陳沛霖

(廣州華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，廣州 510045)

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的持續(xù)增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)由做大到做強(qiáng)的發(fā)展思路越發(fā)清晰。 無(wú)論是品牌價(jià)值，還是科技創(chuàng)新實(shí)力，知識(shí)產(chǎn)權(quán)都在其中扮演了非常重要的角色。 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局廣東審協(xié)中心作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的審查機(jī)構(gòu)，對(duì)其自持辦公的設(shè)計(jì)提出了更高的要求:創(chuàng)新、價(jià)值，以此匹配其企業(yè)的愿景及核心理念。 本次電氣設(shè)計(jì)也根據(jù)企業(yè)特性做了幾項(xiàng)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化和創(chuàng)新。

1 工程概況

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作中心是國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的直屬事業(yè)單位。 其主要職能是發(fā)明專利申請(qǐng)的實(shí)質(zhì)審查；PCT 國(guó)際申請(qǐng)的國(guó)際檢索和國(guó)際初步審查；作出實(shí)用新型專利檢索報(bào)告；為企業(yè)提供專利申請(qǐng)和保護(hù)等方面的技術(shù)和法律咨詢服務(wù)。 業(yè)務(wù)用房需滿足其專利審查工作、員工入職及崗位培訓(xùn)、業(yè)務(wù)研討與交流、專家來(lái)訪等業(yè)務(wù)功能，同時(shí)應(yīng)配有體育活動(dòng)區(qū)、食堂區(qū)、地下停車(chē)及公共配套等。 任務(wù)要求項(xiàng)目所需配套服務(wù)設(shè)施用地面積不得超過(guò)項(xiàng)目總用地積的7%，其建筑面積不得超過(guò)總建筑面積的10%。 預(yù)計(jì)一期總投資人民幣6億元。 建筑密度≤30%，容積率≤2.0，綠地率≥30%，建筑高度≤45m。 總建筑面積11.6 萬(wàn)m2。 按一類辦公建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 變配電系統(tǒng)

2.1 負(fù)荷情況

考慮到供電的可靠性，主要辦公場(chǎng)所負(fù)荷等級(jí)按地、市級(jí)辦公建筑要求設(shè)計(jì)。 具體負(fù)荷分類詳見(jiàn)表1。

負(fù)荷分類 表1

本工程總視在功率為9 948kVA，總裝機(jī)容量12 800kVA， 變壓器平均負(fù)荷率為77.7%。 其中一、二級(jí)負(fù)荷占比較大。

2.2 供電電源

考慮到項(xiàng)目對(duì)用電可靠性要求較高，一、二級(jí)負(fù)荷占比較大，故由市政提供兩路20kV 專線作為雙重電源，分別送至本工程變電所的高壓供電裝置，高壓配電采用20kV 放射式供電方式。 系統(tǒng)采用單母線分段中間設(shè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的接線方式，每一路均可帶約100%的總用電負(fù)荷，平時(shí)分段運(yùn)行，各負(fù)擔(dān)約50%負(fù)荷，互為備用。 當(dāng)一路電源故障時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘，由另一路電源負(fù)擔(dān)。 同時(shí)設(shè)置一臺(tái)1 280kW(常用功率)柴油發(fā)電機(jī)組＋UPS 不間斷電源作為計(jì)算中心的應(yīng)急電源。 具體詳圖1。

圖1 高低壓主接線示意圖

2.3 變配電房設(shè)置

對(duì)變配電房的集中設(shè)置和分散設(shè)置充分論證，最后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、適用性等因素，在兩個(gè)負(fù)荷中心分別設(shè)兩個(gè)變配電房，兩個(gè)變配電房分別設(shè)置4×1 600kVA 變壓器。 通過(guò)前期經(jīng)濟(jì)分析比較，比集中設(shè)于1＃變配電房，節(jié)省低壓線纜投資約280 萬(wàn)，增加高壓電纜投資35 萬(wàn)。 故變配電房按負(fù)荷中心建設(shè)，僅初期投資便節(jié)省約250 萬(wàn)。 同時(shí)有利于減少線損，降低能源損耗，詳見(jiàn)圖2。

圖2 負(fù)荷中心、變配電房設(shè)置

2.4 低壓配電

豎向干線每棟塔樓考慮分兩回路進(jìn)行高低區(qū)供電，低區(qū)母線升至頂層(本項(xiàng)目塔樓5～10 層)，兩條母線均預(yù)留插接口。 在適當(dāng)增加投資的情況下，進(jìn)一步提高了供電的可靠性。

3 設(shè)計(jì)創(chuàng)新

3.1 接閃器的定制化設(shè)計(jì)

由于項(xiàng)目建筑高度不高，外立面設(shè)計(jì)新穎，為了更好地保證建筑作品的完成度，本項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多輪論證，并與當(dāng)?shù)胤览姿?、氣象部門(mén)進(jìn)行多輪匯報(bào)，最后實(shí)施的防雷方案接閃器盡量不外露，基本達(dá)到近觀不影響建筑外立面的良好效果。

