天津君隆廣場電氣設(shè)計

劉 偉 / 王東林（天津市建筑設(shè)計院，天津 300074）

1 概述

本工程位于天津市中心，屬一類高層建筑，地上最高38層，地下2層，建筑高度150m，總建筑面積17萬m2。地下層為汽車庫、設(shè)備用房和戰(zhàn)時人防物資庫等。1!5層為裙房，其中1、2層為商業(yè)精品店區(qū)，3!5層為辦公室、交易大廳、酒店宴會廳及游泳池等。首層以上三棟高層分別為A,B,C座，A座7!20層為威斯汀五星級酒店，22!38層為酒店式公寓；B座為甲級寫字樓；C座為天津人才港自用辦公樓。整個工程于2005年1月開工建設(shè)，2009年竣工驗收并投入使用，獲得2010年度天津市“海河杯”優(yōu)秀勘察設(shè)計二等獎；獲2011年度全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計行業(yè)獎——建筑工程設(shè)計二等獎。

對于按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)所做的常規(guī)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，本文將不再一一贅述，主要側(cè)重于對超大建筑群的多業(yè)態(tài)、多業(yè)主及管理公司的特殊要求和節(jié)能控制等方面的內(nèi)容進(jìn)行探討。

2 負(fù)荷分級

電力負(fù)荷分級的準(zhǔn)確劃分，對確定供配電系統(tǒng)、應(yīng)急電源及備用電源等至關(guān)重要。除按照《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008、《辦公建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ67-2006等規(guī)范確定負(fù)荷等級外，尚需考慮酒店管理公司等部門的特殊需要。一些用電負(fù)荷，如：總統(tǒng)套房、高級商務(wù)層、客房走廊、客用公共區(qū)域、各會議室、宴會廳、首層大堂、廚房及地下層廚房配菜區(qū)、設(shè)備維修區(qū)、冷庫、給水泵房、洗衣房等，通常是按照一級負(fù)荷供電，并由柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。對于商業(yè)精品街、寫字樓及公寓的公共走廊照明和人才港的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、重要辦公室、會議室等處的用電負(fù)荷均按一級負(fù)荷供電。

3 供配電系統(tǒng)

對于大型超高層建筑群，一般都是功能復(fù)雜，業(yè)態(tài)較多且產(chǎn)權(quán)歸屬不同。這直接影響到建筑物供配電系統(tǒng)的確定。

3.1 供電電源及電壓等級

按照《天津電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》及其他相關(guān)管理規(guī)定：單一產(chǎn)權(quán)單位的用電量超過4000kVA就需要采用35kV電源供電，在中心城區(qū)可 采 用220/35/10kV、35/10kV、35/0.4kV 或10/0.4kV二至三個變壓層次。

本工程有酒店、出租辦公、人才港自用辦公樓、公寓等不同業(yè)態(tài)，在建設(shè)初期已將各業(yè)態(tài)產(chǎn)權(quán)劃分清晰，即：將酒店、人才港自用辦公樓及其他區(qū)域（包括：商業(yè)、寫字樓及公寓等）劃分為三個產(chǎn)權(quán)單位。每個產(chǎn)權(quán)單位獨立運營管理，在地下1層位于各自的產(chǎn)權(quán)管理區(qū)域內(nèi)設(shè)置變電站，分別從電力開閉站引高壓電源并單獨計量。

本工程的總用電量為17100kVA，其中，酒店用電量為5000kVA；人才港自用辦公樓用電量為3200 kVA；其他區(qū)域用電量為8900 kVA。依據(jù)電力公司的相關(guān)規(guī)定，在本工程的地下1層設(shè)置一處35kV開閉站為三個獨立產(chǎn)權(quán)單位供電，均采用35kV電源。

通常35kV供電系統(tǒng)存在著35/10/0.4kV和35/0.4kV兩種不同供電電壓等級的選擇，需要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來確定。對于本工程而言，只有商業(yè)、寫字樓及公寓這個區(qū)域用電量較大，而公寓是需要單獨設(shè)置變電站的，剩余部分為一個變電站。因此，合理的供電電壓等級只能是35/0.4kV一種。

3.2 開閉站和變電站的設(shè)置

本工程的開閉站和變電站均設(shè)置在地下1層，其中變電站獨立設(shè)置于各產(chǎn)權(quán)管理區(qū)域內(nèi)，包括高低壓間、變壓器間和值班、備件間等。各區(qū)域低壓干線供電距離均不超過150m。

（1） 35kV開閉站

35kV開閉站為電力部門管理，設(shè)置在地下1層靠近外墻一側(cè)，并有方便進(jìn)出室外的通道。35kV電纜進(jìn)線間與35kV開閉站單獨隔開，如圖1所示。

