深圳市地铁集团有限公司 广东深圳 518040
摘要：为了盘活地铁建设过程形成的地下空间，前期需完成其供配电、环控、给排水等电气设备的设计及施工。笔者结合地下空间经营的电气共性需求及研究实践，将电气设计进行标准化，并编写了《深圳地铁车站及自然形成空间商业资源开发设计指引》。该指引成为国内地铁行业第一套地下空间设计标准，靶向性地指导地下空间设计工作，提升设计质量。
关键词：电气设计；地铁地下空间；标准化
地铁建设过程中，基于部分站点区间配线、折返线的设计需求，在明挖施工完成及地面覆土后，形成地下空间。深圳地铁将地下空间作为地铁附属资源进行商业开发。为此，地下空间需按经营需求，提前完成供配电、环控、给排水等电气系统的工程预留及设备系统的设计、安装及调试工作。
一、电气设计的局限性
地铁设计单位多以地铁设计规范及市政工程消防条例作为指导性文件，商业工程电气设计方面的专业知识相对匮乏，在设计阶段没有预留匹配商业需求的电气设备体量，缺乏合理的电气分配及管路设计思路，地面附属构筑物也存在商业经营所需的电气设计缺陷，如：冷却塔、隔油池、化粪池、排水管路和人流出入口等，导致地下空间利用价值偏低，效益贬损。除此之外，由于地下空间的电气设计提资由终端需求转化为工程数据并反馈至建设单位的链条过长，造成施工滞后及返工修改等不必要的浪费。
二、电气标准化的必要性
由于设计方案无法适配终端用户的工程需求，因此，有必要将工程需求前置，归纳提取前期电气设计参数与后期工程需求之间的转换关系，构筑一套标准化电气设计体系，用以指导工程人员在前期地下空间设计阶段按需预留足够的电气工程条件，提升后期二次设计和使用的灵活性，减少或避免返工。
三、电气设计标准化分析
地下空间标准化研究工作关键在于风、水、电等电气设备板块的定性与定量分析上，现就这三大板块的标准化研究成果以华新地铁站地下空间为例进行说明。
1、供配电及动力照明
1.1、供配电容量计算及设备选型
供电负荷参数计核和变压器选型时需着重考虑如下因素：地下空间禁用明火而采用电加热、不间断的照明需求、用户额外用电、所有电气监控设备、环控设备、水系统设备的电力驱动等等。此外，商业经营用电方面，结合既有“连城新天地”等地下空间的运作经验及用户需求调研，同时参考既有供配电扩容改造项目的实测数据，提出经营用电的容量设计标准为：重餐饮业态不低于1KW/㎡、轻餐饮业态不低于600 W/㎡、非餐饮业态不低于250 W/㎡，并在标准基础上适度上浮10%。结合经营用电和电扶梯、通道照明、环控、给排水等公用设备的用电需求，可对变压器、电气保护装置、用电线径等设备进行选型，并落实配线方案。
1.2、电源引入及配电方式
结合建筑面积、开发时序、电量需求等因素，地下空间提供三种电源标准化引入方式：一是直接引自地铁车站低压400V交流电；二是引自地铁车站高压35KV交流电，经地下空间降压变电所降压后配电；三是引自市政高压10KV交流电，经地下空间降压变电所降压后配电。华新站地下空间采用市政三级负荷电源引入方式，并按民用消防规范要求增设一组柴油发电机组，保证失电状态下消防设备及应急照明系统的正常运作，该方案经供电局批准落实。
1.3、用电设备房标准化设计
图1 分类集中式配电箱及树干式配电控制实物图
根据地下空间用电负荷高低及分布情况，相对均衡地分配三相电流负荷并安装适配的电气保护装置，确保用电安全。配电保护设备力求多点、集中式管理并安装于低压配电室内，便于管理维护。除此之外，为了保证供电质量，控制合理的线损域度，低压配电室需居中设置于各用电终端之间，力求均衡辐射。
地下空间环控机房就近设置环控电控室，对环控机房设备统一配电和集中控制。对于区域分散的环控设备则按设备实际位置采用树干式配电控制方案。华新站地下空间分类集中式配电箱及树干式配电控制设计如下图1所示。
2、环控及通风空调
2.1、环控电气设备容量计算及设备选型
深圳地铁地下空间环控系统由通风系统及水系统两部分组成。标准化设计要结合终端业态类型和季节、客流变化下的热量释放差异，以人体舒适度为依据来设计环控参数。结合已开通地下空间的实测数据，地下空间单位面积冷负荷标准化参数设计如下：公共区域不宜低于350 W/㎡，餐饮区不宜低于450 W/㎡，非餐饮区不宜低于300 W/㎡。根据地下空间前期业态规划及负荷标准化参数，设计单位可合理排布风机盘管、新排风管路，并进一步对压缩机、冷却塔等环控设备进行设计选型。
2.2、通风系统
地下空间处于密闭环境，其通风条件比地面建筑更为严苛，需结合用户需求将风口覆盖至人流集中区域并保证每个空间隔断内至少有一组新排风口，同时根据空间体量适配新、排风量及制冷量。除此之外，由于冷源利用方式有别于地铁运营，因此地下空间需设置电气独立可控的制冷源、独立风井风道，自行构成可独立运作的通风及排烟系统。
