《某甲级写字楼电气设计管理浅谈》一文通过总结某甲级写字楼设计管理过程中的经验，从供电方案要求、设计标准、设计预留、合理性、经济性及安全性等角度出发，对供电、配电、照明及充电桩等系统在电气设计及设计管理中需要注意的一些问题进行了探讨。
1.1 工程概述
该项目建设用地面积为28 370.8m2，总建筑面积为137 285.47m2，其中地上建筑面积为85 110 m2，地下建筑面积为52 175.47 m2。本项目地下三层，包括汽车库、物资库、自行车库。地上部分分为A座、B座、C座和D座，均为办公，建筑高度均≤60m，项目整体布局如图1所示。
图1 项目整体布局图
1.2 项目背景
该项目开发主体为某园区开发公司，项目定位为5A甲级写字楼，设计标准需满足DB11/T 50378-2014《绿色建筑评价标准》中绿色三星的相关细则，并打造成区域内有影响力的代表项目。项目建成后由公司招商部进行招租、管理及运营，因此电气系统设计均需在满足相关规范要求的前提下，达到公司及招商部的具体要求。
本文从供电方案要求、设计标准、后期实施、设计预留、合理性、经济性及安全性等角度，总结了该项目设计阶段中电气设计管理工作的重点内容。
2.1 满足供电方案要求
新建项目申请新装用电时，需向供电部门进行用电申报，获得供电方案的批复文件。相应的图纸设计需满足国家及地方的规范要求，以及供电部门批准的供电方案要求，当获批方案的标准高于相关规范描述时，应当提高设计标准。
2.1.1 功率补偿
按照《民用建筑电气设计规范》，“10(6)kV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因数不宜低于0.9”，而供电部门批准的供电方案要求电网高峰负荷时用电设备功率因数应≥95%。
该项目采用低压集中补偿方案，在变电所安装合适容量的电容器，按无功需要自动投切，确保补偿后的功率因数≥95%,各变压器具体补偿容量见表1。
表1 各变压器补偿容量计算表
2.1.2 谐波治理
根据北京市电力公司电能治理管理办法规定以及供电部门批准的该项目供电方案要求，当客户有非线性负荷设备接入电网时，电能质量需达到要求。对照典型非线性负荷列表，该项目包含变频水泵、变频风机、电梯、节能照明设备、UPS、计算机设备、电动汽车充电桩等非线性负荷,需采用合理的谐波治理方案。
该项目采用变电所集中处理和就地处理相互结合的治理方案。根据公式（1），在变配电室低压总线处设置合适规格的有源滤波柜APF，在含谐波源设备的末端重要配电箱安装有源滤波装置。通过以上措施，消除设备自身产生的谐波以及保证设备的正常运行，并净化了电网的电能质量。
式中，ITHD为谐波电流，A；ST为变压器额定容量，kVA； K1为变压器负荷率；K2为补偿系数，通常为0.5~2.0，本项目为中等偏少干扰的项目，K2取0.8。
注：1、本公式仅为谐波电流计算的经验公式。2、本公式仅为数值计算，不涉及量纲。
2.2 设计标准
设计单位在图纸设计过程中，应与甲方积极沟通相应的设计标准，以满足建设过程中及后期运营、招商、维护等方面的要求。
2.2.1 单位面积用电标准
在初设阶段，设计院根据规范要求，各办公区域的用电指标取值70W/㎡。考虑到该项目的高档定位以及后期相关用电设备的发展，后期招商过程中部分一层区域可能开发成商业等业态，相关区域用电指标商讨后调整为表2。电气设计时，需要结合甲方后期招租的具体需求，选择合适的用电指标。
表2 单位面积用电指标/（W/㎡）
2.2.2 充电桩系统
