王志翔

(中衡設計集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

大型商業(yè)購物中心電氣設計重點、難點探析

王志翔

(中衡設計集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

大型商業(yè)購物中心具有業(yè)態(tài)繁多、人員密集、內部結構復雜、建筑規(guī)模大等特點，以以往項目中碰到的一些重點、難點問題(如商鋪末端的配電容量、配電干線容量、變壓器裝機容量、發(fā)電機選擇、電氣火災防護、應急照明等)為例，研究分析以往的數據作法，力求找到一些經驗性的總結，以幫助提升同類建筑的設計水平。

大型購物中心 電氣設計重點難點 電氣火災防護 應急照明

0 引言

隨著中國近年的大規(guī)模開發(fā)以及城市化進程，各地大型商業(yè)購物中心如雨后春筍般聳立起來。購物中心是一種使各類業(yè)態(tài)(如零售商店、超級市場以及功能各異的餐飲、文化、娛樂、金融等服務設施)聚集在一起的商業(yè)綜合體。不同于傳統(tǒng)的百貨商場，大型商業(yè)購物中心通常規(guī)模大、業(yè)態(tài)多、內部結構復雜，因而電氣設計復雜程度更高、難度更大。本文將從以往設計過程中碰到的幾個難點問題(如商鋪末端配電容量、商業(yè)配電干線容量需要系數及變壓器裝機容量指標、備用發(fā)電機電源選取、電氣火災防護、應急照明等幾個方面)作一些探討研究。

1 商鋪末端配電容量標準

按商鋪配電系統(tǒng)的結構，商鋪末端配電大致可以分為變電所、配電干線、商鋪末端配電三個部分，本節(jié)介紹商鋪末端配電。

國內相關標準并未對各商業(yè)業(yè)態(tài)的用電容量有一個明確的標準，而商鋪招商時租戶所需求的用電量又遠大于實際的用電量，因此需要很好地把握商鋪招商需求與投資成本之間的平衡點，這往往取決于設計人員的經驗。

筆者整理了之前某商業(yè)項目的設計需求資料，并到該項目現(xiàn)場實際測量了已在運營中的各商鋪的用電數據，將招商需求與實測用電量進行對比，結果如表1所示。

表1 某夢樂城商鋪用電數據

注：1.本表實測時間為周六、日中午，為該商業(yè)最繁忙、用電量最大的時間段，基本能代表最大負荷。2.本表用電量不含空調前端即冷熱源機房的用電，但包含空調末端如風機盤管的用電量。

從表1的對比數據可以看出，參照招商要求，建議零售商業(yè)配電按照120W/m2，一般服務按150W/m2，餐飲按照300～400W/m2，此配置標準可以滿足大多數租戶提出的招商需求(個別西式快餐如漢堡王、肯德基、麥當勞等，按以往數據，電量需求大，可增加至500～600W/m2或按實際招商電量)。從實測用電量來看，比上面的標準低很多，如果從商鋪末端配電到配電干線甚至變電所裝機容量都按照招商需求，勢必大幅增加成本造價，而變壓器負載率又很低。二者的平衡方式就是商鋪末端配電系統(tǒng)仍按照招商標準，配電干線及變壓器負載計算選取適當的需要系數，需要系數的確定將在下一章節(jié)討論。

筆者匯總了某一項目的商鋪設計電量標準(如表2所示)，供廣大同行參考。

表2 某商業(yè)中心項目各商業(yè)業(yè)態(tài)配電標準

說明：1.以上標準不包含集中空調的前端設備用電，含空調末端用電。2.百貨、零售商店/專業(yè)店，當位于首層和二層時，可以提高到80W/m2。3.溜冰場需在制冰區(qū)額外預留700～800kW制冰用電量，或根據提資要求。

2 商業(yè)配電干線需要系數及變壓器容量的確定

商業(yè)配電干線通常承載多個樓層的商鋪用電，如果按照末端的配電容量，則干線導體及開關設備的選擇都會隨之增大，導致造價高、經濟性差。

參看表1～2的實測用電數據，發(fā)現(xiàn)實際用電量遠小于設計標準，即需要系數都很小。按照配電設計原則，干線的負荷計算應考慮需要系數，但查閱配電設計手冊、技術措施乃至相關規(guī)范，均未對商業(yè)的需要系數做出規(guī)定，如何取值就成為設計的難點。

如果參照實測需要系數，以需要系數0.5 為起點值，加入0.6、0.7，同時假定零售服務業(yè)與餐飲的比例為6∶4，對干線負荷做個計算比較，其計算結果如表3。

表3 商業(yè)干線負荷計算

注：此表電量數據未包含集中空調冷水機組等前端設備。

干線的計算初步確定后，進一步討論變壓器容量標準的確定。假定整個項目的商業(yè)出租區(qū)域占總建筑面積的70%，其他后勤公共區(qū)域占30%。通常商業(yè)空調前端按50W/m2考慮，后勤負荷密度按30W/m2考慮(以上已考慮需要系數)。變壓器容量計算如表4。