圖1 35kV開閉站平面布置示意圖

（2） 35/0.4kV酒店變電站

設(shè)置在地下1層A座酒店區(qū)域內(nèi)，由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在變電站內(nèi)設(shè)2臺35/0.4kV干式變壓器 ,每臺容量為2500kVA。

（3） 35/0.4kV人才港變電站

設(shè)置在地下1層C座人才港區(qū)域內(nèi)，由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在變電站內(nèi)設(shè)2臺35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1600kVA。

（4） 其他區(qū)域的35/0.4kV變電站

設(shè)置在地下1層B座商業(yè)及寫字樓區(qū)域內(nèi)，作為商業(yè)、寫字樓、地下室及公寓的主變電站。由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在主變電站內(nèi)設(shè)4臺35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1600kVA。主要為商業(yè)、寫字樓及地下室區(qū)域供電。

由于公寓部分位于建筑物的100m!150m高度范圍內(nèi)，如果將公寓用變電站設(shè)于公寓下方的避難層，供電距離和線路壓降及損耗都會較小，但對下部的酒店客房及上部公寓會產(chǎn)生諸如振動、噪聲及電磁等影響。在供電距離和線路保護(hù)能滿足要求的情況下，將公寓變電站設(shè)于地下1層A座公寓區(qū)域作為副站更能滿足使用方的要求。因此，從B座商業(yè)及寫字樓區(qū)域內(nèi)的35/0.4kV主變電站引兩路35kV電源至35/0.4kV公寓變電站，在站內(nèi)設(shè)2臺公寓用的35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1250kVA。如圖2所示。

3.3 35kV高壓配電系統(tǒng)

根據(jù)本工程的負(fù)荷等級和供電電源、電壓以及天津市電力部門的相關(guān)規(guī)定，由市政兩座220kV變電站分別引一路35kV供電線路至本工程地下1層的35kV開閉站。開閉站內(nèi)35kV單母線分段，設(shè)置母聯(lián)（手動）開關(guān)。兩路35kV電源同時工作，互為備用。每一路電源均可滿足本工程的全部供電負(fù)荷需求，如圖3所示。

各產(chǎn)權(quán)管理區(qū)域內(nèi)的35/0.4kV變電站，其高壓系統(tǒng)為單母線分段供電，設(shè)置母聯(lián)開關(guān)（如圖2）。高壓柜內(nèi)設(shè)計算機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置：進(jìn)線采用過流、速斷、零序保護(hù)，聯(lián)絡(luò)采用過流、速斷保護(hù)；出線采用過流、速斷、零序；變壓器采用過流、速斷保護(hù)及高溫報警，超溫跳閘保護(hù)等。

3.4 0.4kV低壓配電系統(tǒng)

各產(chǎn)權(quán)管理區(qū)域內(nèi)的35/0.4kV變電站，其0.4kV低壓側(cè)采用單母線分段，設(shè)母聯(lián)開關(guān)，裝設(shè)自投自復(fù)/自投手復(fù)/自投停用三種狀態(tài)的位置選擇開關(guān)。當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可保障一、二級負(fù)荷及主要經(jīng)營區(qū)域的用電。變壓器低壓側(cè)電源主開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的2個開關(guān)。

3.5 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)僅對各35/0.4kV變電站的電力運行情況進(jìn)行綜合監(jiān)測，配置專用后臺主機(jī)。系統(tǒng)包括：35kV計算機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置、直流屏電源監(jiān)測、變壓器測溫裝置和0.4kV低壓側(cè)各回路多功能儀表監(jiān)測裝置等。實時采集這些電氣設(shè)備的模擬量（電壓、電流、功率、頻率、諧波、功率因數(shù)等）和開關(guān)量（斷路器及隔離開關(guān)位置信號、設(shè)備運行狀態(tài)和繼電保護(hù)信號等），并將這些數(shù)據(jù)實時處理后送至后臺主機(jī)。本工程中的35kV開閉站和各35/0.4kV變電站均不設(shè)變電站遙控功能。

由于在35/0.4kV變電站的35kV高壓側(cè)設(shè)有計量和帶通訊接口的多功能儀表，在0.4kV低壓饋電回路設(shè)置有帶通訊接口的多功能儀表，基本實現(xiàn)了對照明插座、空調(diào)用電、動力用電和特殊用電的分項計量，其計量精度不低于1.0級。商業(yè)和餐飲等不同業(yè)態(tài)采用可預(yù)付費網(wǎng)絡(luò)式電表。

3.6 應(yīng)急及備用電源

在變電站、消防控制室、弱電機(jī)房、消防水泵房等重要場所設(shè)置保證正常工作的應(yīng)急照明，采用應(yīng)急時能迅速點亮的光源。在共享空間、疏散走道及出屋面處、樓梯間及其前室、電梯間及其前室、安全出口等處設(shè)置應(yīng)急照明及疏散照明，并確保這些區(qū)域地面最低水平照度不低于5lx。每個防火分區(qū)的應(yīng)急照明均由應(yīng)急電源裝置（EPS）供電。

