西安某絲路國際會展中心電氣設計要點淺談

陳水順

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

近年來隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，各大城市相繼興建大型會展中心，以此帶動城市乃至整個城市圈的經濟發(fā)展，形成會展經濟格局，同時配合著國家“一帶一路”的倡議需要，我國展覽活動的模式也在發(fā)生深刻改變。

西安某絲路國際會展中心以歐亞經濟論壇為依托，按照“國際化、國家級”水準，打造“西北會展產業(yè)新極核、西安會展經濟新引擎”，帶動浐灞成為聚集會展、會議、酒店群、金融商務、創(chuàng)客中心、特色小鎮(zhèn)、生態(tài)旅游等多種產業(yè)為支撐的現(xiàn)代會展城。西安某絲路國際會展中心建成后將打破西安市10萬m2以上室內展館零記錄，提升西安乃至西北區(qū)域會展產業(yè)發(fā)展水平，成為國家級“絲路國際會展中心”。本文就該會展中心的變配電系統(tǒng)的設計、展覽動力用電單位指標、變壓器裝機容量的單位指標、大空間照明設計、展廳展位用電配電方式、大空間火災報警系統(tǒng)等電氣設計要點進行針對性分析，以供參考。

1 項目概況

西安某絲路國際會展中心總建筑面積約711 633m2； 其中，地上總建筑面積298 448 m2，地下總建筑面積413 185 m2。主體建筑地上一層(局部設置夾層)、地下二層，建筑高度37.65m，包括南登錄廳、北登錄廳、2個超大展廳(W1館、E1館)、8個標準展廳(W2館～ W6館、E2館～E6館)、2個重展廳以及中央廊道。該中心分兩期實施，本次主要介紹其一期部分。會展中心各展廳位置圖見圖1。

圖1 會展中心各展廳位置示意圖

2 會展建筑規(guī)模及用電負荷確定

根據(jù)》JGJ 218-2010《展覽建筑設計規(guī)范第1.0.3和第1.0.4條款有關規(guī)定，展覽建筑規(guī)模按基地以內的總展覽面積劃分可分為特大型、大型、中型和小型，展廳的等級按單個展廳的展覽面積可分為甲、乙、丙三個等級，具體的劃分詳見表1～2。

展覽建筑規(guī)模劃分表 表1

展廳等級劃分表 表2

按以上規(guī)范要求，西安某絲路國際會展中心屬特大型甲級展覽中心。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范與會展建筑電氣用電負荷等級相關的規(guī)范條款，包括JGJ 218-2010《展覽建筑設計規(guī)范》第7.4.1條、JGJ 333-2014《會展建筑電氣設計規(guī)范》第3.2.1條款、GB 51348-2019《民用建筑電氣設計標準》表A等，其應急響應系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)用電、客梯、排污泵、生活水泵、展廳備用照明、消防疏散指示燈及應急照明、消防風機等消防設備均為一級負荷，其中應急響應系統(tǒng)用電、安保系統(tǒng)用電為一級負荷中特別重要負荷，展廳內主要展覽用電、展廳照明、通風機、閘口機等為二級負荷。

需要說明的是，西安某絲路國際會展中心設計期間新規(guī)GB 51348-2019《民用建筑電氣設計標準》尚未正式發(fā)布，其依照的是舊民規(guī)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》，新舊規(guī)范對特大型甲級展覽中心負荷規(guī)定差異是舊規(guī)范把安防系統(tǒng)歸入一級負荷中特別重要負荷。

3 展覽動力用電負荷

展覽建筑內展廳是會展中心的核心，因此展覽動力用電負荷指標的取值尤其重要。展廳展覽動力用電負荷指標預留大了將造成變壓器運行負載率偏低，同時增加初期投資費用及后期運維成本；反之將導致大部分類型的展覽因用電供應不足而頻繁租借臨時發(fā)電機，增加后期布展運營難度及運維費用。

為了確保展覽用電負荷指標取值滿足實際使用需求，筆者所在團隊隨訪了全國幾家比較典型的會展中心運營單位，并收集統(tǒng)計了目前國內在建及已經建成并投入運營的幾個特大型甲級的會展中心建筑的設計參數(shù)指標，相關詳細參數(shù)詳見表3。

目前國內在建及已建成的特大型甲級會展中心建筑設計參數(shù) 表3

分析表3可知，目前在建及已建成的大型會展中心展覽動力用電指標以200W/m2和400W/m2為主，其中200W/m2占比約50%，400W/m2占比約25%，且200W/m2近年來呈現(xiàn)上升趨勢。

