商业综合体的电气经济性设计

近年来随着经济的发展,在城市中兴建了许多大型的商业综合体项目,这些商业综合体项目集商业、娱乐、办公等为一体，总建筑面积一般达到30万平米以上，有的甚至达到一百万平米以上，其变压器的装机容量一般都达到3MVA以上。在这些大型商业综合体项目中电气的成本投资也达到了一个很高的数值，因此建设方在此类项目都比较重视电气设备的成本，因此在保证电气系统及设备安全可靠运行的前提下降低我们电气设备的成本就成了我们在设计师不可忽视的问题，因此在城市综合体电气设计中我们可以考虑从以下几各方面的优化设计来降低成本造价。

一、配电系统方面

1、电气设备机房(包括电气管井)的设置：在综合体的设计中可按照不同的功能划分电气设备机房，这也是机房设置的原则。即应该按照各区域的不同功能进行分类(比如商业功能、办公功能、酒店功能、住宅功能、公寓功能)，各自功能单元应该有各自的电气设备机房，原则上不能混用，除非属于同一物业单元，但系统上应该分开。还可以按照物业管理权属范围来确定电气机房的分属，不同物业权属的电气机房不能混用。电气设备机房应该尽可能深入所服务的负荷区域中心，以减少线路敷设长度，降低能耗，在一定程度上减少电缆的长度。

2、城市综合体项目一般都是属于一类高层综合建筑，因此存在大量一二级负荷。对于消防设备的一二级负荷按照规范都是双回路电源末端加双切箱，但是对于非消防设备的一二级负荷(例如：高层的走道照明，潜污泵、生活泵、普通客梯、扶梯等)是否有必要采用双电源切换甚至末端切换。一般来说在供电电源上已经满足规范了一二级负荷的要求，那么对一二级负荷的末端针对重要程度的不同性采用不同的供电方式，比如一般的一二级负荷可采用树干式或者放射式自变电所引出回路供电，对较重要的一二级负荷(比如生活水泵、潜污泵)可以设总的双电源切换箱然后再通过放射式引至各防火分区或各楼层总的配电箱。

对于车库内的普通照明可以采用单电源，不需要采用双电源末端切换。对于客梯这类重要的负荷设备可以采用末端双电源切换。对于车库的照明做法有很多，这样一来可以一定程度上减少双电源开关的数量、电缆数量及变电所低压出线的数量，相应的减少成本。

3、商业综合体项目一般都是以商业业态为主，商场属于人员密集场所，所以对商场内的照明的供电的安全性就显的尤为重要。商场内的营业厅照明分为一般照明、专用照明、应急照明(包含备用照明)，在供电出现故障时，只要保证应急照明，即可保证商场内人员撤离及商品安全。再进一步保证商场内的一般照明及必要空调通风、交通设备等商场营业必需电力，可使商场正常营业，故商场一般照明的应该也属于比较重要的负荷。但是根据《民规》附录A中“大型商场及超市营业厅的备用照明用电属于一级负荷”，规范只是对商场内的应急照明的负荷等级做了规定，但是对于商场内的一般照明的负荷等级却没有详细规定。《商店建筑设计规范》JGJ48-88第5.3.1条第一款“大型百货商店、商场的营业厅、门厅、公共楼梯和主要通道的照明及事故照明应为一级负荷，自动扶梯和乘客电梯应为二级负荷”.对重要照明的供电方式在《民规》10.7.4 条“重要的照明负荷，宜在负荷末级配电盘采用自动切换电源的方式供电，负荷较大时，可采用两个专用回路各带50%的照明灯具的配电方式。”采用双回路电源末端切换的做法，但是这种方式存在着很多弊病，

(1)增加了自动投切层次，多了一级配电及故障点，相应的投资亦会增加;

(2)由于备供电缆平时不载流，故此方式下的电缆载流量要较两回路分别供电方式的电缆载流量大一倍，相应的变电所中低压配电断路器额定电流亦需增大，又使投资增加。鉴于此，对于商场级类似场所大面积重要照明负荷应推荐采用两回路(或多回路)。

