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[文章介绍] 2020.5|钱余勇:大型商业综合体建筑电气与智能化一体化设计

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发表于 2020-6-18 16:13:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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大型商业综合体建筑电气与智能化一体化设计

钱余勇(江苏筑森建筑设计有限公司,江苏省常州市 213003)

摘 要:针对目前部分项目建筑电气设计与智能化专项设计相互不交圈、对接设计存在脱节的现状,结合某大型商业综合体电气智能化设计实践,重点研究探讨设计全过程各个阶段建筑电气与智能化专项一体化设计要点,并提出一些新的设计思路。

关键词:建筑电气;智能化专项;智慧建筑;一体化设计;全过程;降本优效;综合品质;集成控制平台


《建筑工程设计文件编制深度规定(2016版)》正式将“强电+弱电”改为“建筑电气 + 智能化”,以往的弱电设计成为土建建筑电气设计阶段的一部分,仅为对弱电机房、管井留洞、主干桥架、套管等做预留预埋。而智能化作为专项深化设计,技术产品更新迅速,有其专业性和特殊性,一般是在建筑电气出图后,结合土建、内装提资开始设计,加上以往智能化专项设计通常由施工单位或集成商来完成,所以设计院建筑电气设计师往往对智能化专项设计不是很了解,导致建筑电气与智能化专项设计存在不交圈,不合理,成本浪费,甚至不能满足运维使用等情况。随着5G技术、物联网和人工智能等新技术的发展日新月异,智慧建筑已是未来建筑发展的必然趋势。在智慧建筑设计、施工、运维等全生命周期中,建筑电气与智能化专项一体化设计可以更好地提升各阶段效率和品质,让智慧建筑更加名副其实。


项目概况

某新建大型商业综合体建筑地下2层,地上6层,地下层功能主要为车库(局部设有人防)、超市、商业及机电各设备用房,地上层主要为室内步行街、各次主力店商铺、KTV、健身、影院及室外步行街(以下称“金街”,为销售物业管理;金街以外称大商业,为自持商管团队管理)等,总建筑面积约17.96万m2,建筑高度为31.3 m。


电气与智能化主要设计系统

按国家现行规范JGJ 48 - 2014《商店建筑设计规范》、JGJ 392 - 2016《商店建筑电气设计规范》、GB 50314 - 2015《智能建筑设计标准》等,同时根据业主提供的设计任务书及管理要求,该建筑电气设计系统有:建筑供配电系统、照明及控制系统、防雷接地系统、火灾自动报警等电气消防系统(因电气消防系统需满足前期报审等要求,故一般将火灾自动报警等电气消防系统归入建筑电气范围内),智能化系统预留预埋设计;该建筑智能化专项设计系统配置详见图1,其中信息接入系统、移动通信室内信号覆盖系统及运营商接入机房由运营商完成,智能化应做好机房、桥架及套管等的预留预埋设计。此外需要注意的是,智能化专项系统除满足规范外,还特别要考虑满足商业建筑业务运行和物业管理的应用需求,关注内部人员体验感和互动性,为业主和顾客提供安全、高效、便利及可持续发展的环境。


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前期方案规划设计一体化


智能化专项设计流程时间节点前置

本工程电气及智能化设计流程节点主要有:方案评审、一版施工图评审、二版施工图评审。而智能化专项各阶段设计通常是在土建、电气相应阶段评审节点通过后,结合土建、机电等提资后开始,时间节点滞后于建筑电气专业。结合本项目实践,电气与智能化设计一体化要求各阶段智能化专项流程节点前置,比如在前期咨询及土建方案配合阶段智能化专项设计就参与进来,对各弱电机房选址、面积、用电容量,弱电井位置、大小,主干线桥架规格、走向等进行先期设计,由建筑电气设计师整合后提资方案或建筑专业,从方案源头将一体化设计植入建筑内,避免后期较大的调整。在施工图设计中也要求智能化专项时间节点前置,主要对方案阶段预留机房、管井、主干线桥架等进行复核优化;另外,对于电井楼板及剪力墙留洞,外墙及人防区套管预埋也需进行前置设计并提资土建、电气,经整合优化后反映到图纸中,提升项目整体设计品质。


对于智能化专项设计来说,提前参与配合提资设计,能更好地将智能化设计思路贯彻到整个项目中,掌握设计主动权,避免后期深化时受限于土建条件造成设计不合理或现场返工,从而提升整个项目设计效率和综合品质。