表4 變壓器容量標準計算

注：1.變壓器負荷密度(W/m2)=[(商業(yè)+空調)×0.7+后勤×0.3)]×同時系數。2.功率因數取值0.95(補償后)。

通過表4的計算比較，干線的需要系數在0.5以上均能滿足商鋪容量配電要求。不同的是，取值0.5時，干線容量的裕度較小，靈活度不足，當商業(yè)業(yè)態(tài)調整時，需要更換母線或者增加電纜；取值0.6/0.7時，干線容量的裕度較大，當業(yè)態(tài)調整時，只需要更換樓層插接箱或者總開關，投資相應增加。

此外，變壓器裝機容量的指標也對應較寬的范圍。參照《全國民用建筑工程設計技術措施-電氣》(2007版)，其表2.7.6變壓器容量指標中，一般商業(yè)60～120VA/m2，大中型商業(yè)90～180VA/ m2。結合表4的計算結果，對一般商業(yè)建筑，變壓器裝機容量按130VA/m2配置，能滿足大多數的需求。

總之，商業(yè)末端配電通常按零售商業(yè)120W/m2，一般服務按150W/m2，餐飲按照300～400W/m2，干線需要系數一般取值0.6，對應變壓器裝置指標約130VA/m2，這些指標可以滿足大部分商業(yè)購物中心前期設計的定位要求。當然，實際項目中，仍需要按照商業(yè)業(yè)態(tài)(如零售餐飲的比例、商鋪出租區(qū)與后勤區(qū)的比例、空調專業(yè)的實際提資(冷熱源形式)等因素)具體項目具體計算。

3 備用發(fā)電機電源的選取

根據JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》和JGJ 48-2014《商店建筑設計規(guī)范》對商業(yè)建筑負荷等級的劃分，商業(yè)建筑中存在大量的一、二級負荷，因此采用雙重電源，引入兩路獨立市政電源也就是順理成章的方案。但是，對于是否設置備用發(fā)電機電源，規(guī)范沒有要求，投資建設方出于成本造價、占用面積等因素，通常也都比較糾結，有的直接要求“規(guī)范或者消防沒有明確要求的就不設發(fā)電機組”。而作為設計方，不應簡單決斷，還是要分析研究后再定奪為妥。

規(guī)范中只有“大型商店建筑的經營管理用計算機系統(tǒng)屬于一級負荷中的特別重要負荷”。大型購物中心通常都會有一個規(guī)模較大的超市，其生鮮賣場有數量較多的冷庫、冰庫，一旦斷電會有較大的損失，世界知名超市沃爾瑪旗下的山姆超市標準就明確要求配置發(fā)電機組。商業(yè)租戶可能會引入金融行業(yè)，其IT系統(tǒng)需要可靠的備用電源。此外，大型商業(yè)人員流量大、密度高，斷電易產生混亂，因此一些涉及安全方面的用電(如應急照明，包括疏散、備用、值班照明等)以及安全防范系統(tǒng)等，在正常電源失電時，都需要可靠的較長時間的電源保障。因此，分析以上因素后，中型以上商業(yè)購物中心建議設置備用柴油發(fā)電機組。

非消防負載有備用照明、值班照明、經營用計算機系統(tǒng)(收銀)、大型餐飲廚房冰柜、超市冷庫冰柜、金融用戶IT系統(tǒng)、安保監(jiān)控系統(tǒng)機房、生活水泵等；消防負載有應急照明疏散系統(tǒng)、消防控制室、消防水泵風機等。發(fā)電機的額定容量依據上面兩類負載計算的較大值選取。

4 電氣火災防護

大、中型商業(yè)建筑空間大，內部功能、結構復雜，發(fā)生火災的因素非常多，而由于公共場所人員密集，火災的危險性巨大。電氣設計包含了內容繁多的消防設計工作量，如供電、消防配電、火災探測報警及聯(lián)動控制、應急照明及疏散、消防電源監(jiān)控、防火門監(jiān)控、電氣火災監(jiān)控等。據數據統(tǒng)計，近些年，電氣火災占全部火災的30%以上，造成大量人員傷亡和財產損失。國務院安委會2017年5月份開展為期三年的電氣火災綜合整治，其中重點包含建筑工程的電氣設計。因此，采取技術措施預防電氣火災，也是商業(yè)購物中心電氣設計的重點內容。