此种供电方式在商业中应用比较广泛，比如在大型shapping mall、超市等二次装修照明中，一般都会采用这种供电方式，可以顺便介绍一下超市内的照明灯具1/3,2/3的设置原则。

对于专用照明可采用普通的供电方式。

4、城市综合体项目体量一般都比较大，用电设备的种类数量比较多，因此在配电系统上应尽量做到可靠、简洁、配电级数少，对于同类型的配电设备尽可能采用树干式配电，对于放射式供电的设备，在下级配电箱的进线开关应尽量选用隔离开关或者负荷开关，这样能更好的让上下级开关在级联保护方面有好的选择性，也减少了断路器的数量。

在现在的设计中很多上下级而且也避免了有些设计师在上下级都采用断路器时上级的断路器的长延时整定值总要比下级断路器的长延时整定值大一级这种做法不但造成断路器的大量使用，而且也很难做保护的选择性，还会造成电缆的不断放大线径。

如图一,在A处采用了断路器，那么B处可以采用隔离器或者隔离开关。对于图二中此类干线式的配电方式，对C处的开关建议还是要采用断路器，防止ATS后的短路电流引起总开关的动作。对于是放射式供电的双电源切换切断还是建议采用隔离开关。从而减少了在断路器和电缆方面的投资。

5、 由于近几年国家在节能方面提出了很多要求，也出台了一些措施，各地方对节能的要求更是复杂多样(例如上海的对公共建筑面积在20000平米以上要实行电量分项计量，要设能耗管理系统并且数据还要上传至市能耗管理系统。江苏省也对大型建筑或者能耗高的建筑要求设置电量分项计量，建筑能耗管理平台)。但是很多的地方对于能耗管理系统却没有这方面的要求，只是对灯具的、设备的效率有一些简单地规定，因此设计之初一定要了解当地对节能方面的系统设置，对于在节能方面没有关于能耗分项计量要求的地域及不需要设能耗管理系统的区域可以不要设能耗管理系统，对于企业内部需要考核的电量计量可在变电所的低压出线设数字计量表作为内部计量考核使用，这样可以减少能耗管理系统的建设投资。

6、商业综合体建筑中负荷容量的计算

商业综合体建筑的用电负荷一般具有如下特点：

①商铺的用电负荷大，一般远大于《全国民用建筑工程设计技术措施》中大型商业120 W/㎡ 的指标，尤其是餐饮的用电负荷更大，而且不同类型(快餐和正餐)、不同饮食文化背景(中餐和西餐)的餐饮差别也很大，就像肯德基、麦当劳一般要求业主提供250KW用电量，400A的进线开关。

② 负荷的不确定性大，因为商业地产往往根据租户的需求，不断调整商铺的性质，使得负荷总在动态变化之中。

③ 目前的规范和技术措施没有对商业项目中不同类别商铺的参数指标进行细化，工程设计中的负荷计算缺少依据，大多数情况只能靠设计人员凭借以往的工程经验或者业主提供的数据进行计算。

针对以上遇到的负荷问题，因此在进行负荷计算前，需要了解该建筑的性质、各层的功能并且与建设方进行良好的沟通，确定各层的业态形式、商铺面积和性质，这是电气负荷计算的基础依据;其次确定商铺内单位面积参数指标，这一点很重要也很复杂，因为规范中没有明确的指标可以参考;而且不同城市的经济发展水平不均衡，用电指标也不同，即便在同一城市，不同区域的消费群体也有差异。最后在进行负荷计算时合理选用设备的需要细数，在商业项目中，很多出租商铺、餐饮的用电的用电量都是根据估算预留，因此电表箱的设备安装容量一般都偏大，在进行电流计算时要选择合适的需要系数，这样以来可以减小出线开关的电流整定值从而减小电缆的线径。以下某开发商根据以往的实际运行的项目经验提供的需要系数参考值。商铺用电：0.7~0.8，超市用电： 0.7~0.8，百货用电：0.65~0.75 影院用电：0.6~0.7，餐饮用电0.5~0.6。

