韓京京

（北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100045）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，一些既有建筑不能滿足人們的使用需求，建筑改造和擴(kuò)建工程明顯增多。高層民用建筑改造工程和新建工程具有顯著差異，需要考量建筑既有的內(nèi)外部因素制約，同時(shí)還要遵行現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此，電氣設(shè)計(jì)的難度較大，采取科學(xué)有效的設(shè)計(jì)理念和方法十分必要。

1 電氣設(shè)計(jì)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求及其變化

GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，一級(jí)負(fù)荷需要設(shè)置雙重電源供電，一個(gè)電源出現(xiàn)故障后，另一電源不受損壞；二級(jí)負(fù)荷供電系統(tǒng)需要采取兩回線路供電。我國(guó)建筑供電電源的標(biāo)準(zhǔn)在不同的時(shí)期存在一定的差異，1995 年之前設(shè)計(jì)依照的是GBJ 52—83《工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，1995—2009 年依照的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為GB 50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一級(jí)負(fù)荷的規(guī)定要求基本上不存在差異，但是對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，《工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定是：盡量做到電力變壓器出現(xiàn)故障或是電力線路出現(xiàn)常見(jiàn)故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致供電中斷，或是中斷之后能夠?qū)崿F(xiàn)迅速恢復(fù)。在這一規(guī)范要求下，此時(shí)期二級(jí)負(fù)荷為最高負(fù)荷等級(jí)的高層民用建筑采取的是一回線路供電，備用電源為柴油發(fā)電機(jī)組。此類較早的建筑，部分備用柴油發(fā)電機(jī)組不能繼續(xù)使用，有的建筑則將發(fā)電機(jī)房另作他用，應(yīng)急電源需要重新設(shè)計(jì)。部分執(zhí)行GB 50052—1995 標(biāo)準(zhǔn)的高層民用建筑，盡管依照規(guī)范采取兩回供電線路，但電量無(wú)法滿足實(shí)際需求，變配電系統(tǒng)仍需要改造。

2 高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)中需要考量的內(nèi)外部因素

高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)中，需要考量?jī)?nèi)外部2個(gè)方面的因素，其中內(nèi)部因素主要是建筑的格局、功能，以及機(jī)電設(shè)備運(yùn)行和設(shè)備用房設(shè)置等，外部因素則包含建筑的投資、需求、周期以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的變化情況。

2.1 建筑相關(guān)內(nèi)部因素分析

高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)需要考量的內(nèi)部因素，主要指的是建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在很大程度上決定了電氣設(shè)計(jì)方案。

1）建筑格局 主要是指疏散通道、設(shè)備用房位置，以及管線和設(shè)備運(yùn)輸通道設(shè)置情況。

2）建筑功能 指的是改造工程區(qū)域的大小和功能是否出現(xiàn)根本變化，是否有用電負(fù)荷等級(jí)、用電負(fù)荷容量和變壓器容量變化，以及是否需要增設(shè)第二電源。

3）供電設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀 主要是改造工程現(xiàn)場(chǎng)的電源供電方式、變壓器容量和負(fù)荷率，還有設(shè)備的使用年限和現(xiàn)狀等。

4）設(shè)備用房設(shè)置 主要包括是否設(shè)置變配電房、柴油發(fā)電機(jī)房，以及設(shè)備用房的位置、大小等能否滿足改造工程需求，還包含電氣管井和線路通道使用情況等。

除以上因素外，還要適當(dāng)考量建筑排水、暖通等用電需求，以及建筑結(jié)構(gòu)荷載等因素。

2.2 設(shè)計(jì)環(huán)境及需求等外部因素分析

外部因素主要包含設(shè)計(jì)環(huán)境以及投資建設(shè)單位的需求等，這對(duì)于高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。

1）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的變化情況。

2）建設(shè)投資 電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)合理地分析方案的經(jīng)濟(jì)性，在滿足當(dāng)下改造需求的同時(shí)，綜合考量長(zhǎng)期使用情況，為后續(xù)的改、擴(kuò)建留出一定的條件。

3）建設(shè)需求 高層民用改造工程區(qū)域的功能定性和變化，例如供暖調(diào)整等均會(huì)使供電需求發(fā)生變化。

4）建設(shè)周期 建筑改造工程在不同的建設(shè)周期存在差異性的設(shè)計(jì)需求，這就需要在電氣設(shè)計(jì)中綜合實(shí)際情況考量后續(xù)的改建需求，防止發(fā)生修改及返工等情況。

3 利用PDCA 循環(huán)模式優(yōu)化高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)

PDCA 循環(huán)是全面質(zhì)量管理和全過(guò)程管理的重要依據(jù)，強(qiáng)調(diào)分成4 個(gè)階段進(jìn)行管理，通過(guò)不斷循環(huán)的計(jì)劃、執(zhí)行、檢查和處理，提升設(shè)計(jì)管理質(zhì)量。本文以具體的工程案例進(jìn)行深入分析（見(jiàn)表1）。

