某文體中心項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)概要

王志翔(中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，蘇州 215021)

某文體中心項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)概要

王志翔
(中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，蘇州 215021)

以某文體中心為例，講述了區(qū)域性、群眾性的文化體育中心建筑的主要功能、特點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的電氣系統(tǒng)，供配電、照明、綠建等設(shè)計(jì)需要把握的共性和個(gè)性的要點(diǎn)。目的是通過(guò)廣泛交流，提升設(shè)計(jì)水平，共同促進(jìn)公共文體事業(yè)的快速健康發(fā)展。

文體中心 負(fù)荷分級(jí) 綠建

0 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生活的需求已得到很大滿足，因此，也對(duì)文化、體育、教育、健康、養(yǎng)老等方面提出了更高層次的需求。這其中，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求相適應(yīng)的文化體育事業(yè)對(duì)提高全民綜合素質(zhì)、提升國(guó)家社會(huì)的軟實(shí)力至關(guān)重要，因此，從中央到地方的各級(jí)政府都在加大投入，積極構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、發(fā)展均衡、網(wǎng)絡(luò)健全、運(yùn)行有效、惠及全民的文體服務(wù)體系。

本文的項(xiàng)目案例就是在此大環(huán)境下產(chǎn)生的某地級(jí)市區(qū)域性的文化體育中心項(xiàng)目，定位于區(qū)域性、服務(wù)廣大群眾的文化體育活動(dòng)場(chǎng)所。本文從電氣專業(yè)入手，歸納總結(jié)此類型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過(guò)廣泛交流，提升電氣專業(yè)設(shè)計(jì)水平，共同促進(jìn)公共文體事業(yè)快速健康發(fā)展。

1 項(xiàng)目概況

本工程為某市區(qū)一級(jí)文體中心，分為體育中心和文化中心兩部分。體育中心為一座中型丙級(jí)體育館，設(shè)有2 855個(gè)觀眾席位，除體育館外，還包含一些附屬設(shè)施用房、桌球館、乒乓球館、羽毛球館等，總面積14 489m2，總高23.25m，屬于多層公建。文化中心裙房5層，塔樓15層，地下1層，共包含青少年活動(dòng)中心、文化館、檔案館、圖書(shū)館、展覽廳、觀演廳、辦公等部分，總建筑面積59 874m2，總高65.25m，屬于一類高層建筑。項(xiàng)目俯瞰如圖1。

圖1 項(xiàng)目俯瞰圖

2 設(shè)計(jì)原則

電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要保證設(shè)備安全可靠，符合各類規(guī)范及強(qiáng)制性條文要求，其次要經(jīng)濟(jì)合理、控制造價(jià)、節(jié)省投資。由于屬于政府主導(dǎo)的公共民生工程，必須遵循政策導(dǎo)向，打造綠色節(jié)能建筑，因此本工程按綠色二星標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)中適當(dāng)應(yīng)用了一些新技術(shù)、新設(shè)備、新材料等。

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的應(yīng)用方面，除常用的國(guó)標(biāo)通用規(guī)范外，針對(duì)本項(xiàng)目的功能業(yè)態(tài)，還有幾個(gè)特別適用的專業(yè)規(guī)范，如JGJ 31-2013《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 38-2015《圖書(shū)館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 25-2010《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 57-2000《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

3 負(fù)荷分析

本工程文化中心為一類高層，消防設(shè)備用電屬于一級(jí)負(fù)荷，體育中心消防負(fù)荷按本體育項(xiàng)目最高負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)，綜合整體建筑消防負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷。

體育中心為丙級(jí)體育建筑，其體育館的比賽場(chǎng)、主席臺(tái)、貴賓室、接待室、廣場(chǎng)照明、計(jì)時(shí)記分裝置、計(jì)算機(jī)房、通信機(jī)房、電視轉(zhuǎn)播等用電設(shè)備屬于二級(jí)負(fù)荷。