合理的计算容量也是正确选择择变压器的的容量的基础，从而不至于把变压器的容量选择得过大，而造成在前期变压器投资上的浪费以及在后期实际运行中变压器的空载率过高的浪费。选用合理的供电方案，尽量使变压器负荷率处于最佳。大型商业综合体由于其业态及招商的不确定性，会对用电负荷容量带来很大的影响。不同的商业业态，其电负荷容量需求也是截然不同的，因此电气设计应同商业策划紧密协作，详细了解业态分布，并调研同类建筑的用电负荷指标。除了满足现阶段的业态的用电需求，尚应具有一定的前瞻性，为商业业态用电负荷预留一定的发展余地。因此商业用变压器的负荷率不宜过高。(在万达的施工图设计任务书中要求单台变压器负荷率一般为65%~80%)。

二、电线电缆的选用

在大型商业综合体电气设备的成本中，电线电缆的比例几乎占到了电气设备投资的30%~40%左右。因此合理的选择电线电缆的绝缘类型以及电线电缆的线径对降低造价起着很重要的作用。对于电缆的选择我们目前依据的规范GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》、JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》，对于上海的项目还可以依据上海地方规范《民用建筑电线电缆防火设计规程》中的相关条文。按照《电力工程电缆设计规范》第3.4.7条“在人员密集的公共设施，以及由低毒阻燃性防火要求的场所，可选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的绝缘电缆”，《民用建筑电气设计规范》第7.4.1.2条“对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线”;考虑到商业综合体项目属于人员密集场所，因此在设计时电线电缆可按照无卤低烟阻燃型设计(消防设备选用无卤低烟阻燃耐火型)。但是对于电线电缆的阻燃级别的却有着不同的考虑，由于目前的国家规范对电线电缆的阻燃级别没有明确的要求。因此在阻燃级别的选择上就有着选择的余地。 上海项目应当严格按照上海地方规范《民用建筑电线电缆防火设计规程》中的条文对于电线电缆的阻燃级别有明确的条文可供参考。但是对非上海项目在设计之初可以跟业主沟通，咨询项目所在地消防部门、施工图审图机构，在当地没有规定、不违反规范的情况下，为了降低成本可以适当降低电线电缆的阻燃级别，可以选择C级甚至D级的电线电缆。在有些非上海可以在与当地相关部门沟通后也可采用类似上海的做法，这两种做法都可以降低电线电缆的成本。

三、电气设备的选型

说到电气设计就不可避免的要说到电气设计中的设备选型问题。由于现在电气专业的设备选型越来越多，新的电气产品也是不断涌现，因此在设计时合理的选择电气型号，在保证安全可靠的情况下尽量选用经济型电器产品，减少建设方在电气设备方面的投资。

1、变电所低压出线开关短路分段能力的选择：

由于商业综合体项目变压器的总装机容量都比较大，因此变压器的数量都很多，而变压器容量一般是根据功能区域划分来计算的，因此每台变压器的容量并不会完全相同，所以在选择变电所低压出线开关的时候时应该依据不同的变压器容量来选择不同的短路分断能力的断路器，而不要千篇一律的都是根据最大的变压器容量来选择相同分断能力的断路器。

2、浪涌保护器的选择

根据现行的国家规范《建筑物防雷设计规范》以及《建筑物电子信息系统防雷设计规范》中的相关条文的规定，“户外线路在进入建筑处即LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区交界处应设置Ⅰ类实验或Ⅱ类实验的浪涌保护器作为第一级保护;在配电线路分配电箱、电子设备机房配电箱等后续防护区交界处可设置Ⅱ类或Ⅲ类实验的浪涌保护器作为后续保护”，因此合理选择浪涌保护器的设置位置及防护级数不仅仅关系到对设备的安全防护也关系到经济性。如果在设计时仅仅为了能使得设计图纸安全通过施工图审查而把大多数的配电箱内都设置浪涌保护器，显然是个不可取的做法。

在设计时可以在满足规范的要求的前提下，根据设备的重要性设置相应的浪涌保护器。在一些必须设置浪涌保护器的地方比如变压器的低压母线上、屋面上的设备必须设置的地方设置一级浪涌保护，对于后续的一些重要的电气机房比如消防控制室、电信机房、弱电设备机房、电梯机房、自动扶梯配电箱等地方可以设置二级浪涌保护。对于一些普通分配电箱从降低成投资的角度来讲，如果建设方或者项目所在的地方没有特殊的规定可以不设。