綜上所述，同時結合JGJ 333-2014《會展建筑電氣設計規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范中有關展覽類型及其展覽動力用電要求和技術措施的規(guī)定及資料參數(shù)的分析，筆者建議，會展建筑的展覽動力用電指標按150～200W/m2比較經濟合理，既能滿足大部分會展工藝需求又可以減少后期運營運維成本。當然，部分會展經濟比較發(fā)達城市(比如北京、上海、廣州、深圳等一線城市)可適當?shù)奶岣哂秒娯摵芍笜?，同時在建設方有相關用電指標需求時也需按建設方的需求進行相應設計。

根據(jù)以上分析，結合本項目建設方運營部門的要求，西安某絲路國際會展中心的展覽用電指標最終按200W/m2設計。另外本項目空調冷熱源系統(tǒng)采用電動壓縮式水冷冷水機組，根據(jù)空調專業(yè)及給排水專業(yè)相關設備用量需求經負荷計算，10kV變壓器的裝機容量為55 100kVA，變壓器單位指標裝機容量約為113.8 VA/m2(因本項目地下室面積較大，故變壓器單位指標較低)。

4 供配電系統(tǒng)及自備發(fā)電機電源系統(tǒng)

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.0.2條款要求，一級負荷應由雙重電源供電，結合當?shù)厥姓╇姉l件及項目10kV變壓器裝機容量，西安某絲路國際會展中心一期由市政引入6路10kV市政高壓電源，每2路一組。10kV供配電系統(tǒng)采用單母線分段分列運行方式，正常時各帶50%負荷；10kV側單路故障時投入10kV側母聯(lián)開關，供全部一、二級負荷用電。低壓配電系統(tǒng)分別采用單母線分段+母聯(lián)開關方式(主開關及母聯(lián)開關電氣+機械聯(lián)鎖)，母聯(lián)開關手動聯(lián)絡，平時分列運行，當一路10kV高壓或一臺主變檢修或故障時，手動投入低壓母聯(lián)開關，由另一臺變壓器帶全部一、二級負荷。圖2所示為多功能展廳配電系統(tǒng)示意圖。

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.0.3條款和JGJ 333-2014《會展建筑電氣設計規(guī)范》第5.1.1條和5.2.1條規(guī)范要求，考慮到大型和特大型展覽建筑存在經常性舉辦重大活動的可能，為確保供電的連續(xù)性要求，設置柴油發(fā)電機組，同時結合當?shù)毓╇姴块T及建設方的要求，該項目同時設置了固定柴油發(fā)電機及臨時柴油發(fā)電機接口。其中固定柴油發(fā)電機主要供一級負荷用電，臨時柴油發(fā)電機接口則在市政高壓進線配電母線側及E1館和W1館等多功能展廳變壓器低壓母線側均分別設置臨時發(fā)電機接口，以確保有重大政治活動或重大國際會議舉辦用電可靠性要求，從而確保保電措施方便實施。

圖2 多功能展廳配電系統(tǒng)示意圖

5 變配電所設置

通常情況下，大型或特大型展覽建筑每個展館的建筑面積和供電負荷量都比較大，為滿足展覽靈活性、供電深入負荷中心，以及減少供電半徑的需要，一般均會在單個展覽館設備帶內或其對應區(qū)域的地下室范圍內獨立設置10/0.4kV配變電所，保證低壓供電配電半徑在250m范圍內。

根據(jù)負荷分布以及結合建筑布局，西安某絲路國際會展中心一期、二期交界處地下一層設置一間10kV用戶配電室，在W1館和E1館地下室均分別設置1間10kV變配電所W1#展廳變電所和E1#展廳變電所，在W2館、W3館和E2館、E3館的地下室均分別設置1間10kV變配電所W2#展廳變電所、W3#展廳變電所和E2#展廳變電所、E3#展廳變電所，各分變配電所的變壓器裝機容量及其供電對象具體如表4所示。

6 展覽用電配電方式

展覽動力用電的配電方式一般與展覽建筑展廳結構形式有關系，展廳根據(jù)結構形式一般可分為有柱空間和無柱空間,結構形式不同，配電方式不同。

各分變配電所的變壓器裝機容量及其供電對象 表4

有柱空間展廳展覽動力電源按展位箱安裝位置通常有以下三種方式：1)設置結構管溝，將展位配電箱及管線敷設在結構管溝內；2)當建筑面層較厚，將展位配電箱及管線敷設在建筑面層內；3)將展位配電箱安裝在結構柱上，布展時電力線纜、電視電纜、通信線纜由柱上各電氣箱、盒引線，電纜引出后再引入展廳預留的淺管溝內或在展廳地面上設置電纜防壓槽板。