電氣火災的起火源主要是電氣線路、用電設備器具、照明燈具以及其他電氣設備等，其中電氣線路占了大部分，照明燈具也有較大的比例。電氣火災的原因主要為短路、過載等引起的線路、設備過熱，絕緣損壞引起接地故障、接地電弧，照明器具、用電設備本身發(fā)熱接觸可燃物等。

GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》第10.2.4條 “開關、插座和照明燈具靠近可燃物時，應采取隔熱、散熱等防火措施”，主要就是預防減少用電設備的高溫表面靠近可燃物引起火災，延伸要求就是建筑材料盡量少用或不用可燃材料，電氣設計也盡量選用低功耗、低溫燈具設備，并做好隔熱措施。60W以上白熾燈、鹵鎢燈、金鹵燈需謹慎使用。

電氣線路的防護，首先是一些預防措施，如配電線路明敷或敷設在有可燃物的吊頂、悶頂內時，應穿金屬導管、金屬封閉線槽；大型商業(yè)配電線纜應采用阻燃型低煙無鹵絕緣及護套；線路穿越防火分區(qū)處應采取防火封堵的措施。此外，能夠主動探測并保護的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)也是必要的。GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》第10.2.7條，對商店建筑的要求“宜設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)”。GB 50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》第6.4.1條，對配電系統(tǒng)要求也是“宜設置剩余電流監(jiān)測和保護”，JGJ 48-2014《商店建筑設計規(guī)范》第7.3.16條，則強條明確“大中型商店建筑，配電干線回路應設置防火剩余電流動作報警系統(tǒng)”。由此可見商業(yè)建筑電氣防火的重要性。而剩余電流監(jiān)測的安裝位置，則盡量設置在第一級配電處，即配電線路的首端，以達到全面保護的目的。但當首端泄漏電流>500mA時，宜在下一級配電柜(箱)處增設，且一般漏電報警電流宜為300～500mA。

針對短路、過載等配電系統(tǒng)故障，目前的設計均按照規(guī)范要求配置了短路、過載保護的開關電器，此外一些新的技術設備也被提出，如電弧保護器，電氣防火限流式保護器等，可以探測線路系統(tǒng)電弧，快速分斷，減小電流釋放熱量，從而減少或避免火災發(fā)生。

5 應急照明

大型商業(yè)購物中心人員密集、內部結構復雜，為保障消防狀態(tài)下的緊急疏散和保持非消防狀態(tài)下的人員秩序、安全警戒等，應設置各類應急照明。商業(yè)的應急照明主要包含消防應急照明和疏散指示、商業(yè)營業(yè)廳的備用照明、建筑物內的值班照明。

GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》對商業(yè)各場所消防的應急照明做了詳細的規(guī)定和照度要求，JGJ 48-2014《商店建筑設計規(guī)范》第7.3.10條更進一步要求“大型商店的疏散通道、安全出口、營業(yè)廳應設智能疏散照明”，對應《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術規(guī)范》，應采用集中電源集中控制型智能應急照明疏散系統(tǒng)，同時，疏散通道的地面還應設置保持視覺連續(xù)性的燈光或蓄光指示標識。

按商業(yè)規(guī)范，商業(yè)營業(yè)廳需設置不少于正常照明10%的備用照明，具體解決方式有：1)以采用單獨的雙電源配電的備用照明配電系統(tǒng)，而對于備用照明數量，商業(yè)運營品牌各有規(guī)定，通常不低于30%；2)有些商家要求，營業(yè)廳照明由兩路電源交叉供電，簡化系統(tǒng)，節(jié)省造價，此時一般照明兼做備用照明也可滿足要求的。

6 結束語

商業(yè)建筑的電氣設計內容繁多、復雜度高，需要兼顧可靠、安全、合理、經濟，只有不斷總結經驗教訓，不斷探索新技術，才能做出更好的設計作品。

[1] 全國民用建筑工程設計技術措施：電氣》(2009版)[M]. 北京：中國計劃出版社，2009.

[2] JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] GB 50052-2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[4] GB 50054-2011低壓配電設計規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2012.

[5] GB 50034-2013建筑照明設計標準[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[6] GB 50016-2014建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2015.

[7] GB 50116-2013火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2014.

[8] JGJ 48-2014商店建筑設計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

AnalysisofKeyandDifficultPointsinElectricalDesignofLargeCommercialShoppingCenter

Wang Zhixiang

A large shopping center has the characteristics of various retail forms, personnel intensive, complex structure, large area, etc. This paper encountered some key and difficult points from previous projects, such as power capacity of shop, power capacity of distribution trunk, capacity of transformer, backup generator, electrical fire protection, emergency lighting, etc. and summary research and analysis existing data, trying to find some experience to help improve the design level of similar.

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