2.3、环控水系统
地铁地下空间形状上较为狭长，为便于冷源的长距离运送、降低损耗，同时使制冷量达到相对均衡，空调供冷方式以水冷运送、冷风吹送为主。该模式下，制冷水管需采用保温棉包裹，以降低运输热损耗的同时极大避免冷凝水的形成。环控水系统标准化设计由三组水循环管路组成：第一组循环由冷水机房冷却水上送地面冷却塔，完成热量释放后回水至冷水机房；第二组循环为冷水机房内部冷热源交换循环管路；第三组循环由冷水机房将冷冻水输送至各需求终端节点并采用风机盘管送风，释放热量后回水至冷水机房。图2是华新站地下空间西端环控水系统总图，该图左上部、下部、右上部分别为上述三个环控水循环管路的系统设计详图。
图2 华新站地下空间西端环控水系统图
3、给排水
由于地下空间后期用于商业经营，前期需设计适配的给排水系统。地下空间给排水系统分为生活给水系统、废水系统、污水系统及水消防系统，每个子系统按空间分布划分为室外及室内两部分。
3.1、室外水系统的标准化设计
结合地下空间水系统的需求，同时避免二次开挖及返工，需在地面覆土施工回填阶段，将市政给水及废、污水排水管道进行预埋并与市政管网相连。除此之外，地面需提前完成阀门井、检查井、化粪池、隔油池等孔洞预留并对室外水泵、水表、室外水处理设备、监测仪器等电气设备进行标准化设计、施工。
3.2、室内水系统的标准化设计
每个地下空间均需按“三管齐全、平行布管”的原则进行标准化设计，即给水管、污水管、消防水管缺一不可，在干网中平行布局走管。给水、污水管接口到需求点位末端，消防水管按消防相关法规要求从市政管网引入至消防泵房，再经水泵加压后接口至消火栓终端及自动喷淋系统。图3为华新站地下空间给排水系统局部平面图，由图可见给水、污水、消防水干路管网沿地下两侧平行布局，尽可能减少管网对通道层高的占用；给水、污水管分别成端于各个商铺内部，消防管成端于各处消火栓。
图3 华新站地下空间给排水系统局部平面图
为便于后期管理及收费，地下空间生活给水管路需与车站分开并设置独立计价水表。同时，地下空间需在适宜位置预留废水排放孔洞，用以收集空间结构渗漏水、冲洗废水及消防废水并排至车站轨行区的排水沟，再由车站的主废水泵房统一提升至室外。车站主废水泵房内的电气设备选型应统筹考虑地下空间的排水量需求。
结合水消防的相关规范，从设备实用性、经济性等方面综合考虑，水消防系统的设计标准如下：地下空间体积≤10000m3时，其消火栓系统由车站统一设置；地下空间体积＞10000m3时，其消火栓系统独立设置；地下空间每个出入口附近5～40m范围内应设置市政消火栓，作为地下空间灭火的必要补充；面积＞500㎡的地下空间应设置自动喷水灭火系统；地下空间的消火栓系统、喷淋系统按规范要求设置消防水池和消防泵房。
四、电气标准化设计指引的制文与施行
鉴于深圳地铁地下空间电气设计的局限性及推行电气标准化的必要性，同时结合上述供配电、环控、给排水等电气设备在地下空间的设计需求，笔者将深圳地铁地下空间的电气设计进行归纳、总结、提炼，并结合既有经验积累，同步将地下空间的设计开发模式、建筑与结构、通风空调、给排水、供配电、通信、电扶梯及地铁车站零星商业前期工程设计等内容进行标准化并制文，形成《深圳地铁车站及自然形成空间商业资源开发设计指引》，经地铁集团审议通过、现已正式下发各分、子公司及相关设计单位遵照落实，成为国内地铁行业第一套地下空间设计标准。图4为《深圳地铁车站及自然形成空间商业资源开发设计指引》封面及部分页面。
图4 《深圳地铁车站及自然形成空间商业资源开发设计指引》
封面及部分页面
随着深圳地铁线路的全面铺开建设，将会批量产生更多地下空间。电气设计的标准化及设计指引将更好地指导地下空间的设计工作，简化对接流程，提升工作效率，更有利于打造满足经营需求的优质空间。
参考文献
[1] 刘适，李波.商业+建筑工程设计与管理[ M].同济大学出版社，2007-05-01.
[2] 刘顺兴，刘畅.地铁站与地铁商业空间的结合设计研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（9）.
论文作者:林捷
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/22
标签：地下论文; 空间论文; 需求论文; 地铁论文; 系统论文; 水系论文; 车站论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;