浅析既有建筑改造项目电气设计

文/汪海

北京维拓时代建筑设计股份有限公司

随着经济的高速发展，城市更新板块业务量增加，既有建筑改造作为城市更新板块的一部分是非常重要的，本人近些年有幸参与多个大宗既改项目设计研究工作。不同于新建项目，既有建筑改造是基于原有建筑的基础上进行改造，也许是 30 年前的建筑，也许是几年前的建筑，因为使用功能或是内部业态的改变，电气系统及平面等相关设计均有较大的不同，而且要求在原有的建筑上进行合理、合法、经济、环保的设计调整，提升新建筑的经济效益和社会效益。

1.2 原有设计文件收集

收集原项目的竣工图等工作，对于设计师了解该项目整体设计情况是非常关键的，尤其对于电气专业，大多数施工工艺都是隐蔽工程，比如防雷接地系统，一般是采用结构柱内钢筋作为引下线，利用结构基础钢筋作为接地极，从图纸上才能更清楚了解。此外，通过原有的设计图纸会更清楚的了解到变电所等设备用房的位置、供配电系统的设计原则、普通照明、应急照明以及弱电、消防等系统设置的情况。

除此之外，还需要收集原设计过程中政府或相关行业一些重要文件和批复，如外审意见、消防专家论证会文件、机场净空规定等。例如，在某办公改造项目中，原设计设置了航空障碍灯，根据现行规范“机场跑道中点起、沿跑道延长线双向各15km、两侧散开度各15%的区域内，顶部与跑道端点连线与水平面夹角大于0.57°的建筑物或构筑物应装设航空障碍标志灯”，这个项目明显不在这个范围内，那么改造是否可以取消? 经过收集文件，找到了当时某军队针对该项目出具的军用机场净空规定要求“该项目必须设置航空障碍灯”，故不能因为节省成本而盲目取消。

1.3 现场实际勘察

项目竣工后在使用过程中，物业对电气设备及系统会有修改或调整，这样作为设计人员应该亲自到项目现场去确认实际情况和图纸是否有区别。例如，变电所低压柜出线低压系统图纸往往和现场实际低压柜出线有区别，大多是因为在使用过程中，物业增加或修改了部分出线，比如零零星星的增加某新增设备的配电线路或某室外照明线路等，未经正规设计渠道在图纸中均无反馈，会造成再改造时图纸与现场不相符等困难。对此，一般是通过现场拍照然后与竣工图纸逐一对比，达到与现场实际情况完全吻合，也是下一步工作的基础。

另外，对旧物业设备设施等评估也是一项针对改造项目非常必要的过程，其形成的物业评估报告是非常重要的基础性设计文件。电气专业物业评估报告需要包含旧设备的使用年限、寿命、维护保养情况、目前状态以及现场电气线路敷设情况、电线电缆的老化情况等; 建议从现状评价、适应性评价、改造升级初步建议、图纸照对照四个方面提出，如图1、表1所示。

从表2可以看出，商业负荷指标最高，可以涵盖其他建筑; 根据近几年经验来看，如果商业改造成其他功能的建筑，变压器基本不用增容。但应特别注意以下几种情况需要进一步核算:(1) 增加数据中心，在信息大数据时代，很多项目都有设置应急指挥中心和数据中心;(2) 制冷方式由直燃机组变更为电制冷，那么用电负荷会有较大增加; (3)商业升级改造增加很多电餐饮，尤其像电火锅类的业态，会造成用电量有较大提高。

如果需要增容，应采取的主要措施有: (1) 原变压器增容，即利用大容量变压器替换原设计小容量变压器; (2) 不改变原变压器及配电系统，新增变压器或室外箱变; (3) 利用清洁能源( 如光伏发电并网供电) ，或利用储能设施进行消峰增益。每个改造项目情况不一样，要根据实际情况考虑负荷性质、建筑空间、经济性、安全性以及工期等因素做出判断，如果有可能尽量采用第三种方式，利用储能设施或是清洁能源来补充不够的容量，也符合国家 “十四五”规划对清洁能源的利用以及减少碳排放的发展预期。

