既有建筑改造項目電氣設計

隨著經濟的高速發(fā)展，城市更新板塊業(yè)務量增加，既有建筑改造作為城市更新板塊的一部分是非常重要的，本人近些年有幸參與多個大宗既改項目設計研究工作。不同于新建項目，既有建筑改造是基于原有建筑的基礎上進行改造，也許是30年前的建筑，也許是幾年前的建筑，因為使用功能或是內部業(yè)態(tài)的改變，電氣系統(tǒng)及平面等相關設計均有較大的不同，而且要求在原有的建筑上進行合理、合法、經濟、環(huán)保的設計調整，提升新建筑的經濟效益和社會效益。1

前期梳理要點

1.1政策解讀除了國家標準外，不同地區(qū)政府對既改項目要求也不盡相同，在設計既改項目之前一定要了解當地法規(guī)文件的要求，并了解既改項目的報審流程。例如北京，對于300～2000m2的內部改造項目設計（除人防及特定人員密集的場所外），監(jiān)管部門按照一定比例進行抽查；對于2000m2以上內部改造項目由承擔施工圖綜合審查監(jiān)管職責的部門共同委托施工圖審查機構對設計單位質量進行檢查。1.2原有設計文件收集收集原項目的竣工圖等工作，對于設計師了解該項目整體設計情況是非常關鍵的，尤其對于電氣專業(yè)，大多數施工工藝都是隱蔽工程，比如防雷接地系統(tǒng)，一般是采用結構柱內鋼筋作為引下線，利用結構基礎鋼筋作為接地極，從圖紙上才能更清楚了解。此外，通過原有的設計圖紙會更清楚的了解到變電所等設備用房的位置、供配電系統(tǒng)的設計原則、普通照明、應急照明以及弱電、消防等系統(tǒng)設置的情況。除此之外，還需要收集原設計過程中政府或相關行業(yè)一些重要文件和批復，如外審意見、消防專家論證會文件、機場凈空規(guī)定等。例如，在某辦公改造項目中，原設計設置了航空障礙燈，根據現行規(guī)范“機場跑道中點起、沿跑道延長線雙向各15km、兩側散開度各15%的區(qū)域內，頂部與跑道端點連線與水平面夾角大于0.57°的建筑物或構筑物應裝設航空障礙標志燈”，這個項目明顯不在這個范圍內，那么改造是否可以取消?經過收集文件，找到了當時某軍隊針對該項目出具的軍用機場凈空規(guī)定要求“該項目必須設置航空障礙燈”，故不能因為節(jié)省成本而盲目取消。1.3

現場實際勘察項目竣工后在使用過程中，物業(yè)對電氣設備及系統(tǒng)會有修改或調整，這樣作為設計人員應該親自到項目現場去確認實際情況和圖紙是否有區(qū)別。例如，變電所低壓柜出線低壓系統(tǒng)圖紙往往和現場實際低壓柜出線有區(qū)別，大多是因為在使用過程中，物業(yè)增加或修改了部分出線，比如零零星星的增加某新增設備的配電線路或某室外照明線路等，未經正規(guī)設計渠道在圖紙中均無反饋，會造成再改造時圖紙與現場不相符等困難。對此，一般是通過現場拍照然后與竣工圖紙逐一對比，達到與現場實際情況完全吻合，也是下一步工作的基礎。另外，對舊物業(yè)設備設施等評估也是一項針對改造項目非常必要的過程，其形成的物業(yè)評估報告是非常重要的基礎性設計文件。電氣專業(yè)物業(yè)評估報告需要包含舊設備的使用年限、壽命、維護保養(yǎng)情況、目前狀態(tài)以及現場電氣線路敷設情況、電線電纜的老化情況等;建議從現狀評價、適應性評價、改造升級初步建議、圖紙照對照四個方面提出，如圖1、表1所示。圖1圖紙對照2設計要點分析