消防、安防、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等重要的弱電設(shè)備均由兩路電源保證供電。由于這些設(shè)備的位置較分散，因此，在這些設(shè)備的機(jī)房裝設(shè)不同容量的UPS電源，滿足其供電要求。

對于酒店區(qū)域有特殊需要的用電負(fù)荷，按照酒店管理公司的要求，除采用兩路電源供電外，在地下1層A座酒店區(qū)域內(nèi)還設(shè)置一臺1500kW的柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。當(dāng)兩路35kV電源均斷電時，經(jīng)發(fā)電機(jī)組自動啟動裝置確認(rèn)后，在30s內(nèi)通過低壓應(yīng)急母線段進(jìn)行供電。

4 照明

4.1 照度標(biāo)準(zhǔn)

本工程中的商業(yè)、寫字樓、地下層、公寓等處的照明照度值均滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004的要求，但酒店的一些重要區(qū)域的照明照度值與之有所不同，見表1。

表1 照度標(biāo)準(zhǔn)對比表（lx）

在設(shè)計期間，通常酒店管理公司介入工程較晚，為保證最終使用效果，首先按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004進(jìn)行設(shè)計，并預(yù)留出足夠的用電量。在酒店管理公司提出具體的照度標(biāo)準(zhǔn)要求時，可以較容易滿足。

4.2 照明控制

在本工程的公共區(qū)域（如：大堂、商業(yè)公共區(qū)域、室外景觀、停車場等）和一些重要房間（如：宴會廳、會議室、一些特殊辦公室等）設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。樓梯間的照明采用帶感光探頭的手動或聲控延時照明開關(guān)進(jìn)行控制。辦公室照明燈具采用臨窗區(qū)域與其他區(qū)域分組布置方式，通過分組控制實現(xiàn)自然采光和節(jié)能的目的。會議室設(shè)定多種會議場景模式，滿足會議的不同要求。

智能照明控制系統(tǒng)按照一般照明、應(yīng)急照明、景觀照明和特殊照明等劃分為不同的子網(wǎng)，通過程序設(shè)定照明燈具的開、關(guān)或調(diào)光模式，并與消防系統(tǒng)和安防系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動控制。

室外建筑物立面照明和地面綠化景觀照明，采用感光探頭自動控制、程序控制和人工控制相結(jié)合的方式，在滿足使用功能的前提下實現(xiàn)最大限度地節(jié)能。

酒店設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)，按照公共區(qū)照明、餐廳照明和宴會廳照明劃分為不同子網(wǎng)，對公共區(qū)、大堂、餐廳、宴會廳等處設(shè)置場景控制及調(diào)光控制模式。特別是公共衛(wèi)生間內(nèi)照明燈具也采用調(diào)光控制模式，用于避免出現(xiàn)和周圍環(huán)境照明效果不協(xié)調(diào)的情況。酒店的調(diào)光及場景控制均由程序自動設(shè)定完成，實現(xiàn)照明效果與節(jié)能的統(tǒng)一。

在酒店客房內(nèi)設(shè)置酒店客房一體化照明控制箱，通過“以弱控強”實現(xiàn)一鍵開燈和關(guān)燈。對房間內(nèi)各種插座、照明燈具等進(jìn)行細(xì)化控制，并具有空調(diào)系統(tǒng)在無人時低速送風(fēng)運行的功能。這種一體化控制箱與采用智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成的控制箱相比，尺寸小、控制更精細(xì)化，更準(zhǔn)確，如圖4所示。

5 防雷接地及安全措施

本工程為二類防雷建筑物。在屋頂裝設(shè)有避雷帶和10m×10m的避雷網(wǎng)格,突出建筑物的設(shè)備設(shè)避雷裝置, 利用建筑物柱內(nèi)主筋做防雷引下線，并與建筑物共用接地網(wǎng)連接。同時，采取了防側(cè)擊雷和防雷擊電磁脈沖的相應(yīng)措施。

本工程利用建筑物基礎(chǔ)底板鋼筋網(wǎng)及樁內(nèi)主筋構(gòu)成共用接地網(wǎng)。低壓配

6 制冷機(jī)房節(jié)能控制

電系統(tǒng)接地形式采用TN-S系統(tǒng)，所有插座回路和手持式及移動式用電設(shè)備均設(shè)置剩余電流動作保護(hù)裝置。在公寓、酒店等處衛(wèi)生間進(jìn)行輔助等電位聯(lián)結(jié)。

本工程的制冷機(jī)房分為4處，均采用電制冷，分別為酒店、人才港、公寓及商業(yè)、寫字樓等區(qū)域服務(wù)。

制冷機(jī)房的空調(diào)控制方式通常有3種：建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制器（DDC）控制、冷水機(jī)組群控和中央空調(diào)變流量控制。