3、电动机保护机设备的选择

在商业综合体项目中一般会有大量的电动机，在电动机的控制保护方面传统的模式是采用断路器+接触器+热继电器的形式，近几年出现了越来越多的了电动机保护器设备(例如KBO)，它集成了传统保护的所有功能，有的设备还增加了一些辅助功能控制功能，比如增加一些智能控制模块，能单独组网实现对电动机的联网控制检测功能。选用电动机不保护器在设备选型是轻松了，但是就经济性而言传统保护模式在造价上肯定比电动机保护期有优势，尤其是对一些配备智能保护模块的电动机保护器，从目前的市场报价来看一台智能模块的价格与一台电动机保护器的价格相当。鉴于此在设计时尽可能采用传统的电动机保护方式，即便采用电动机保护器也要尽量不用智能模块[智能模块可以在设备价格下降后，适当选用]。

4、节能控制设备的选用

近几年节能的问题越来越多的被关注，跟节能相关的节能系统、设备应运而生，在商业综合体项目中空调系统的用电量是很巨大的，因此针对空调系统的的节能设备也是比较多的(例如制冷机组模糊控制系统)。这类系统跟传统的控制系统在前期的投资成本上会高很多，但是运行成本的节约可能在短时间内体现不出来，而且一般这类系统的控制还要空调设备配备相应的变频设备，因此在选用这类控制设备的时候一定要谨慎，毕竟关系到业主前期的成本投入。对建设方的某些部门来说可能更注重的是在前期的投入，因此在选用此类系统是一定要在前期跟业主充分沟通，让业主充分了解此类系统的功能以及可能的投资，一定要在征得业主同意的前提下才能设计此系统。要不然可能会出现好心办坏事。

5、谐波治理设备的选择 ：

谐波是个老话题，谐波一直是存在只是以前关注的比较少。但是近几年大量一些非线性设备的使用增多，谐波治理才被人关注。大型商业综合体中大量使用非线性的负载设备，如变频器、UPS、电梯、LED光源等，这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种谐波污染会对电网和用户产生严重的危害。比如：

(1)交流发电机、变压器、电动机、线路等增加损耗;

(2)电容器、电缆绝缘损坏;

(3)电子计算机失控，电子设备误触发;

(4)继电保护误动作或误动;

(5)感应型电表计量不准确;

(6)电力系统干扰通信线路。谐波电流在中性线上的存在，使中性线产生过电流发热，甚至烧断，成为起火点。

随着谐波问题的日益严重，谐波治理成为一个新的课题，摆在每个参与配电网设计和运行人员面前。目前现行国家规范GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》中对电网公共连接点的谐波电压、谐波电流的限值做了规定。由于谐波电流、谐波电压的随机叠加计算繁杂，在工程设计阶段谐波的预测算及其困难，因此在设计阶段如果想确定出注入电网的谐波电压、电流是否满足是不可能，只有在工程实际使用中通过仪器来测量，因此在前期滤波设备的是否设置就关系到了业主的投资成本问题，鉴于此在设计时可以先于当地供电部门沟通。

如果供电部门对谐波的治理没有特别要求那么在设计时可以不设滤波设备，但是可以考虑预留以后安装滤波设备的空间。为以后的谐波治理预留条件。

另外可以在设计阶段采取一些辅助手段来抑制谐波，比如对于采用变频设备的配电系统可串接电抗器、在变电所功率因数补偿器中串接电抗器。

四、对目前设计中一些做法的的思考

商业综合体设计是一个复杂的工程牵涉到多专业多方面的的东西，由于涉及的内容多了以及对规范理解的不同，因此对设计中的在一些小得细节的设计上都有着不同的见解及做法，以下就设计中碰到的两点做法谈一点看法。