文化中心功能較多，檔案館按其區(qū)域性質(zhì)劃分為乙級(jí)，其檔案庫(kù)用電屬于二級(jí)。觀演廳按小型丙等劇場(chǎng)設(shè)計(jì)，其消防設(shè)備、應(yīng)急照明用電跟隨項(xiàng)目整體消防負(fù)荷，歸屬一級(jí)負(fù)荷；所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(如圖書(shū)館信息檢索、安防監(jiān)控等)也均按一級(jí)負(fù)荷；其余負(fù)荷均屬三級(jí)。

用電設(shè)備類型有常規(guī)的照明、插座、風(fēng)機(jī)、水泵、風(fēng)冷熱泵空調(diào)外機(jī)、VRV空調(diào)外機(jī)。觀演廳有大量舞臺(tái)燈具，配有大功率調(diào)光柜；體育館照明有大功率金鹵燈，大屏幕LED顯示屏，場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)大功率功放等。由于這些負(fù)載波動(dòng)性大，對(duì)系統(tǒng)有沖擊性，且有大量諧波產(chǎn)生，因此配電設(shè)計(jì)須有具體技術(shù)措施。

本工程總用電設(shè)備安裝容量約8 290kW(含體育中心2 160kW)，計(jì)算有功負(fù)荷為5 500kW，補(bǔ)償后功率因數(shù)0.95，計(jì)算視在容量5 789kVA，選用2臺(tái)2 000kVA、2臺(tái)1 600kVA變壓器，負(fù)載率約為80%。

4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1供電

體育中心和文化中心均有一、二級(jí)負(fù)荷，需要雙重電源。體育中心計(jì)算負(fù)荷不大，為節(jié)省變電所投資及便于集中管理，在文化中心地下一層集中設(shè)置一座變電所，靠近體育中心一側(cè)，接近整個(gè)建筑負(fù)荷中心，引入兩路獨(dú)立10kV市電電源作為主供電源，共設(shè)置4臺(tái)變壓器，由每路10kV電源各承載一半。

10kV系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式，中間不設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。當(dāng)一路電源故障時(shí)，另一路電源不致同時(shí)發(fā)生故障，且能承擔(dān)本項(xiàng)目的所有一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷。

變壓器0.4kV低壓側(cè)采用單母線分段供電方式，以2臺(tái)變壓器為一組，設(shè)置低壓聯(lián)絡(luò)，平時(shí)分列運(yùn)行。母聯(lián)分段開(kāi)關(guān)與低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)設(shè)電氣機(jī)械連鎖，手動(dòng)切換母聯(lián)開(kāi)關(guān)。當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí)，由另一臺(tái)變壓器承擔(dān)主要負(fù)荷用電，故障排除后恢復(fù)常態(tài)。

變電所設(shè)置智能電力監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷狀態(tài)、微機(jī)保護(hù)的動(dòng)作記錄、主要電流電壓測(cè)量參數(shù)，以及變壓器溫控器的溫度參數(shù)、低壓側(cè)的主開(kāi)關(guān)開(kāi)斷狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作記錄、多功能數(shù)字儀表的各項(xiàng)參數(shù)、智能無(wú)功補(bǔ)償控制器的狀態(tài)參數(shù)等。電力監(jiān)控系統(tǒng)合并電能計(jì)量系統(tǒng)，并可與BA系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，體現(xiàn)智能化、信息化的設(shè)計(jì)元素。

由于大多數(shù)一、二級(jí)負(fù)荷都有中斷供電時(shí)間的要求，依靠低壓母聯(lián)切換不能得到滿足，因此必須采用自動(dòng)投切開(kāi)關(guān)ATS對(duì)主備電源進(jìn)行切換。消防設(shè)備按規(guī)范在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置ATS切換裝置，其他一級(jí)負(fù)荷末端切換，二級(jí)負(fù)荷可以在前端適當(dāng)?shù)奈恢们袚Q后再行分配。