以近两年的某既改项目为例进行分析。北京某商业改造升级项目中将大部分零售服装业态改成餐饮业态，尤其是电餐饮，如电火锅、电烧烤等增加很多，原变压器安装容量9600kVA，按新增业态经过计算需要13600kVA; 新增容量为 4000kVA。经分析: (1) 本项目负荷性质属于周期性负荷，中午和晚上就餐时段为用电高峰，用电量较大，晚上闭店时段为用电量低谷; (2) 原建筑变电所内空间有限新增变压器及低压柜可能性不大;(3) 该甲方投资成本有限，并且希望通过设计可以节约成本;(4) 该项目改造时间紧张，尽量减少土建修改，减少改造工期;(5) 上级电站无太多富裕容量。对此，设计出具的方案是增加两台室外箱变(每台1000kVA) ，并且增加 2000kVA 储能电站，总共 4000kVA 可以满足该商业用电高峰期电量需求，而且在夜间闭店后将储能电站充满，当高峰期变压器负载率超过 90%时自动投入储能电站，达到“消峰增益”的目的。经过成本核算，比传统供电扩容方案节约投资1000多万元，另外储能电站通过峰谷电价差为日后运营提供更大的经济效益和社会效益。

2.3 电气机房及管井

电气机房及管井建议采用利旧第一的原则，因为电气机房对层高、荷载、运输通道、进出线、通风、排水等有不同于其他房间的要求，如果大范围调整会增加土建成本、不便于施工且不环保。另外电井设置一般都是在核心筒或是靠着楼梯间且上下贯通，所以改造时一般不要轻易移动位置;当基于建筑防火分区等原因修改时，可适当增加些小的电气管井，但主干竖向通道仍利旧原则，图2为电井利旧示例。

2.4 配电设计

新增设备的配电电缆如果可以利用原来线槽进行敷设，尽量采用利旧原则，并且需要核算原线槽的填充率满足规范要求。

主干的配电电缆建议采用母线，因为经过这些年改造项目总结，母线基本可以利旧，无论从用电安全性、耐火阻燃能力、占用竖井空间等安全因素，还是从使用寿命、可维护性、负载扩展性、绿色节能等长期的经济性方面考虑母线都是更好的选择。如果考虑到成本因素也可以选用合金母线。

因为配电系统的改动涉及面比较广且成本比较高，故尽量充分考虑原有配电系统与现行规范是否有冲突。原有配电箱是否可以利用，比如办公改造原来一层有5户单独计量设置了电表箱，改造后变成9户，可以新增设一个4表箱，而不是将原来5表箱改造成9表箱，要采取利旧第一的原则。

2.5 照明设计

楼梯间照明尽量采用利旧原则，可以利用原来管线以及灯具，光源要不是节能光源则应替换成LED等节能灯。

改造区域照明管线不建议剔凿原有结构墙体，对结构专业是很大的负担，如果有吊顶，可在吊顶内眀敷，反之可贴顶板敷设，如图3所示。

2018年以前设计的项目，应急照明采用220V灯具，有双路电源供电专线即可，但是根据GB 51039-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》的要求，低于8m的空间灯具应采用消防专用低压24V或36V灯 具，且必须设置UPS电源。故应急照明系统在改造项目中基本需要重新设计。

2.6 防雷接地

（1）防雷

要明确屋顶的改造范围，尽量保留原有接闪带及引下线，如果要重新敷设引下线，成本会增加很多。

屋顶新增的凡突出屋面的所有金属构件，如卫星天线基座( 电视天线金属杆) 、金属通风管、屋顶风机、金属屋面、金属屋架等均应与原有避雷带可靠连接。新增的突出原屋面接闪器保护范围的非金属物体应装接闪器，并和原屋面接闪器带可靠连接。

对于生锈的接闪器要进行除锈及防腐处理或更换，满足规范对接闪器截面的要求。

（2）接地系统

要利用原有基础接地极并且对原预留的接地电阻测试点进行现场实测，如不满足接地电阻要求（一般联合接地≤1Ω） ，需补打人工垂直接地极。

改造项目新增凡正常不带电的设备金属外壳均应可靠接地，尽量利用原管井中预留的 LEB 等电位端子。除此之外，新增的机电用房、电气管井、电梯机房、数据中心、弱电机房等应分别增加 LEB 等电位端子箱。

新增加的带洗浴的卫生间、游泳池、室内温泉管等应设置局部等电位联结，具体做法参考国标图集 15D502《等电位联结安装》。

在设计说明中应对设计范围及改造内容进行详细描述，并且明确列出设计依据的规范，提供利旧改造范围表如表3。

改造项目是在新建项目原电气系统及平面的设计上进行优化或调整，故在制图时，图中应标注出哪些部分是原设计未做修改或者利旧设备设施，比如电缆线槽以及原预留管线等，以及哪些部分需要拆改，这样更方便识图且有利于施工单位进行施工。图4所示为平面图利旧标注示例。

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