摘要：本文结合所参与的超高层建筑的电气设计实例，提出了超高层建筑电气设计的特殊关注点，并就供配电方案、照明系统、弱电智能化系统给出了设计中应注意的事项。
关键词：超高层建筑；供配电；照明；智能化
1.前言
近年来超高层建筑在各地不断涌现，根据GB50352-2005《民用建筑设计通则》第3.1.2第3款之规定：建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。超高层建筑体量大、功能复杂，投资庞大，本人有幸参与了长春宏汇凯悦酒店项目的电气设计工作，在完成本超高层建筑的电气设计之后，对超高层建筑电气设计有了一定的认识，现结合此项目对超高层建筑的设计要点进行个人总结。
2.项目概况
本项目位于吉林省长春市，是凯悦酒店集团在中国开设的一家连锁酒店，本项目总建筑面积为106277平方米，建筑高度为169.99米，为一类超高层建筑。根据建筑功能可分为五星级酒店和办公两部分，按建筑结构可分为地下室、裙楼和主楼部分。地下共五层，其中地下一层为办公和酒店后勤区域，地下二至五层为车库及办公酒店大动力机房，其中地下四层、五层包含4000平方米民防工程，裙房共六层为酒店大堂、宴会厅、会议室、SPA、健身、游泳池等功能性场所；地上7~19层为办公区域；20F为避难层；21~37层为酒店客房。
3.供配电系统及设计要点
超高层五星级酒店由于建筑高度高，体量大，除满足JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》中规定的负荷分级外，还应满足相应酒店管理公司要求的备用电源要求，不应一概而论。
考虑到本项目酒店与办公各电气系统独立分开设计的大前提，本项目采用二路独立电业10KV高压电缆引入地下一层开关站（满足一级负荷要求），供给酒店和办公分别两路独立的10KV高压进线。考虑到变电所深入负荷中心的因素，将整个建筑分为三个供电区域，设10/0.4kV变电所三个，其高低压配电系统图示意如图1所示。
图1 高低压电气设计示意图
考虑到酒店部分供电范围为由地下五层至高区客房层及屋面机电层，供电半径分段明显且较长，考虑在20F避难层设置酒店分变电所，考虑到荷载、垂直运输及噪声等问题，选择变压器容量为两台1000KVA的SGB10-1000型的变压器，本变压器与同等SCB型变压器相比，其重量只有SCB10同规格的80%，体积明显减小。同时在设计过程中总结如下要点：
（1）一类超高层建筑消防设备的供电干线和支线由于采用矿物绝缘电缆，在方案设计时需考虑矿物绝缘电缆布线对设备管井的影响，适当增大强电井的面积。
（2）由于建筑高度影响，考虑如电梯轿厢、景观照明灯等供电线路较长，考虑末端电压降，应适当放大导线截面。
（3）考虑本地下室层高较低，结构专业可能在设计中采用了无梁楼盖等设计，给排水、暖通专业也有相应的独特设计，电气专业应在设计中及时考虑避让水暖管道，做好管线综合工作，保证设计可行性。
（4）风机盘管的配电及控制。本工程办公及酒店公共区域采用联网型风机盘管，控制方式酒店公共区域及地下室采用就地三速开关带温控器，办公部分采用BA点位控制开关，在强电井中设置温度控制器调节水阀开度的方式，在有特殊要求的配电及控制方式下的风机盘管应尤为注意。
（5）目前许多超高层建筑往往是酒店、办公等的综合体，在考虑物业管理及计量情况下需要独立设计，故在不同物业管理方式下的各电气系统需要分开设计，这也是本项目设计过程中的重点和难点。
4.照明系统
考虑到节能减排及绿色环保的趋势及业主的需求，本项目在地下车库酒店办公公共部分采用了LED光源的节能灯具。
同时照明系统除应满足国家标准外，还应满足酒店管理公司对不同酒店功能场所的照度要求，本项目照度取值在满足LPD值的基础上尽量满足酒店管理公司的高照度要求。
针对本项目照明系统的控制特点作如下说明：
（1）酒店裙房功能区域采用智能照明控制系统。
（2）酒店客房层走廊、办公走廊、地下室酒店办公后勤，地下车库等纳入BA控制，同时办公走廊的照明回路与视频监控系统的红外探测器联动。
（3）办公室、酒店后勤用房，办公酒店机房照明均采用就地控制。
（4）客房照明系统采用RCU控制。
（5）景观照明纳入BA系统。
由此发现，功能复杂的综合体超高层建筑，对照明系统的控制有各种不同的要求，在方案阶段应与业主良好沟通，明确控制方式。
根据规范要求，本项目还设置了航空障碍灯，在航空障碍灯的设计过程中，总结要点如下：
（1）在考虑规范要求的障碍灯设置的水平、垂直距离下，应充分考虑酒店客房区域的夜间光照干扰问题，可灵活设置，尽量减少影响客房的光照。
（2）考虑建筑外立面的影响，可考虑航空障碍灯嵌入式安装，但此种方式造价高，且需在前期与建筑专业配合预留洞；还可采用在玻璃幕墙外采用支架悬挑安装。本项目在与业主沟通的情况下采用后者。
（3）航空障碍灯考虑设置避雷针保护。
应急照明是超高层建筑消防设计中的重要组成部分，在进行设计时应本着安全可靠、技术先进、经济实用为主要原则。
本项目后备电源采用集中EPS系统供电方式，现对本建筑内应急照明的做法做出总结：
（1）由消防应急照明工作等组成的备用照明功能，为灭火及救援人员而设置。考虑到消防室救援时间长及其重要性，本项目在变配电机房、消控中心、消防泵房、通讯机房、防排烟机房等处按100%备用设置备用照明。