無柱大空間展廳一般在展廳四周設置主管溝，在展廳內側地面上間隔9m或12m設置次管溝，在次管溝內設置展位配電箱或工業(yè)連接器。兩種展位配電方式案例對比分析如表5所示。

除展廳展位設置展位配電箱或工業(yè)連接器外，通常在展廳兩側墻面上安裝一定數(shù)量的區(qū)域展位電源箱，區(qū)域展位電源箱通常按每600m2左右配置一個。區(qū)域展位箱進線通常采用400A主開關，出線開關通常配置2個250A開關和2個160A開關，以滿足大型展覽用電需求。

因此，綜合以上各類展館的特點，同時經與建設方、顧問及運營部門等各方討論，該項目有關展廳展覽動力配電方式：(1)采用在次管溝內設置IP54工業(yè)連接器配電方式。(2)展廳內展覽動力用電工業(yè)連接器均采用預分支電纜樹干式配電，工業(yè)連接器前均設置帶30mA漏電保護開關箱(管溝側壁明裝)，漏電保護開關箱至工業(yè)連接器間電纜采用軟電纜，以方便后期工業(yè)連接器插拔。(3)展廳用電主干線密集型絕緣銅母線在變電所及垂直管井內均采用防護等級為IP54密集型絕緣銅母線，在主管溝內采用防護等級為IP65樹脂澆筑型絕緣銅母線，主管溝內母線插接箱的防護等級應為IP65。(4)展廳按每600m2設置一個區(qū)域展位箱，區(qū)域展位箱安裝在展廳兩側且靠墻落地安裝，區(qū)域展位箱進線開關400A，出線開關為2個250A、2個160A。

無柱空間展廳展覽動力用電的兩類配電方式案例對比 表5

7 大空間照明及其控制系統(tǒng)

根據(jù)《建筑照明設計標準》，普通展廳地面照度標準值為200lx，高檔展廳地面照度標準值為300lx，展廳顯色指數(shù)要求≥80，照明建議選用色溫4 000K 左右暖白色。一般來說，展廳多數(shù)為綜合性展廳，需適應日后多種類別的展示需要，因此展廳的照明只考慮一般照明，局部照明及混合照明需在具體布展時根據(jù)展品特點及藝術要求進行燈光設計。表6為各種電光源的技術指標對比。

由表6可知，熒光高壓汞燈及高壓鈉燈的顯色指數(shù)指數(shù)無法滿足要求；無極燈光效較低，一次性投資較大，性價比不高；只有LED燈具和金鹵燈能夠完全滿足展廳照明的各項要求。其中LED燈具具有能耗小、適應性強、壽命長、響應時間短(可瞬間點亮)、對環(huán)境無污染和多色發(fā)光等優(yōu)點，且LED燈具逐漸成為大空間照明主流選擇，缺點是價格較金鹵燈高，初期投資較大。金鹵燈的優(yōu)點是在各類展館建筑中廣泛使用，價格較LED燈便宜，缺點是金鹵燈熱開啟時間較長(5～15min)，且初期照度僅為正常值的6%～10%。在初期投資允許的條件下，優(yōu)先考慮采用LED燈具。

各種電光源的技術指標對比 表6

再結合展廳照明燈具不同安裝方式的特點，根據(jù)建設方的初期投資要求，該項目展廳采用160W LED光源高天棚照明燈具，展廳未吊頂，均采用雙燈組團均布式方式安裝。

展廳照明為二級負荷，通常采用各50%交叉供電方式，確保當一路電源發(fā)生故障時，展廳仍能達到平時照度的二分之一，以減少故障對展覽的影響。此外，考慮到展廳布展時人員密集，必需設置應急照明作為事故照明兼消防應急照明，以滿足人員疏散的照度要求。

一般應急照明光源采用鹵鎢燈或LED，考慮到鹵鎢燈經常燒壞不便于維護檢修及供電可靠性問題，采用可快速點亮的LED(160W)高天棚燈作為應急照明，除由兩路市電供電外，另外設置蓄電池電源作為應急電源。應急照明平時由集中電源集中控制應急照明控制系統(tǒng)控制，在消防應急時由消防FAS系統(tǒng)聯(lián)動集中電源集中控制型急照明控制系統(tǒng)強制點亮，以滿足消防要求。

