淺談氣膜結(jié)構(gòu)建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

馬宇辰

中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司 寧夏 銀川 750001

引言

氣膜建筑作為一種新興起來的建筑形式，其具有造價(jià)低、工期短、使用時(shí)間長、更大跨度的空間與更加豐富的色彩選擇等優(yōu)勢。充氣膜結(jié)構(gòu)一般需要長期不間斷地能源供應(yīng)，其中的單層充氣膜結(jié)構(gòu)為是封閉的空間，需保持一定的室內(nèi)外氣壓差才可正常運(yùn)行。本文就某氣膜展覽建筑的電氣設(shè)計(jì)做詳細(xì)的說明介紹。

1 工程概況

某展覽建筑建筑面積為3476m2，建筑高度19.65m，為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、氣膜結(jié)構(gòu)建筑。建筑定性為小型丙等展廳。主要包含氣膜控制室、弱電機(jī)房、消防控制室，辦公室，展廳，衛(wèi)生間，儲藏間等[1]。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 負(fù)荷分級與配電

本建筑規(guī)模定性為小型丙等展廳。主要展覽用電、LED屏幕、排污泵、生活水泵、應(yīng)急照明、弱電系統(tǒng)用電、風(fēng)機(jī)用電為二級負(fù)荷，消防用電為二級負(fù)荷，其他負(fù)荷均為三級負(fù)荷。本工程重要與大容量負(fù)荷均采用放射式供電。

2.2 供電電源與負(fù)荷計(jì)算

本建筑電源由就近兩臺500KVA室外箱變提供，兩臺箱變同時(shí)工作，互為備用。另因防止停電或氣膜破損導(dǎo)致坍塌事故發(fā)生，廠家為氣膜充氣單元單獨(dú)設(shè)置30kW專用柴油發(fā)電機(jī)，作為設(shè)備應(yīng)急電源保證室內(nèi)外的正負(fù)氣壓差。二級負(fù)荷采用引自不同變壓器的兩路電源供電并在適當(dāng)位置互投；三級負(fù)荷采用單電源供電[2]。

本建筑總計(jì)算負(fù)荷為454.6kW，二級負(fù)荷為446.6kW，三級負(fù)荷8kW，消防負(fù)荷15kW。LED大屏幕預(yù)留負(fù)荷容量為200kW，展廳照明負(fù)荷預(yù)留容量150kW。

3 線路敷設(shè)與設(shè)備安裝

本工程總進(jìn)線采用YJV22鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜埋地引入各總配電箱；普通負(fù)荷供電干線和分支線纜型號采用WDZ-YJ(F)E或WDZ-BYJ(F)；消防負(fù)荷供電電纜電線型號采用WDZN-YJ(F)E或WDZN-BYJ(F)。

消防線路明敷時(shí)(包括敷設(shè)在吊頂內(nèi))，穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù)，金屬導(dǎo)管或封閉式金屬槽盒需采取防火保護(hù)措施；二級負(fù)荷供電的主、備電纜敷設(shè)在同一橋架中時(shí)，需加裝防火隔板隔離。消防線路暗敷時(shí)，需穿管并敷設(shè)在不燃性結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm。

每2～4個(gè)展位設(shè)置一個(gè)展位箱。嵌裝在展溝上的地面展位箱，箱蓋表面的承載力與展廳地面的結(jié)構(gòu)承載力相一致，箱體防護(hù)等級大于IP54。展區(qū)內(nèi)每臺展覽用配電箱的供電區(qū)域面積小于600m2。電源插座均為安全型插座，潮濕場所均采用防水型插座。

開關(guān)、插座和照明燈具靠近可燃物時(shí)，采取隔熱、散熱等防火措施。燈具不允許直接安裝在可燃物體上，其引入線需采用瓷管、礦棉等不燃材料作隔熱保護(hù)。頂棚燈具采用發(fā)熱量低與散熱模塊性能好的LED光源[3]。

4 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

照明控制按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制措施，每個(gè)照明配電箱照明回路中均設(shè)置智能燈光控制器，其總控臺設(shè)置在總值班室內(nèi)控制。集中照明控制系統(tǒng)具備清掃、布展、展覽等控制模式；智能照明系統(tǒng)預(yù)留與建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)網(wǎng)絡(luò)連接的通信接口。

除各框架結(jié)構(gòu)房間熒光燈與裝飾鋼架上的普通燈具外，氣膜頂棚設(shè)置吊式照明，即將反射燈具桿吊于頂棚鋼索照射棚頂?shù)恼彰鞣绞健４朔N照明方式既節(jié)約內(nèi)部空間，同時(shí)照明均勻度高，可營造出無影的明亮空間。現(xiàn)場照明安裝做法如下圖所示：