（2）由应急疏散照明组成的消防疏散照明功能系统，这是为人员疏散时提供的必须照度，本项目设置于公共疏散通道、电梯前室、疏散楼梯间及防烟楼梯间等场所。
（3）应急疏散指示标志灯。尤其需要说明的是超高层楼梯间的疏散指示标志灯，本项目在楼梯间设置楼层指示标志、疏散指示标志、应急照明灯具。
本人理解的此类灯具在火灾发生的各个阶段各有各的作用，缺一不可。楼层疏散指示标志灯在高层楼梯间疏散时起到心理安慰的作用，对逃生人员起到关键指示作用；应急照明灯在火灾初期起到为人员疏散提供必要的照度的作用；疏散指示标志不仅提供逃生的方向，而且在火灾中后期，楼梯间上方布满浓烟时，应急灯和楼层指示灯已经不能提供照度时，疏散指示标志灯由于安装在距地0.3m处，可在人员爬行时提供一定的照度，有利于人员疏散。
5.弱电智能化系统
本超高层建筑中的智能化系统设计充分考虑了建筑物的结构特点：建筑物竖向分区，地下部分、裙房部分、避难层为界的上下部分，并且按照物业管理的不同带来设计上的区别。
另外应充分结合当前主流技术的应用及发展趋势，只有选择合适的系统形式和技术线路，才能有效地解决系统设计的关键问题。
本项目考虑设计了建筑设备监控系统（BA）、安全技术防范系统（SA）、火灾自动报警系统（FA）、公共广播系统（PA），移动覆盖系统、通信系统及综合布线系统、办公信息发布系统等，本文将对BA系统进行总结。
建筑设备监控系统的系统构架：
按本建筑的功能划分设置一个（B3层）办公区工程部和一个（B3层）酒店区工程部，BAS监控工作站分别位于各自的工程部内。同时，在（B2层）酒店安保机房及（L1夹层）呼叫中心设两套酒店BAS监控分站，在（B1层）大楼消控中心设一套办公BAS监控分站。
采用开放式通信协议，现场总线控制层与IP网络管理层相结合；
通过通信接口对以下系统/设备进行BAS监视管理：
柴油发电机组
变配电管理系统
酒店租户水电计量
通过末端的DDC控制器对以下系统进行BAS控制与监视：
一次泵定频系统
二次泵变频系统
免费冷源板换
定风量空调机组（CO2）
新风处理机组
送排风机（CO）
酒店公共区风机盘管（电梯厅、卫生间）
酒店后勤区照明控制
办公区照明控制
通过末端DDC控制器对以下系统进行BAS监视
给水泵、排水泵、水箱状态
消防水泵、水箱状态
泳池、SPA水泵状态
酒店智能照明控制系统独立设置，不接入BAS
电梯控制系统独立设置，不接入而BAS
出租办公用电采用插卡计费方式，同时电表需带远传接口，方便管理。
在对BA系统进行设计的过程中，总结下来有如下设计要点：
（1）照明系统通常在施工初期难以确定与BAS相关的回路数量，只有在装修明确后方能确定，因此可能造成后期回路增补量大的情况。但照明系统的控制原理较简单，基本上是开关量的控制和信号反馈，但监控点数量多，这就要求相应的DDC控制设备要留有合适的余量。
（2）酒店裙楼部分包含了绝大部分的餐饮、娱乐、健身、商务服务，是酒店人员活动最密集的区域，因此设计重点应考虑空调、新风、照明等内容。
（3）裙房的空调机及部分新风机监测点和控制回路较多，同时空调机和新风机的控制要求也较复杂，为了方便调试和维护，应考虑将DDC控制设备就近设置在相应的空调机房中。
（4）酒店地下层部分为人防、设备房、车库、储藏室、冷冻站机房、锅炉房和部分员工工作室，因此这部分重点在于制冷机房、锅炉房的联动控制、地下室的通风、给排水泵房等内容。首先应针对暖通专业提供的冷水机组和配套水泵的型号及数量，根据控制要求选择监控点及控制回路数量；其次要考虑到冷冻站的控制程序最为复杂，应配置单独的DDC控制，同时在容量选择上要留有适当的余地，为控制程序的运算提供足够的空间。至于通风系统和给排水系统则按照功能分别配置DDC控制。上述的配置方案不仅可以较集中地管理地下室的各种设备，便于维护，而且当通风和给排水设备出现问题时也不会影响冷冻站的正常运行。
（5）BA系统涉及到给排水、暖通、强电等诸多专业，设计过程中需要设计人员对水暖电三个专业的专业知识有一定的了解，并在设计过程中与相关设计人员密切配合，清楚了解各设备的运行工况，暖通、给排水专业对预期实现功能的控制逻辑要求，同时由于BA系统涉及到工程造价，对于监控点位应与业主密切沟通，在满足总造价要求的前提下，提高系统性价比。
6.总结
超高层建筑的建设正在快速的发展，其安全性、耐久性和舒适性都将有进一步的发展，但就上海地区而言，超高层建筑有1/3都由境外设计公司负责设计方案及建设，就五星级酒店来说，又有除了酒店管理公司之外的诸如厨房顾问、声学顾问、灯光顾问、室内装修顾问等诸多顾问公司的参与，国内的设计院机电设计工作仍不能完全满足要求，希望通过不断的学习、交流和研究使我的设计技术水平与建设同步。
参考文献：
[1]国家技术监督局.中华人民共和国建设部.GB 50052-2009供配电系统设计规范。北京：中国计划出版社，2010.
[2]中华人民共和国建设部.JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2008.
论文作者:于坤龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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