2.1新舊規(guī)范對照近幾年電氣規(guī)范更新頻繁對電氣設計影響較大，如應急照明系統(tǒng)等;另外隨著民用建筑電氣設計標準發(fā)布，對整個電氣行業(yè)發(fā)展起到很大促進作用，所以在改造項目設計時一定要分析新規(guī)范對施工造成哪些影響，對成本有何影響。尤其以下幾本規(guī)范特別需注意，《建筑設計防火規(guī)范》原來多規(guī)和高規(guī)是分開的，現行規(guī)范合并為2018年版;《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》由1998年版升級到2013年版，增加較多聯(lián)動要求等;《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》2018年版其整個系統(tǒng)及燈具選擇均發(fā)生較大變化;《民用建筑電氣設計標準》由原來推薦性行業(yè)標準升級為國家標準。2.2

用電負荷核算近些年遇到改造項目較多的案例有酒店改辦公、商業(yè)改辦公、廠房改辦公及辦公改酒店公寓等，其共同點是使用功能發(fā)生變化，故內部用電負荷也發(fā)生了變化;另外還有一些如辦公內部改造升級、商業(yè)內部改造升級、公寓內部改造升級、超市改造升級等，其共同點是設備升級、科技升級同時內部用電負荷也會造成相應的變化。所以方案設計階段首先要根據各業(yè)態(tài)用電負荷指標對項目原來裝機容量進行核算，一般情況可根據建筑電氣常用數據設計標準進行負荷指標核算如表2。從表2可以看出，商業(yè)負荷指標最高，可以涵蓋其他建筑;

根據近幾年經驗來看，如果商業(yè)改造成其他功能的建筑，變壓器基本不用增容。但應特別注意以下幾種情況需要進一步核算:(1)增加數據中心，在信息大數據時代，很多項目都有設置應急指揮中心和數據中心;(2)制冷方式由直燃機組變更為電制冷，那么用電負荷會有較大增加;(3)商業(yè)升級改造增加很多電餐飲，尤其像電火鍋類的業(yè)態(tài)，會造成用電量有較大提高。如果需要增容，應采取的主要措施有:

(1)原變壓器增容，即利用大容量變壓器替換原設計小容量變壓器;(2)不改變原變壓器及配電系統(tǒng)，新增變壓器或室外箱變;(3)利用清潔能源(如光伏發(fā)電并網供電)，或利用儲能設施進行消峰增益。每個改造項目情況不一樣，要根據實際情況考慮負荷性質、建筑空間、經濟性、安全性以及工期等因素做出判斷，如果有可能盡量采用第三種方式，利用儲能設施或是清潔能源來補充不夠的容量，也符合國家“十四五”規(guī)劃對清潔能源的利用以及減少碳排放的發(fā)展預期。以近兩年的某既改項目為例進行分析。北京某商業(yè)改造升級項目中將大部分零售服裝業(yè)態(tài)改成餐飲業(yè)態(tài)，尤其是電餐飲，如電火鍋、電燒烤等增加很多，原變壓器安裝容量9600kVA，按新增業(yè)態(tài)經過計算需要13600kVA;新增容量為4000kVA。經分析:(1)本項目負荷性質屬于周期性負荷，中午和晚上就餐時段為用電高峰，用電量較大，晚上閉店時段為用電量低谷;(2)原建筑變電所內空間有限新增變壓器及低壓柜可能性不大;(3)該甲方投資成本有限，并且希望通過設計可以節(jié)約成本;(4)該項目改造時間緊張，盡量減少土建修改，減少改造工期;(5)上級電站無太多富裕容量。對此，設計出具的方案是增加兩臺室外箱變(每臺1000kVA)，并且增加2000kVA儲能電站，總共4000kVA可以滿足該商業(yè)用電高峰期電量需求，而且在夜間閉店后將儲能電站充滿，當高峰期變壓器負載率超過90%時自動投入儲能電站，達到“消峰增益”的目的。經過成本核算，比傳統(tǒng)供電擴容方案節(jié)約投資1000多萬元，另外儲能電站通過峰谷電價差為日后運營提供更大的經濟效益和社會效益。2.3電氣機房及管井電氣機房及管井建議采用利舊第一的原則，因為電氣機房對層高、荷載、運輸通道、進出線、通風、排水等有不同于其他房間的要求，如果大范圍調整會增加土建成本、不便于施工且不環(huán)保。另外電井設置一般都是在核心筒或是靠著樓梯間且上下貫通，所以改造時一般不要輕易移動位置;當基于建筑防火分區(qū)等原因修改時，可適當增加些小的電氣管井，但主干豎向通道仍利舊原則，圖2為電井利舊示例。圖2電井利舊示例2.4配電設計新增設備的配電電纜如果可以利用原來線槽進行敷設，盡量采用利舊原則，并且需要核算原線槽的填充率滿足規(guī)范要求。主干的配電電纜建議采用母線，因為經過這些年改造項目總結，母線基本可以利舊，無論從用電安全性、耐火阻燃能力、占用豎井空間等安全因素，還是從使用壽命、可維護性、負載擴展性、綠色節(jié)能等長期的經濟性方面考慮母線都是更好的選擇。如果考慮到成本因素也可以選用合金母線。因為配電系統(tǒng)的改動涉及面比較廣且成本比較高，故盡量充分考慮原有配電系統(tǒng)與現行規(guī)范是否有沖突。原有配電箱是否可以利用，比如辦公改造原來一層有5戶單獨計量設置了電表箱，改造后變成9戶，可以新增設一個4表箱，而不是將原來5表箱改造成9表箱，要采取利舊第一的原則。2.5