對(duì)電子信息系統(tǒng)用電設(shè)備(如信息機(jī)房、圖書(shū)館檔案館檢索系統(tǒng)、體育館電子計(jì)分系統(tǒng)、安防監(jiān)控等)采用在線式UPS做備用。應(yīng)急照明疏散系統(tǒng)，采用燈具自帶蓄電池備用，提高可靠性，滿足消防燈具認(rèn)證要求。本工程屬于地方群眾性活動(dòng)場(chǎng)所，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，決定不設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作備用電源。如圖2所示，為本工程供電系統(tǒng)拓?fù)鋱D，能滿足本工程所有等級(jí)負(fù)荷的供電要求。

圖2 供電系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4.2配電

圖4 文化中心典型配電干線

配電設(shè)計(jì)按照用電負(fù)荷性質(zhì)，分別設(shè)置獨(dú)立配電系統(tǒng)，具體如一般照明插座、一般動(dòng)力、非消防一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷配電系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明、消防動(dòng)力等。按照建筑各區(qū)域的功能業(yè)態(tài)，劃分清晰的配電區(qū)域非常重要，有利于將來(lái)的分塊運(yùn)行管理，也便于設(shè)置電能分項(xiàng)獨(dú)立計(jì)量系統(tǒng)以考核各區(qū)用電量，做到各區(qū)責(zé)任明確。本工程的各功能區(qū)域(如體育館、文化館、檔案館、圖書(shū)館、活動(dòng)中心等)配電系統(tǒng)相互獨(dú)立，互不影響。

對(duì)于一些特定的用電負(fù)荷也需要單獨(dú)設(shè)置配電系統(tǒng)：1)觀演廳舞臺(tái)燈光系統(tǒng)，負(fù)載沖擊大，易產(chǎn)生大量諧波，本應(yīng)由專用變壓器供電，但本項(xiàng)目的觀演廳規(guī)模較小，設(shè)專用變壓器經(jīng)濟(jì)上不可行，故采取了一些技術(shù)措施，如由變壓器低壓側(cè)直接專線配電、設(shè)置就地有源濾波器等，使其可以與其他負(fù)載共用變壓器；2)體育館、觀演廳的擴(kuò)聲系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)性大，對(duì)電能質(zhì)量要求高，也需要直接獨(dú)立配電；3)檔案庫(kù)房用電、體育館的比賽照明、比賽計(jì)分系統(tǒng)、電視轉(zhuǎn)播電源等二級(jí)及以上負(fù)荷，不能與普通非消防負(fù)荷共用配電系統(tǒng)，需要獨(dú)立配電。體育中心典型配電干線如圖3所示，文化中心典型配電干線如圖4所示。

圖3 體育中心典型配電干線

需特別說(shuō)明的是，文化中心塔樓的普通照明樹(shù)干式配電采用了兩條并列母線槽，使樓層配電箱間隔接入兩條母線，減少了一路斷電的影響范圍，又留有了適當(dāng)?shù)膫溆没芈?，大大提高了可靠性。此外，文化中心塔樓屬于一類高層，其公共走道照明屬于一?jí)負(fù)荷，故專設(shè)了一套雙電源的公共走道保障照明配電系統(tǒng)。

4.3照明

本工程涉及建筑功能較多，各區(qū)域?qū)φ彰鞯囊笠哺饔胁煌?/p>

在照明分類上，各區(qū)域均要設(shè)置一般照明和應(yīng)急照明，圖書(shū)館還需要值班照明、警衛(wèi)照明，閱覽室桌面需設(shè)置局部照明，劇場(chǎng)觀演廳要設(shè)置50%備用照明等。

在照度標(biāo)準(zhǔn)的確定上，主要依據(jù)GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)各類建筑場(chǎng)所的要求，其中文化中心典型場(chǎng)所照度標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表1。

表1 文化中心典型場(chǎng)所照度標(biāo)準(zhǔn)及功率密度值

光源以T5熒光燈為主，檔案庫(kù)房、技術(shù)用房應(yīng)采用紫外線含量低的光源(或者能隔絕紫外線的燈具)。體育館比賽場(chǎng)地照度要求高，采用大功率金鹵燈光源(1 000W)。所有光源均應(yīng)采用節(jié)能型燈具，單燈功率因數(shù)≥0.9。