1＃業(yè)務(wù)樓～3＃業(yè)務(wù)樓建筑物屋頂為3m 的斜面設(shè)計(jì)，根據(jù)規(guī)范及與防雷所的多次溝通，在斜面兩側(cè)設(shè)置接閃器，同時(shí)緊貼屋面敷設(shè)。 各層退臺(tái)接閃器緊貼女兒墻敷設(shè)。

4＃業(yè)務(wù)樓建筑物為不規(guī)則的雙曲面GRC 幕墻體系，對(duì)于外設(shè)接閃器難度大，且影響美觀。 經(jīng)多次分析論證，結(jié)合GRC 的龍骨布置圖，將龍骨按6m×6m 間距的要求進(jìn)行可靠電氣聯(lián)結(jié)，形成內(nèi)部均壓環(huán)，在GRC 板的間隙處等距設(shè)置避雷短針作為接閃器。 最終此方案通過(guò)氣象局及防雷所的論證，并于2017 年獲得國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)。

3.2 結(jié)合光導(dǎo)照明系統(tǒng)進(jìn)行地下室智能照明控制

3.2.1 光導(dǎo)照明系統(tǒng)本項(xiàng)目應(yīng)用的原因

光導(dǎo)照明系統(tǒng)(導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng))是一種新型的節(jié)能照明技術(shù)，直接利用自然光，無(wú)需消耗電能，通過(guò)采光區(qū)、傳輸區(qū)、輸出區(qū)將自然光投射到工作區(qū)。 有全光譜、無(wú)眩光等顯著優(yōu)點(diǎn)。

本項(xiàng)目地處南方、全年日照充足，同時(shí)項(xiàng)目場(chǎng)地開(kāi)闊，樓高為24 ～36m，對(duì)陽(yáng)光無(wú)過(guò)多阻擋，為此系統(tǒng)的應(yīng)用提供充足條件。

3.2.2 本項(xiàng)目光導(dǎo)照明系統(tǒng)設(shè)置

主要為地下室照明進(jìn)行補(bǔ)充。 采光區(qū)結(jié)合景觀做法，設(shè)于首層人行道、園林綠化等處；傳輸區(qū)設(shè)于地下室頂板，但由于室外有覆土，故需要做好結(jié)構(gòu)一次倒?jié)餐瓿?，并做好相?yīng)的防水措施；輸出區(qū)均在車(chē)庫(kù)上方設(shè)漫射器。 光導(dǎo)照明裝置與普通照明經(jīng)濟(jì)分析詳見(jiàn)表2。

光導(dǎo)照明系統(tǒng)及普通照明經(jīng)濟(jì)分析比較(按地下室標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)8.1m×8.1m 考慮) 表2

3.2.3 地下室智能照明

光導(dǎo)照明系統(tǒng)在日照充足時(shí)能起到很好的效果，但在光照不足情況下(傍晚及大陰天情況)，車(chē)庫(kù)閑時(shí)開(kāi)啟1/4 照明，上下班時(shí)段開(kāi)啟100%照明。同時(shí)，為了提高閑時(shí)行車(chē)通過(guò)時(shí)的照度需求，采用“車(chē)來(lái)燈亮、車(chē)走燈暗”的控制方式。

車(chē)庫(kù)進(jìn)行分區(qū)域劃分，對(duì)車(chē)庫(kù)照明燈具進(jìn)行控制，閑時(shí)當(dāng)有車(chē)輛進(jìn)出車(chē)道時(shí)，相應(yīng)區(qū)域探測(cè)器(地感線圈＋紅外探測(cè)器)發(fā)出信號(hào)，該區(qū)域燈具(1/2照明)被喚醒點(diǎn)亮，車(chē)輛或人在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，照明燈具(1/2 照明)一直保持常亮，當(dāng)車(chē)或人離開(kāi)探測(cè)區(qū)域約20 秒后(可調(diào))，恢復(fù)原1/4 照明水平。

3.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用

除了做常規(guī)的管線綜合、機(jī)房布置外，還做了以下兩項(xiàng)嘗試。

3.3.1 大型機(jī)組的運(yùn)輸模擬

出于造價(jià)上的考慮，地下室層高做了比較嚴(yán)格的控制。 故對(duì)大型機(jī)組(如柴發(fā)機(jī)組、制冷機(jī)組)的運(yùn)輸做了BIM 模擬，運(yùn)輸通道的部分管線需后安裝，同時(shí)為日后設(shè)備更換也做了對(duì)應(yīng)管線臨時(shí)拆改施工預(yù)案，便于物業(yè)管理接手后的運(yùn)營(yíng)管理，詳見(jiàn)圖3。

圖3 大型設(shè)備運(yùn)輸分析

3.3.2 管線綜合結(jié)合施工工序模擬

本項(xiàng)目BIM 應(yīng)用除運(yùn)用在設(shè)計(jì)階段外，后續(xù)還延伸到了施工階段。 根據(jù)施工專業(yè)標(biāo)段先后施工的特性，結(jié)合施工工序要求，對(duì)管線安裝順序進(jìn)行了模擬，確保BIM 管線綜合的有效性。