展廳內疏散指示燈不僅在展廳疏散門上方及展廳四面墻體上離地0.3m處安裝疏散指示燈，同時考慮到火災時能更快高效的疏散人員，在展廳內地面主要通道上設置保持視覺連續(xù)的智能型燈光型疏散指示燈系統(tǒng)，智能型燈光型疏散指示燈系統(tǒng)的地面疏散指示標志安裝間距≤3.0m。

為滿足展廳各種展覽模式燈光控制以及節(jié)能管理的需要，在地下停車庫、公共走道、展廳、登陸廳、大開間會議室、大開間辦公室等公共活動空間均設置智能照明控制系統(tǒng)，主機安裝在會展中心一期地上一層消防安保監(jiān)控中心內，通過調光或開關量控制滿足不同功能的燈光場景控制需求，并通過通訊接口與樓宇自動化管理系統(tǒng)聯(lián)網。

8 大空間火災報警系統(tǒng)

高大空間展廳火災探測器的設置必須考慮火災類型及其特點。

首先，大型會展項目展廳空間高大，頂棚距地往往超過16m，有些甚至超過20m。對于初起的陰燃火，當建筑高度≤16m時，煙氣在6～7m處開始出現(xiàn)分層現(xiàn)象;當16m <建筑高度≤26m時，煙氣在6～7m處開始出現(xiàn)第一次分層現(xiàn)象，上升至11～12m處開始出現(xiàn)第二次分層現(xiàn)象。在開窗或通風空調形成對流層時，煙氣會在該對流層下1m左右產生橫向擴散，因此在設計中應綜合考慮煙氣分層高度和對流層高度。又由于分層容易發(fā)生煙氣沉降、彌散現(xiàn)象，夏季時還易出現(xiàn)熱障效應。因而傳統(tǒng)的頂棚安裝的點式感溫或感煙探測器都難以正常啟動。

其次，根據(jù)GB 50116火災報警規(guī)范要求：高度大于12m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數(shù)的火災探測器。

綜合分析后，該項目消防火災自動報警系統(tǒng)采用控制中心方式，主機設在AB區(qū)的E1展廳首層的消防安保中心內，同時在各個展廳、地下室區(qū)域設置有區(qū)域機，主機與區(qū)域機采用環(huán)網方式聯(lián)通，并留有與未來二期分控的通訊接口；消控中心內設置消防主機、消防廣播、消防水炮控制主機等消防設備，以及其他弱電設備。展廳采用分若干層布置的線型光束感煙火災探測器和多波段火焰探測器組合探測器作為火災自動報警設備，圖像型感煙探測器布置在12m高度；火焰探測器布置在頂層桁架及展廳兩側。

9 結束語

通過對西安某絲路國際會展中心的電氣設計要點的分析，總結如下。

(1)會展建筑的展覽動力用電指標按150～200W/m2比較經濟合理，其既能滿足大部分會展工藝需求又可以減少后期運營運維的成本投資。當然，部分會展經濟比較發(fā)展的城市比如上海、深圳等一線城市可適當提高用電負荷指標，同時在建設方有相關用電指標需求時，也需按建設方的需求進行相應設計。

(2)特大型和大型展覽建筑由于人員密集，存在經常性舉辦重大活動的可能，一般在市電滿足一級負荷供電要求的前提下，為確保供電連續(xù)性要求，建議設置柴油發(fā)電機組。自備柴油發(fā)電機容量一般建議同時包含應急指揮中心、安全防范系統(tǒng)、重要的計算機系統(tǒng)電源、消防設備(含消防控制室、火災自動報警系統(tǒng)、消防泵、噴淋泵、消防電梯、防火卷簾、防排煙風機等)、應急及疏散照明等。另外為確保特大型和大型展覽建筑舉辦重大政治活動或重大國際會議時對用電可靠性要求，建議在市政高壓進線配電母線側或展廳變壓器低壓母線側增設臨時發(fā)電機接口。

(3)無柱大空間展廳展區(qū)布線宜采用主溝加輔溝方式，展廳展位展覽動力取電方式可在次管溝內設置展位配電箱或工業(yè)連接器，具體采用何種方式可與建設方、運營部門或顧問等相關方商定明確。

(4)大跨度空間的展區(qū)光源可采用冷光源金屬鹵化物燈或LED高天棚燈等；當初次經濟投資允許的情況下，可以優(yōu)先考慮采用高顯色指數(shù)(Ra>80)LED高天棚燈，提高電源效率和使用壽命的同時提高節(jié)能效果。

(5)展廳照明燈具的布置方式可采用單燈均布、雙燈組團和四燈組團方式，具體的布燈方案應與建筑及結構形式有機結合，充分考慮建筑室內效果及頂棚結構的空間秩序。