考虑北京地区电动汽车的发展趋势，鉴于该项目的定位为甲级写字楼，拟定的使用场景为8h工作的本楼员工利用上班时间为电动车充电，并考虑临时外出、客户接待等其他情景，该项目采用以“交流充电桩为主，直流充电桩为辅”的辅助方式进行充电桩的设置。交流充电桩用于满足工作时间的停车充电，直流充电桩用于访客、外出等情况的补充充电。
该项目的停车位为1 100个，按照车位数量18%的比例，设置200个交/直流充电桩，具体配置见表3。结合目前市场主流充电桩厂家的产品，交流充电桩电量按照7kW考虑，直流充电桩电量按照30kW考虑。
表3 充电桩配置一览表/个
2.3 安全性问题
2.3.1 一般照明灯具选择
由于LED灯具在节能、光效、发热量及使用寿命等方面的优势，在目前室内照明中的使用越来越多。而蓝光对人体健康的影响一直是争论问题之一，如何判断LED蓝光过量还是一个复杂的问题。
按照蓝光强度，国际上将蓝光分为零类(无危险)、一类(低危险)、二类(中危险)等，目前被用作LED照明的基本为零类和一类，但由于国内产品都没有打上蓝光级别标签，因此带来区分上的困难。
鉴于以上原因，该项目在办公区及人员长期滞留场所仍然选用高效荧光灯，设计时以谨慎的态度规避可能带来的隐患。
2.3.2 智能应急照明和疏散指示系统
写字楼地下各层各楼座间相互联通，单层面积较大，且有大量停车位、泵房、空调机房、竖井及变配电室等，建筑布局复杂，发生火灾时，很难快速分辨出准确的逃生线路。此外，考虑消防灭火时消火栓及喷淋系统的启用，消防水溅洒， AC 220V应急照明灯具的使用可能对逃生人员及消防员造成电击危害。
该项目选用智能应急照明和疏散指示系统，能实时调整疏散方向，保证人员安全、准确、快速地撤离，且采用DC 24V安全电压供电，降低了现场人员触电的可能性，并且为了保证系统更高的可靠性，在电源线路故障时，灯具仍能依靠蓄电池供电，系统形式上选用自带电源集中控制型，见图2。
图2 智能应急照明和疏散指示系统图
2.3.3 配电箱位置
尽管各电气规范一再强调，水管安装应尽量避开配电箱正上方，但在设计时，特别是在水泵房、制冷机房、空调机房等房间，电气专业的配电箱、柜一般就近设备布置，而没有注意给排水设计图纸中水管的路由，导致后期设计变更增加，影响工程进度，严重时影响设备用电安全。所以在前期施工图设计阶段，需注意核查给排水专业和电气专业的图纸，避免相关问题的出现。
2.3.4 供电距离
写字楼地下区域面积较大，当进行设计时，应合理设置强电间的位置和数量，保证合理的供电半径。特别当防火分区面积较大时，要重点核查小功率消防用电设备的供电距离，避免因供电距离过远引起电压下降，影响设备的正常运转和安全性。
2.4 经济性、合理性
2.4.1 供电电源
初期设计时，按照变压器负荷率70%~85%计算，该项目新装6台1 600kVA变压器，总计9 600kVA。但考虑该项目有3台制冷机组（620kw2台，396kw1台，配套的水泵一共490kw），只在夏季工作，属于季节性负荷。通过商议，将原负担此冷水机组的2台1 600kVA变压器容量调整为2台1 250kVA，后期运行时，在不需要制冷的季节，通过办理暂停用电业务和相应操作，停止季节性变压器的运行。
调整后，该项目变压器包括2台2 000kVA、2台1 600kVA及2台1 250kVA，总容量为9 700kVA，具体配置和负荷率见表1，并且采用12系列节能型变压器。变压器总容量和造价有所增加，但达到节能和降低运行成本的目的。设计时，除考虑变压器的负荷率及容量等问题，合理的后期运行也是考虑因素之一。
2.4.2 电能计量