4 節(jié)能措施

4.1 辦公室照明設(shè)計(jì)充分考慮日照因素

采用DALUX 軟件，結(jié)合日照補(bǔ)充，對(duì)電氣回路以及控制進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度發(fā)揮自然光的作用，達(dá)到更佳的節(jié)能效果。 詳見(jiàn)以下各種天氣情況下的分析報(bào)告(此模擬僅考慮本棟建筑窗臺(tái)及外遮陽(yáng)系統(tǒng)的影響，未考慮周邊樓棟不同時(shí)段的遮陽(yáng)效果，適用于高層高區(qū)部分以及開(kāi)闊場(chǎng)地的建筑群)。

晴天工況:內(nèi)區(qū)照度100 ～200lx，略不足，補(bǔ)充20%照明即可滿足要求。

陰天工況:約50%區(qū)域照度不足300lx，補(bǔ)充部分區(qū)域照明后，全區(qū)照度滿足要求。

經(jīng)過(guò)使用一年的驗(yàn)證，可達(dá)到很不錯(cuò)的節(jié)能效果(晴天可節(jié)能80%，陰天可節(jié)能50%)，后期使用方希望利用維修經(jīng)費(fèi)增加照度傳感器(窗邊采集兩點(diǎn)即可)，對(duì)室內(nèi)辦公照明進(jìn)行自行調(diào)節(jié)控制，進(jìn)一步提高節(jié)能效果和自動(dòng)化水平。

4.2 能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)節(jié)能

本項(xiàng)目使用方(審協(xié)中心)節(jié)能意識(shí)較強(qiáng)，除按常規(guī)分項(xiàng)計(jì)量要求進(jìn)行設(shè)計(jì)外，每個(gè)辦公室均設(shè)為獨(dú)立計(jì)量單元，通過(guò)數(shù)據(jù)的有效采集和長(zhǎng)期積累，作為企業(yè)節(jié)能標(biāo)兵或者各項(xiàng)考核的基礎(chǔ)依據(jù)。 真正將采集的數(shù)據(jù)落到實(shí)處，達(dá)到節(jié)能的效果。

5 持續(xù)改進(jìn)

建筑設(shè)計(jì)不僅僅是滿足審圖要求，竣工即結(jié)束，還需要對(duì)建筑后續(xù)的使用便利性、適用性、改進(jìn)空間進(jìn)行琢磨。 因此，本項(xiàng)目在竣工驗(yàn)收后，也持續(xù)更新了一些設(shè)計(jì)改進(jìn)。

5.1 新型辦公建筑的諧波治理問(wèn)題

對(duì)于一般辦公項(xiàng)目，采用無(wú)功補(bǔ)償及電抗器對(duì)諧波均有較好的抑制作用。

由于本項(xiàng)目在后期采用大量LED 燈具及變頻控制設(shè)備，同時(shí)辦公桌標(biāo)準(zhǔn)配置為雙屏幕顯示器＋手提電腦等，故項(xiàng)目大部分用電設(shè)備均是諧波的發(fā)生源，致使部分出線回路(公共照明的出線回路)的諧波電流總畸變率(ITHD)高于150%(后面排查，和燈具質(zhì)量有一定關(guān)系)，出現(xiàn)配電系統(tǒng)諧波過(guò)高、無(wú)功補(bǔ)償柜不投切等現(xiàn)象。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)諧波數(shù)據(jù)，考慮諧波源比較分散的特點(diǎn)，采用低壓側(cè)集中治理層措施。 目前，仍處于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集以及方案制定階段。

5.2 高大空間的照明設(shè)計(jì)配合

由于限額設(shè)計(jì)原因，本項(xiàng)目部分功能房間需要后期改造完善，以下提到的報(bào)告廳照明設(shè)計(jì)就是后期與室內(nèi)裝修單位共同完成的。

考慮到建筑美觀，裝修設(shè)計(jì)單位對(duì)大型燈具比較排斥，而寬配光曲線的燈具投射距離有限，窄配光曲線燈具布置將會(huì)很密，對(duì)照明設(shè)計(jì)提出了較大挑戰(zhàn)。 筆者團(tuán)隊(duì)根據(jù)裝修的理想意向，進(jìn)行了第一版的設(shè)計(jì)與照度分析，詳見(jiàn)圖4。

由圖4 可看出，邊緣地帶照度不足，均勻性不夠。 經(jīng)過(guò)多次分析論證，在不破壞整體效果的情況下，在報(bào)告廳墻上增設(shè)燈帶以彌補(bǔ)邊緣照度不足的問(wèn)題。

圖4 照度分析

6 結(jié)束語(yǔ)

每個(gè)項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)都有其難點(diǎn)、特點(diǎn)。 筆者將會(huì)在這個(gè)項(xiàng)目中繼續(xù)總結(jié)，持續(xù)改進(jìn)，希望在日后還有更多的應(yīng)用與設(shè)計(jì)點(diǎn)與各位同行進(jìn)行分享討論，文中不足之處歡迎各位專家、同行不吝指正。