照明設計樓梯間照明盡量采用利舊原則，可以利用原來管線以及燈具，光源要不是節(jié)能光源則應替換成LED等節(jié)能燈。改造區(qū)域照明管線不建議剔鑿原有結構墻體，對結構專業(yè)是很大的負擔，如果有吊頂，可在吊頂內眀敷，反之可貼頂板敷設，如圖3所示。圖3管線沿頂板敷設2018年以前設計的項目，應急照明采用220V燈具，有雙路電源供電專線即可，但是根據GB51039-2018《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》的要求，低于8m的空間燈具應采用消防專用低壓24V或36V燈具，且必須設置UPS電源。故應急照明系統(tǒng)在改造項目中基本需要重新設計。2.6防雷接地（1）防雷要明確屋頂的改造范圍，盡量保留原有接閃帶及引下線，如果要重新敷設引下線，成本會增加很多。屋頂新增的凡突出屋面的所有金屬構件，如衛(wèi)星天線基座(電視天線金屬桿)、金屬通風管、屋頂風機、金屬屋面、金屬屋架等均應與原有避雷帶可靠連接。新增的突出原屋面接閃器保護范圍的非金屬物體應裝接閃器，并和原屋面接閃器帶可靠連接。對于生銹的接閃器要進行除銹及防腐處理或更換，滿足規(guī)范對接閃器截面的要求。（2）接地系統(tǒng)要利用原有基礎接地極并且對原預留的接地電阻測試點進行現場實測，如不滿足接地電阻要求（一般聯(lián)合接地≤1Ω），需補打人工垂直接地極。改造項目新增凡正常不帶電的設備金屬外殼均應可靠接地，盡量利用原管井中預留的LEB等電位端子。除此之外，新增的機電用房、電氣管井、電梯機房、數據中心、弱電機房等應分別增加LEB等電位端子箱。新增加的帶洗浴的衛(wèi)生間、游泳池、室內溫泉管等應設置局部等電位聯(lián)結，具體做法參考國標圖集15D502《等電位聯(lián)結安裝》。3改造項目制圖方式建議在設計說明中應對設計范圍及改造內容進行詳細描述，并且明確列出設計依據的規(guī)范，提供利舊改造范圍表如表3。改造項目是在新建項目原電氣系統(tǒng)及平面的設計上進行優(yōu)化或調整，故在制圖時，圖中應標注出哪些部分是原設計未做修改或者利舊設備設施，比如電纜線槽以及原預留管線等，以及哪些部分需要拆改，這樣更方便識圖且有利于施工單位進行施工。圖4所