室外总平面主干路由
前期室外总平面主干路由一体化需在水专业室外管线综合图基础上,电气专业根据各开闭所变电所位置、室外景观、活动用电、LED屏位置容量,智能化专业根据各智能化机房位置、室外视频监控、背景音乐、车辆引导屏、LED屏同步播放箱等系统位置数量,合理预留、统筹规划主干路由和进出线防水套管位置及数量,为管理使用灵活,宜在外墙四周多处预留出线套管,进出线手孔井等应避开商业主入口及汽车坡道等,本工程电气与智能化总平面规划示意见图2。

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主要机房、管井规划



变配电所


本工程供电电压等级为10 kV,两路市政10 kV进线分别引自上级两个110 kV变电所(每个变电站各引一路),两路电源同时工作,互为备用。在地下一层车库设置一座10 kV开闭所,按业态在地下一层负荷中心分设5个变电所,分别为2个大商业变电所、1个制冷机房变电所、1个超市变电所、1个金街变电所,10 kV总装机容量为15 155 kVA。对于一级负荷中特别重要的负荷另考虑第三电源:经营管理用计算机系统用电、火灾自动报警系统、公共安全系统、消控监控机房及商管信息机房等采用UPS电源供电;消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型系统,确保人员疏散。


智能化机房


本工程智能化机房包括:在一层设有大商业消控监控中心机房(约130 m2),金街消控监控室(约40 m2);在地下一层设有运营商接入机房(约50 m2,为整个项目合用);在三层设有商管信息机房(约60 m2)。除客流统计分析系统、无线WiFi系统、商管办公系统和POS收银系统主机设在三层商管信息机房外,其他智能化集成系统、信息化应用系统、商管应用系统、公共安全系统、建筑设备管理系统及火灾自动报警系统等电气消防系统主机均分业态设在一层消控监控机房,消控监控室是智慧建筑的“大脑”,其重要性不言而喻。因消控监控机房涵盖了火灾自动报警等消防系统和大部分智能化系统,还涉及机房消防安防配电和防雷接地等系统对接,是电气与智能化专业设计交圈较多的地方。本项目前期便明确消控监控机房主控专业为智能化专项设计,首先由智能化专业将机房分为操作区和设备区,按规范将消防安防系统和其他智能化系统分区设置,再将电视墙、操作台、机柜、电池柜、桥架等设备进行排布,电气设计则将消防机柜、挂墙主机、等电位箱及双电源箱等进行合理布置,最后由智能化设计进行统筹一体化设计,满足安全可靠、高效整洁的机房使用要求。本工程大商业消控监控中心机房布置见图3。

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各智能化机房规划应与变电所等机房一体化考虑,避免占用车位或商业价值高的商铺;应尽量靠近管辖中心位置,减少线路损耗,方便各种线路进出;机房不应设置在变电所的楼上楼下或隔壁场所;运输通道或吊装孔应尽量与其他机房一体化考虑。


强弱电井


由于本项目建筑体量较大,系统复杂,共设有大商业强弱电井8组,金街强弱电井6组。强弱电井均分开贴邻设置,覆盖管理半径约60 ~ 80 m,上下贯通,方便布线。强电井约8 ~ 10 m2,弱电井约5 ~ 6 m2,强电井内包括消防和非消防用电(其中消防用电采用矿物绝缘电缆供电,并与非消防用电电缆分两侧墙布置),弱电井内则包括火灾自动报警及各智能化系统。弱电井排布由智能化专业统筹规划,协同电气火灾监控系统,从桥架布置、楼板留洞到机柜设备箱体排布、开门操作等进行一体化设计。建议强弱电井贴邻设置,方案和建筑专业可以集中布置管井及开门,使商业价值最大化,同时强弱电井进出线桥架可一并统筹规划,电井之间如火灾报警联动控制线路,建筑设备监控线路等也便于施工管理,做到降本优效。



施工图一体化设计关键点


电气与智能化桥架一体化设计


在本项目中,强电专业设有母线槽、高压与低压桥架,低压桥架又分消防与非消防桥架,另外还有车道照明线槽和火灾报警线槽;智能化专业则有运营商线槽、弱电综合线槽、POS / WiFi / 客流系统线槽、背景音乐线槽、车位引导线槽和UPS电源桥架等6类;加上自持业态和销售业态管理方不同,部分桥架线槽还需按业态分设,在地下室部分区域可能会出现十几根桥架和水、暖管道重叠交叉在一起,非常复杂,如不提前进行统筹规划,对建筑净高和综合品质影响很大。经前期方案合理规划路由,施工图阶段各专业管线综合排布一体化设计,满足建筑净高,提升了项目综合品质。图4、图5是地下一层汽车库局部管线剖面图和三维综合图。

