确认设置了5座变电所，其中4座商业变电所（3X1600KVA）、1座空调机房及冷冻设备房专用变电所(4X1600KVA)、一座高压KB所。同时根据变压器的数量确定所需变电所面积，3~4台变电所面积通常不得不小于26mx9m，2台及以下变电所面积不得小于15mx9m，开闭所面积约120 m

²左右。地下室变电所梁下净高不得小于3.8m（不含抬高部分）。本案例为一类高层大型综合体，根据变压器总的预估容量，经过和当地供电部门协商，本案最终决定引入4路10kv高压进线（当地一路高压负载容量不大于8000kva）。同时设置一座大型柴油机发电站作为紧急备用电源。

（四）方案阶段强弱电管井的设计

1. 强弱电管井数量的确定。

通常来讲，大型商业建筑的强电管井位置需尽量设置所在区域的负荷中心，并靠近变电所。强电井低压服务辐射半径需控制在50m区域。弱电井应尽量靠近弱电机房，考虑到五类或六类双绞线传输距离不大于90米，所以弱电井服务辐射半径不宜超过40m。如设计均采用光缆布线可以适当加大辐射半径。实际工程设计中，管井的设置还需充分考虑多项影响因素，例如建筑总面积、防火分区的分隔、功能区划分、线路实际分布是否合理等。综上所述，方案阶段宜在每个防火分区考虑各设置一个强电井兼防火分区配电间和一个弱电井，弱电井如遇商业面积紧张也可以两个防火分区交界处共用一个弱电井。一般商业建筑一~三层功能为百货，高层商业百货防火分区面积不得大于4000平方米，四楼以上通常为电影院及餐饮，高层商业餐饮、电影院防火分区面积不得大于3000平方米。也就是说如果按一~三层防火分区设置电气管井的话，四楼以上个别电气管井的配电范围会覆盖两个防火分区，这时需要部分防火分区从竖向配电改到横向配电。商业功能如有大型风洞游乐区或冰雪世界，也可以单独增设电气管井供电，因为一个风洞功率可能会达到1600KW左右。本案例基于上述原则，共设置了九个强弱电井，其中四楼以上有个别防火分区需要干线横向跨区配电。

2. 强弱电管井平面中位置的选择。

由于每层防火分区并不完全对齐，所以管井尽量靠近楼梯电梯等一些上下对齐的建筑体附近，可以最小化减少对商业布局的影响。电气管道井需考虑进出线及检修管理的方便，并应朝向后场或公共走道开门，不得在商铺内开门。同时应远离排烟、热力管道和潮湿的部位。商业强电井通常需要布置有两路强电母线槽、一路大尺寸强电桥架、一路消防桥架、若干计量柜和若干双电源箱，所以强电竖井兼配电间面积不宜小于8 m^2，；商业弱电井通常布置有一路弱电槽盒一路三网槽盒和一路消防槽盒、至少两组弱电交换机箱，所以弱电竖井面积不宜小于4 m^2，。强弱电管井一般以方形为主，有时由于建筑方案及面积限制，可能会出现异形配电间，方案时还需充分考虑的柜体排布及操作检修距离。实际方案布置中，有时还会出现管井兼配电间很难做到上下对齐的现象，碰到这这种情况，我们可以只要求上下管道井对齐即可，配电间在附近的布置的方案。

结束语：

结合上述文章内容所述，大型商业建筑有着较高的综合性与复杂性特点，其用电质量和用电量较高，对用电安全也有着很高的要求，所以，在进行大型商业建筑配电设计时需注意设计的合理性与科学性，要结合实际情况与具体需求，以节能环保降耗为根本设计原则，明确其用电负荷，并做好相应电气设计，如此方能够保证大型商业建筑供配电的稳定性与安全性，提高其经济效益与社会效益。大型商业体涉及的电气内容很多，本文仅从早期的方案配合阶段加以剖析，希望能给刚刚接触商业体的年轻设计师一些启发。

参考文献：

[1]《建筑电气常用数据》 19DX101-1

[2]《商店建筑电气设计规范》 JGJ392-2016