1、对防火卷帘门两侧火灾探测器的设置

在商业建筑中，为了保证商业平面的完整性，对防火分区的分割等一般会采用大量的防火卷帘。但是对防火卷帘两侧的火灾探测器的设置在设计中就显得比较混乱。在目前看到的一些设计中，有的在防火卷帘两侧各设一个专用探测器，有的在所有防火卷帘两侧各设一组专用感烟感温组合探测器。根据《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.8.2及6.3.8.3，中用于疏散通道上的防火卷帘分两步动作，用作防火分区分割的防火卷帘应该采用一步降到低的方式。也就是说如果只是用于防火分区分隔的防火卷帘只要在两侧设置一个专用感烟(或感温)探测器即可。至于防火卷帘是用来做防火分区分隔还是用来疏散通道上用来疏散的问题，经过咨询建筑专业得知就目前建筑上已经不允许用防火卷帘来作为疏散通道。因此就我们目前设计来说防火卷帘基本上都是用来作为防火分区分割隔的，因此在两侧只需设一个专用探测器即可，发生火灾时一步降到底即可。

2、剩余电流报警系统的设置：

根据目前现行的规范《高层建筑设计防火规范》、《民用建筑电气设计规范》、《低压配电设计规范》的有关条文，商业综合体项目都属于宜设剩余电流报系统 的建筑

1、本规程规定的特级、一级建筑

2、电影院、剧场、公共娱乐场所等人员密集场所

规范对于剩余电流检测点的设置位置及保护级数却没有详细的规定。

在设计中为了安全起见一般都会设计剩余电流报警系统。但是规范对于检测点的位置及保护级数。

五、对某商业综合体项目优化前后的一些对比

某商业综合体项目在设备采购招标阶段预算的时候出现了整个项目的电气设备成本(不含变电所设备)比同行业类似项目的成本高出很多，业主对项目的电气设计提出了优化要求，我们针对此项目进行了认真的分析和梳理，然后对此项目提出了以下几点优化建议

① 取消处变电所低压出线以外的所有配电箱内的数字仪表及对应的电流互感器，对于出租商铺采用预付费电表， 出售商铺的电表由电业提供。

②取消一些非重要场所配电箱内的浪涌保护器，尤其是针对一些二级配电的配电箱内上下级都加浪涌保护器的情况

③取消所有电动机的智能保护模块，仅采用电动机保护器，电动机的自动控制由BA系统提供。

④取消了空调制冷机房的的的智能模糊控制系统，统一由BA系统控制。在这个系统上我们经过咨询设备厂商做过对比，智能控制器系统的设备成本比常规BA控制系统的成本要高出20%左右。

⑤所有的电缆电线的绝缘阻燃级别均改为C级。这条还是要强调一下如果是上海项目，要严格按照上海《民用建筑电线电缆防火设计规程》执行。如果是外地项目要和当地的审图机构及消防部门协商确定，在不违反当地规范的情况下，适当降低标准，以节约工程造价。

⑥对于一些上下级均采用断路器的情况进行了调整，下级改为断路器，上级整定值减小，这样相应电缆线径减小。我们对市场上2013年上半年电缆报价情况做了统计如下表(以WDZC-YJY-0.6/1KV为例)：

经济型对比

从以上两个表可以看出线径比较大的电缆每降低一个级别，节省的费用是比较大，为此做过一个比较针对此项目一些主干电缆调整后做了计算节省的费用在两百多万。

⑦对出租商铺的电表箱在计算电流时的需要系数进行修整，根据类似项目业主提供的实际需要系数，把原来设计中大量需要系数为1的配电箱重新进行了计算。在此基础上配电电缆也相应进行了调整

在经过以上修改调整后的，根据业主成本部提供的数据光电缆一项的费用就降低了40%多，整个项目的电气造价比最初降低了30%。

六、结束语

商业综合体的各种配电系统、各种计量方式复杂多样千变万化，每一种系统都有它的优缺点，所以这就要求我们在设计之初应该尽量多了解业主意图、了解项目情况，多找类似项目的一些实际运行数值;多考虑商业项目的一些特点比如二次装修、业主招商可能会带来的修改;尽量做到配电系统安全可靠、简洁明了，让建设方的投资更少。

商业综合体是一个庞大复杂的工程，电气专业作为配套服务的专业，在商业综合体建筑的设计中定位更加突出，要求我们设计人员从整体出发，完整把握掌控整个项目，对整个项目的电气系统要有明确的思路，只有这样在设计过程中才不会出现大的偏差。只有这样才能做好城市综合体的电气设计。