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智能化与电气配电设计一体化


通常各智能化机房电气与智能化配电分界面在机房内双电源配电箱,但配电箱出线如照明、插座、空调、UPS主机等经常出现界面不清的情况。本项目在设计前期明确智能化双电源开关之前为电气专业设计,之后配电出线由智能化专业统筹一体化设计,避免出现重复设计引起不必要的变更或返工。值得注意的是,消控室等火灾时仍需工作区域需设置疏散和备用照明,需由电气专业在土建施工图中设计并完成报审,智能化专业后续进行一体深化;另外消控室内消防双电源箱出线主要是供电给火灾报警、电气火灾监控等各类消防主机,出线由电气专业一次设计完成。在电气方案及土建施工图阶段,智能化专业需前置设计,提资电气各机房用电量,以便电气规划配电干线。弱电井内疏散通道上的门禁控制器由市电配电箱供电,火灾时切除市电解除疏散通道门禁,其他非疏散通道上门禁、综合布线及安防机柜、外场机柜均由消控监控机房内UPS配电箱集中供电(配电距离长时需考虑电压损失及接地故障保护计算),UPS集中设置在机房便于维护。大商业智能化系统配电干线图见图6。

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背景音乐与消防应急广播一体化设计


本项目大商业设有一套全数字架构背景音乐系统,音源设备、呼叫站、功放、广播主机、信号切换主机等设置在消控室内,在总服务台设播音台。背景音乐设置范围有公共走道(8 ~ 10 m间距,后勤走道除外)、电梯扶梯厅、卫生间母婴室及通道、室外道路绿化、广场和屋面景观区(20 m间距)等,以上区域消防应急广播与背景音乐合用功放、传输线路和扬声器等装置,合用的所有设备均应符合消防产品CCCF认证要求,当发生火灾时由消防联动控制器发送联动控制信号将背景音乐强制切入消防应急广播,向全楼进行广播。需要注意的是,封闭电梯厅、卫生间母婴室等独立空间扬声器采用调音开关控制,由消控室消防联动控制器集中给出强切线至调音开关,火灾时无论调音开关处于何种状态,都能使用继电器将其强切至正常播放的消防广播线路上。各商铺内、后勤走道、楼梯间前室、地下车库等区域不设背景音乐,仅设消防应急广播。由于背景音乐和消防广播施工方分别是智能化和消防施工单位,为了后期施工界面清晰,系统运行安全可靠,在土建、电气专业设计消防广播时,就需要对广播回路进行合理划分、一体化设计,如背景音乐和消防广播合用区域独立回路,满足背景音乐分区设置,扬声器间距按背景音乐要求,与后期智能化设计一致;而未设背景音乐区域独立设消防应急广播回路,只需满足消防规范要求即可,如消防广播间距要求为一个防火分区内的任何部位到最近一只扬声器的直线距离不大于25 m,走道末端距最近的扬声器距离不应大于12.5 m,数量较背景音乐有大幅减少,大商业背景音乐系统图见图7。电气与智能化对广播系统一体化设计,使系统更加安全可靠,降本优效,也让后期施工界面更加清晰,提升项目综合品质和效率。


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停车场管理与电气一体化设计


本工程地下室停车场管理系统包括出入口道闸管理和车位引导反向寻车系统。因前期建筑专业一般不会表达岗亭和道闸的位置,汽车库出入口岗亭和道闸的供电在实际设计中经常会被遗漏,这就需要智能化专业和交通动线设计沟通并前置设计,将合理位置提给建筑和电气专业,电气可由就近车库普通照明配电箱配出回路。另外根据GB 50116 - 2013《火灾自动报警系统设计规范》第4.10.3条规定:“消防联动控制器应具有打开停车场出入口挡杆的功能。”这条在设计中也经常会被忽视。因停车场出入口道闸产品差异,实现消防联动抬杆的做法也有不同。经调研,市场上部分道闸主机可实现停电抬杆,也就是经消防联动控制器切断道闸电源,抬起档杆。但也有很大一部分产品断电不抬杆,原因是防止平时管理中断电抬杆后停车场收费会有损失,此种情况下需关注如何实现消防联动打开档杆功能,实际停车场道闸主机一般设有消防联动控制抬杆接口,电气专业需在道闸主机处预留联动控制模块并将相应联动控制线路设计到位。需要注意的是道闸主机(一般无备用电源)在火灾时如电源被切断,无法进行联动控制,在此种情况下建议由智能化专业在设计图纸及清单中要求道闸主机自带UPS电源(如岗亭带UPS电源给道闸供电除外),以保证消防联动时能打开档杆。另外在车位引导系统中,智能化专业会结合分区在地库中设有多个车位引导设备箱和剩余车位显示屏,会在电梯扶梯厅等处设反向寻车显示屏,电气专业均需预留相应配电回路,满足设备供电要求。