3.1 計(jì)劃

該改造工程經(jīng)過(guò)技術(shù)指導(dǎo)和討論，最終定性為辦公室改造為教育基地。原本建設(shè)投資單位定性為博物館，從改造后建筑的面積以及人流量和展藏品、用途等方面考量，不足以定位博物館。定性為博物館后，建筑、電氣、給排水和暖通等，不僅要遵循通用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，還要遵守JGJ 66－2015《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，改造工程電氣設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)更高。另外，經(jīng)過(guò)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，若是依照博物館來(lái)定性，只有對(duì)建筑整體進(jìn)行改造，才能夠滿足規(guī)范要求，改造工程是無(wú)法實(shí)施的。最終經(jīng)過(guò)專家討論，將建筑改造工程定性為教育基地，保證了改造工程的可行性。

表1 某辦公樓改造工程基本情況

3.2 執(zhí)行

對(duì)改造工程變配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)研了建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。首先，建筑既有變壓器容量能夠滿足增容和變配電設(shè)備正常運(yùn)行，但是運(yùn)行時(shí)間已有23 年之久，電力變壓器較為陳舊，損耗較大，已達(dá)到安全使用年限。在設(shè)備用房方面，原有柴油發(fā)電機(jī)房被占用，成為大型鍋爐設(shè)備，建筑只有一路供電電源。負(fù)荷容量方面，建筑原有的設(shè)計(jì)是108kW 二級(jí)負(fù)荷設(shè)備容量，實(shí)際使用的設(shè)備安裝容量是100kW，改造工程需要增加20kW 的消防風(fēng)機(jī)。另外，此改造工程中，建筑的其他區(qū)域需要正常工作，因此不能停電施工。

針對(duì)以上實(shí)際情況，此改造工程電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)為供電第二電源設(shè)計(jì)，可以選取的設(shè)計(jì)方案有3 種。

1）自附近開(kāi)閉所引一路10kV 高壓電源。

2）重建柴油發(fā)電機(jī)房。

3）用EPS 作為改造區(qū)域的備用電源，先不考量建筑整體重要負(fù)荷供電。

3.3 檢查協(xié)調(diào)

通過(guò)和改造工程投資建設(shè)方的溝通，改造工程為分期改造，此次改造是首期工程，需要適當(dāng)考量投入及改造后使用情況，資金允許時(shí)，可以納入二期改造內(nèi)容。

對(duì)于前文提出的3 種電氣設(shè)計(jì)方案，方案1 是投資方堅(jiān)持的方案，主要是出于后期維護(hù)和經(jīng)濟(jì)性的考量。從技術(shù)方面來(lái)看，建筑原有的負(fù)荷容量是108kW，引一路10kV 電源，經(jīng)濟(jì)性與合理性均不足。此方案中，不僅要將原高壓柜拆除換新，還要增設(shè)高壓進(jìn)線柜、計(jì)量柜及聯(lián)絡(luò)柜，并對(duì)高壓柜室進(jìn)行外擴(kuò)，改造范圍顯著增加，并且對(duì)建筑結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生影響，不能達(dá)到節(jié)省投資的目的。

改造方案2 計(jì)劃拆除原柴油發(fā)電機(jī)房中的鍋爐設(shè)備，重建柴油發(fā)電機(jī)房，這樣能夠同時(shí)滿足改造需求和建筑的整體供電。經(jīng)過(guò)造價(jià)預(yù)算，投資方?jīng)Q定將建筑整體空調(diào)系統(tǒng)納入改造，鍋爐設(shè)備暫不拆除。經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研測(cè)量，建筑地下室無(wú)法滿足進(jìn)排風(fēng)及排煙安裝需求，有安裝空間的位置但無(wú)法實(shí)滿足排風(fēng)及排煙需求，最終決定在本期改造中僅考量教育基地改造工程重要負(fù)荷的供電連續(xù)性及可靠性。

經(jīng)過(guò)對(duì)電氣設(shè)計(jì)方案1 和方案2 的分析、核實(shí)與明確，同時(shí)滿足改造工程中其他區(qū)域不停電的需求，將變配電房設(shè)備更新、柴油發(fā)電機(jī)房重建及空調(diào)系統(tǒng)改造納入二期改造工程，首期改造需要考量教育基地的供配電，使用動(dòng)力型EPS 作為改造工程備用電源較為合理。將EPS 安裝在消防風(fēng)機(jī)房中，能夠同時(shí)滿足規(guī)范和使用要求。

3.4 處理

依照不斷分析考量的電氣設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，施工和投入使用后均未發(fā)生重大修改和調(diào)整，PDCA 循環(huán)較為有效。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)高層民用建筑改造工程進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，需要從建筑的既有條件出發(fā)，針對(duì)性地采取科學(xué)的設(shè)計(jì)理念和方法，不斷完善電氣設(shè)計(jì)方案。由于高層民用建筑改造工程項(xiàng)目的復(fù)雜性，在電氣設(shè)計(jì)中采取PDCA 循環(huán)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，是十分必要和有效的。高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)中PDCA 循環(huán)方法的應(yīng)用，能夠使工程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題得到有效解決，具有較高的實(shí)效性。