照明控制方面，首先應(yīng)滿足綠色節(jié)能的控制要求，如公共區(qū)域、樓梯間、衛(wèi)生間等采用移動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)控制，走道、門(mén)廳、車庫(kù)等處采用智能集中控制系統(tǒng)，不同區(qū)域可加入時(shí)間、照度、移動(dòng)感應(yīng)等控制措施，其他房間場(chǎng)所采用就地開(kāi)關(guān)控制；其次，照明控制還應(yīng)該滿足以下功能性控制要求。

1)體育中心體育館的比賽場(chǎng)地應(yīng)按常用球類訓(xùn)練、業(yè)余比賽、專業(yè)比賽、電視轉(zhuǎn)播的要求計(jì)算照度及分類控制。體育館比賽場(chǎng)地分類照度標(biāo)準(zhǔn)值參見(jiàn)表2。所有賽場(chǎng)照明燈具要做到一對(duì)一智能集中控制，專用的賽場(chǎng)照明控制箱設(shè)置在燈光控制室內(nèi)。

表2 比賽場(chǎng)地分類照度標(biāo)準(zhǔn)值/lx

2)文化中心小型觀演廳的觀眾廳照明也應(yīng)采用智能集中控制，開(kāi)關(guān)應(yīng)能漸亮漸暗、平滑調(diào)節(jié)，并設(shè)定多種場(chǎng)景控制，其控制箱設(shè)在燈控室內(nèi)。圖書(shū)館書(shū)庫(kù)、檔案館庫(kù)房照明，應(yīng)按書(shū)架、檔案架的排列布置，分區(qū)、分架控制，并將電源總開(kāi)關(guān)設(shè)于庫(kù)房門(mén)外。

4.4綠色節(jié)能

本工程按照綠色二星標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)首先需要滿足綠建標(biāo)準(zhǔn)控制項(xiàng)要求，設(shè)置能耗分項(xiàng)獨(dú)立計(jì)量系統(tǒng)，對(duì)照明插座、空調(diào)用電以及水泵、電梯、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力用電分別計(jì)量；照明功率密度、照明數(shù)量質(zhì)量等不高于GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的現(xiàn)行值。

評(píng)分項(xiàng)中，公共場(chǎng)所的照明系統(tǒng)設(shè)置了分區(qū)、定時(shí)、感應(yīng)等節(jié)能控制措施，智能集控和就地節(jié)能開(kāi)關(guān)相配合；照明功率密度值按目標(biāo)值設(shè)計(jì)，也符合當(dāng)?shù)鼐G建標(biāo)準(zhǔn)要求；變壓器選型達(dá)到GB 20052-2013《三相配電變壓器能效限定值級(jí)能效等級(jí)》的節(jié)能評(píng)價(jià)值要求，能效二級(jí)；可再生能源利用上，設(shè)置了變壓器裝機(jī)容量的2‰，約16kWp的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

一般來(lái)說(shuō)，文化體育項(xiàng)目包含的功能雖然較全面，但對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)及高專業(yè)度的要求較低，能夠基本滿足群眾性活動(dòng)需求即可。電氣設(shè)計(jì)也是基于以上定位，力求配電區(qū)域劃分清晰，系統(tǒng)配置適用。本文概述了該類型建筑的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)，理清了電氣設(shè)計(jì)脈絡(luò)，也是為了與廣大同行交流探討。

[1] JGJ 31-2013體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014.

[2] JGJ 38-2015圖書(shū)館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.

[3] JGJ 25-2010檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.

[4] JGJ 57-2000劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

[5] JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[6] GB 50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2010.

[7] GB 50034-2013 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.

[8] GB/T 50378-2014綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.

ElectricalDesignOutlineforaCulturalandSportsCenterProject

Wang Zhixiang

Taking a culture and sports center project as an example, the main functions and characteristics of regional and mass cultural & sports center buildings, and corresponding design outline of electrical system are described, for example power supply, power distribution, illumination, green building etc. The aim is to communication widely, upgrade design level and jointly promote the healthy and rapid development of public cultural & sports undertakings.

cultural & sports center, load classification, green building