其他系统一体化设计关键点


除了桥架、配电、广播及停车场管理系统外,施工图阶段电气与智能化一体化设计还涉及很多系统的关键点:如建筑设备监控系统DDC箱需电气专业提前预留现场供电,空调冷热源系统、新风机组、吊顶空调机、公共区域风机盘管、送排风机、给排水系统、公共照明、电扶梯系统、风幕机等均需强电系统图提前设计相应一二次元器件、监控功能的接口及控制要求,智能化设计也需在电气出图前进行会签复核,以防配电箱生产订货遗漏,造成后期监控功能不能实现;能耗监测管理系统是电气专业将远传电费计量表位置、数量提供给智能化专业,由智能化设计汇总电表、水表、暖通能量表、燃气表等进行深化设计,建立完善实用的能耗监测管理平台,助力商业大数据运营及管理。在装修设计阶段电气与智能化设计更是密不可分,从大容量的显示屏配电到每一处电脑电视插座旁电源插座等,都需要相互配合、统筹兼顾。除了以上列举的系统外,在实际设计过程中,还有很多需要关注和配合的地方,此处不再一一展开。



后期智慧运维一体化


智能化信息集成平台


本工程设有信息集成平台系统,主要集成了以下子系统:视频监控、入侵报警、门禁管理、暖通空调、给排水、变配电监控、公共照明、夜景照明、电梯监控、客流统计、停车管理、能耗监测管理系统。各子系统通过软件集成或嵌套方式接入信息集成平台。在后期运营和维护中,将各个系统整合在一个集成平台上一体化管理维护,可有效减少人力成本,积累共享各地商业广场核心大数据,提高管理和运维效率,为商管、工程等各部门提供了智慧的管理工具。


消控监控中心机房合建使用


在大型商业综合体建筑中,优先采用消控监控机房一体建设使用的方案,这对于保障消防和智能化各个系统可靠运行,提升智慧运维管理效率是非常有利的,比如在火灾发生后,有必要开启相关层安全技术防范系统的摄像机,监视并记录火灾现场的情况,为进一步的抢险救援提供重要依据。合建机房节约了建造成本和人员成本,同时对于后期系统功能扩展升级也提供了很好的条件。


随着建筑师负责制和以设计牵头的工程总承包业务的逐步推进,全专业全过程一体化设计是未来建筑设计发展的趋势,也对广大设计师提出了更高的要求。电气智能化专业设计师需从自身做起,先从电气与智能化做到一体化设计,同时还要积极主动跟土建、水暖及各外部专项设计专业紧密配合,统筹兼顾,真正将一体化理念贯穿设计始终,提升每栋智慧建筑的完成度和满意度。



作者:
钱余勇,男,江苏筑森建筑设计有限公司,高级工程师,电气专业副总工程师,机电专项院副院长,智能化所所长。
本文全文载于《建筑电气》2020年第5期,详文请见杂志。版权归《建筑电气》所有。






     
发表于 2020-6-19 10:03:15 | 显示全部楼层
师兄这篇文章已经在杂志上拜读过了,再看一遍感觉也能学到很多
     
 楼主| 发表于 2020-6-19 11:15:48 | 显示全部楼层
125854393 发表于 2020-6-19 10:03
师兄这篇文章已经在杂志上拜读过了,再看一遍感觉也能学到很多

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我们已邀请论文作者上论坛与大家交流互动。欢迎大家就文章中的专业技术问题交流切磋。
     
发表于 2020-6-23 08:49:15 | 显示全部楼层
做为大型公建还应该设柴油发电机做为应急电源使用,光靠UPS可不行
     
发表于 2020-6-23 22:31:32 | 显示全部楼层
小迪迦 发表于 2020-6-23 08:49
做为大型公建还应该设柴油发电机做为应急电源使用,光靠UPS可不行

也不是所有大型公建都会设柴发的,看各地电网稳定情况,如江苏区域通常市电可提供稳定的双重电源,建设方就不会特意要求增设柴发,但如果是西部地区,市电不稳定,通常会要增设柴发,这个要求一般是消防部门会提出要求。
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