写字楼用电计量是设计时应重点考虑的内容，要根据租户、房间用途清楚切割计量，并方便后期管理、结算以及用电购电。常见的计量方式分为三级。
1）高压侧的计量。第一级计量，需要符合供电部门批准的供电方案，该项目计费电度表计量方式为高供高量，供电总表装设于高压侧。
2）低压侧计量。第二级计量，在每台变压器低压侧的空调、动力、厨房、电梯、照明及其他场所的出线回路上设置计量表。
3）第三级计量。为各住户计量及末端公共照明，设计时，应结合甲方后期出租模式考虑。该项目A、B、C栋出租办公楼层按建筑分割进行计费，电表集中设置在电井内，考虑选用精度满足计费要求的多回路集中电表，以节省配电箱和强电间空间，并减少表计的投资，此表采用自动远传抄送功能，D栋考虑后期整栋或者整层出售，按层计量。
此外，电能计量时，需符合三星绿建相关标准，达到分区、分项计量要求。
该项目在进行计量表计选择时，选择了具有通信功能的仪表，可将数据上传能源管理系统，分析建筑物各项能耗水平和能耗结构合理性，为日后节能管理和决策提供依据，使后期售电管理模式更多样化和便捷。
2.4.3 线路
楼层的竖向供电可采用母线或者电缆进行供电。在进行设计时，应从供电可靠性、防火性、耐火时间、电流、安装维护、敷设性能、使用寿命、价格等方面综合对比。
该项目中租户照明、电力及公共区域照明等采用母线进行供电，主要基于以下几点考虑：1）为提高写字楼使用面积，电气竖井面积应紧凑，而选择电缆敷设时，每一楼层都需一根电缆，整体下来，以A栋为例，需要敷设12根150mm2电缆，电气竖井面积紧张。2）对比前期投资，虽然母线供电成本比“电缆 桥架”供电要高出15%~20%，但母线安装方便、使用寿命长，减少了后期施工和维护成本。3）采用电缆供电时，变电所内低压柜也需要增加，增加设备投资和变电所面积。4）母线供电可靠，并且设计余量较大，可根据后期不同租户的需求进行楼层间电量的调整。
2.5 设计预留
2.5.1 厨房电量预留
写字楼中有大量员工用餐，涉及到厨房的相关专业设计，前期根据菜式（中、西）、厨房形式（冷、热或加热）、可提供厨房能源（天然气、煤气罐、电源）及厨房面积等条件在变电所或配电间预留适当容量的电源，并考虑相应桥架路由，具体预留电量可参考表4。
表4 餐厅区域用电指标
厨房内环境相对潮湿，所有插座回路应设计接地及过流保护，并预留等电位接地箱，供用电设备的接地可降低人体预期接触电压，保证用电安全。
2.5.2 插座预留
需要注意的区域有公共走道、大堂及茶水间等。公共走道预留合适插座，供走道清扫使用，结合办公室常用工业大功率吸尘器的电源线长度为4~6m，考虑插座的布置间距约10m，并在卫生间靠公共走道外墙预留清洁插座。
一层大堂区域考虑预留ATM机插座，10A单相，采用应急电源供电。
茶水间内饮水机、咖啡机、微波炉、冰箱及自动售货机等用电设备较多，应考虑足够数量的插座预留，结合茶水间内操作台的常见高度为800~1000mm，该区域内插座的安装高度可调整为1 200mm，避免后期被操作台遮挡而影响使用。
另外，插座预留需要注意与弱电专业的配合问题，避免只有网口，没有电源。
2.5.3 出户管线预留
设计时，可在建筑物地下合适楼层的强电间中预留适当数量的低压出户管线，并做好防水堵塞，以备后期园区内景观、路灯、电动门及园林灌溉泵等可能出现的用电设备有合适的管线路由。
文章节选自于《智能建筑电气技术》杂志2017年第3期，《某甲级写字楼电气设计管理浅谈》，文章版权归《智能建筑电气技术》杂志所有，转载请注明出处。
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