通過DDC實現(xiàn)對制冷機(jī)房空調(diào)設(shè)備的控制，可與樓內(nèi)的DDC控制構(gòu)成一套完整的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS），優(yōu)點是有利于建筑物空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)的整體協(xié)調(diào)和監(jiān)控，不足是DDC控制策略顯單一，滿足不了制冷機(jī)房多變量的監(jiān)控要求。

圖4 酒店客房控制系統(tǒng)

通過冷水機(jī)組的管理控制模塊實現(xiàn)制冷機(jī)房空調(diào)設(shè)備的群控，優(yōu)點是以機(jī)組為核心的控制策略有利于提高機(jī)組的COP值和機(jī)組運行的安全性；不足是與建筑物其他區(qū)域的空調(diào)設(shè)備協(xié)調(diào)監(jiān)控能力欠缺。

中央空調(diào)變流量控制系統(tǒng)基于模糊控制和優(yōu)化控制等理論，通過對空調(diào)系統(tǒng)運行參數(shù)的采集與分析，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)，滿足其時變性和動態(tài)性的要求，實現(xiàn)變負(fù)荷工況下整個系統(tǒng)的性能最優(yōu)化，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。其不足就是降低能耗的同時，機(jī)組COP值未必能保證較高，系統(tǒng)的變流量對制冷機(jī)組的安全也提出了較高的要求，與DDC通信的問題也需要很好地協(xié)調(diào)解決。

根據(jù)本工程具體情況，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)及節(jié)能效果的分析比較，在4個制冷機(jī)房采用了中央空調(diào)變流量控制系統(tǒng)。并采取了保證變流量工況下空調(diào)主機(jī)安全運行以及防止系統(tǒng)冷熱不均、喘振等的有效措施。同時，解決了與樓內(nèi)BAS通信的問題，達(dá)到信息共享的目的。經(jīng)過近2年的運行，目前，測得的系統(tǒng)節(jié)能率在30%左右。

7 消防自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)

本工程的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的保護(hù)對象為特級。在地下1層A座酒店區(qū)域內(nèi)設(shè)置消防控制中心，在C座人才港和B座商業(yè)及寫字樓區(qū)域內(nèi)設(shè)置消防控制室，分別負(fù)責(zé)酒店、人才港和商業(yè)及寫字樓的消防系統(tǒng)。在酒店的消防控制中心設(shè)置的消防主機(jī)為上位機(jī),與另兩處消防控制室的消防主機(jī)通過聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息共享。在消防控制中心（室）設(shè)置消防火災(zāi)自動報警主機(jī)及聯(lián)動控制設(shè)備、消防電話、消防廣播和不間斷電源等。

除按照規(guī)范要求設(shè)置感溫和感煙探測器外，對一些特殊部位采取了其他報警方式，如：高度超過12m的酒店大堂，設(shè)置了吸氣式火災(zāi)探測器；酒店客房內(nèi)配置了具有蜂鳴器功能的感煙探測器，并保證到達(dá)床頭位置的報警音量不小于80dB；在廚房設(shè)置氣體探測器和安素食人魚廚房灶臺滅火系統(tǒng)，并將報警動作信號傳至火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

8 結(jié)束語

由于大型建筑群業(yè)態(tài)較多且產(chǎn)權(quán)歸屬不同，對供配電系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)以及弱電系統(tǒng)都會產(chǎn)生影響。建筑物使用性質(zhì)和產(chǎn)權(quán)單位不同，會直接造成供電電源、電壓等級及計費方式等的不同，電氣系統(tǒng)的投資造價也會不同。消防報警及弱電系統(tǒng)在滿足不同業(yè)態(tài)及產(chǎn)權(quán)單位要求的同時，還應(yīng)考慮信息共享和災(zāi)難發(fā)生時的綜合協(xié)調(diào)指揮的實現(xiàn)。如：消防控制室的設(shè)置，就要有集中的消防控制中心，便于在火災(zāi)時的統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。

對于酒店電氣設(shè)計影響最大的就是酒店管理公司的各種要求，從負(fù)荷等級的劃分到客房布置，從照明控制到備用電源的保證，等等。在設(shè)計時要有包容性，要對這些要求進(jìn)行甄別和分析，通過不同方式來實現(xiàn)。

在大型建筑群中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，既有不同系統(tǒng)和不同業(yè)態(tài)的節(jié)能，也有局部節(jié)能和公共部位的統(tǒng)一節(jié)能，但最終是要實現(xiàn)建筑物群的綜合節(jié)能。

[1] 中國東北建筑設(shè)計研究院. JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 [S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[2] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院. 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—電氣[S]. 北京：中國計劃出版社，2009.