圖1

應(yīng)急及疏散指示燈內(nèi)電池供電時(shí)間不小于60分鐘。應(yīng)急照明平時(shí)處于充電狀態(tài)，疏散照明燈處于常亮狀態(tài)。在火災(zāi)確認(rèn)后，由消防控制室給信號，切斷應(yīng)急照明箱中開關(guān)，應(yīng)急照明自動(dòng)點(diǎn)亮。樓梯間及其前室不低于5lx。消防控制室、消防水泵房燈內(nèi)電池供電時(shí)間不小于180分鐘。建筑內(nèi)疏散照明的地面最低水平照度均按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定設(shè)置，消防控制室、消防水泵房以及發(fā)生火災(zāi)時(shí)仍需正常工作的消防設(shè)備房設(shè)置備用照明，其作業(yè)面的最低照度不低于正常照明的照度[4]。

5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本建筑為氣膜建筑，頂棚高度較高且為軟頂，展廳大廳部分不便于設(shè)置常規(guī)吸頂式感煙探測器，外圍混凝土結(jié)構(gòu)部分高度僅有3～4m左右，安裝高度不足導(dǎo)致大廳部分同時(shí)不能設(shè)置紅外對射感煙探測器。故本工程在大廳中部裝飾結(jié)構(gòu)鋼柱頂部設(shè)置圖像型感煙探測器?！痘馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中在高度大于12m空間章節(jié)要求宜選擇兩種以上的火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器，故本次在橋架內(nèi)設(shè)置線型纜式感溫火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為集中控制報(bào)警系統(tǒng)，消防控制室設(shè)置在建筑一層，氣膜建筑旁設(shè)置地下消防泵房。消防控制室的報(bào)警控制設(shè)備由火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制器和消防控制室圖形顯示裝置、消防應(yīng)急廣播的控制裝置、消防專用電話總機(jī)等起集中控制作用的消防設(shè)備等組成。

消防水炮設(shè)置于場內(nèi)裝飾鋼構(gòu)桁梁處牢靠固定，以保證在噴射時(shí)，不致因后坐力而晃動(dòng)影響滅火準(zhǔn)確性。其具有激光定位檢測功能，可在水炮不噴水的情況下驗(yàn)證水炮的定位精度，方便調(diào)試與日后維護(hù)。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制三種控制方式。水炮滅火裝置電壓為直流12V，其中心設(shè)備和現(xiàn)場控制箱均為交流220V供電。當(dāng)工作消防泵組發(fā)生故障停機(jī)時(shí)，備用消防泵組需能自動(dòng)投入運(yùn)行。且系統(tǒng)需具有接收消防報(bào)警的功能。

各非消防配電箱內(nèi)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控設(shè)備發(fā)出故障報(bào)警信號并顯示故障信息位置，提示值班人員及時(shí)處理異常情況，預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。電氣火災(zāi)監(jiān)控器的報(bào)警信息和故障信息需在消防控制室圖形顯示裝置或起集中控制功能的火災(zāi)報(bào)警控制器上顯示，但該類信息與火災(zāi)報(bào)警信息的顯示要有區(qū)別。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不能影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自動(dòng)切斷供電電源。

6 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，建筑的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為N=0.0564次/年(年平均雷暴日19.1)，為人員密集型建筑，按二類防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

避雷帶利用氣膜頂棚斜向網(wǎng)狀鋼纜系統(tǒng)。其網(wǎng)狀系統(tǒng)為直徑10mm不銹鋼鋼纜，將其編織成網(wǎng)狀把整個(gè)膜體包裹在其內(nèi)部。引下線利用頂棚鋼網(wǎng)的專用錨固件與擋墻頂?shù)念A(yù)埋錨栓和墻頂部縱筋采用Φ10圓鋼焊接。鋼網(wǎng)密度與引下線平均間距均可滿足規(guī)范中要求的不大于10m×10m或12m×8m的避雷網(wǎng)格與引下線間距不大于18m的要求。建筑四周的引下線在首層高出地面0.5米處預(yù)埋接地引出端子板，以便測量接地電阻或增補(bǔ)接地裝置用。

本建筑接地系統(tǒng)形式為TN-C-S。接地裝置采用鍍鋅角鋼做人工接地極。接地線用-40×4的鍍鋅扁鋼，接地極用∠50×50×5的鍍鋅角鋼。強(qiáng)、弱電進(jìn)線管及金屬管道與MEB用-40X4鍍鋅扁鋼聯(lián)結(jié)，在進(jìn)線處PE線作重復(fù)接地，利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋作自然接地體，基礎(chǔ)內(nèi)所有構(gòu)造鋼筋聯(lián)結(jié)成電氣通路，接地采用聯(lián)合接地，接地電阻不大于1歐姆。金屬電纜橋架及其支架均可靠接地，全長不少于兩處與接地保護(hù)導(dǎo)體相連。

7 結(jié)束語

氣膜建筑供配電負(fù)荷等級按照建筑物最高負(fù)荷等級考慮，并建議備用柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急電源以防氣膜破損或斷電時(shí)有足夠反應(yīng)時(shí)間應(yīng)急疏散。

防雷部分考慮采用鋼纜作為接閃帶使用。若接閃帶有PE管包封可從鋼纜連接引出符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.1中規(guī)定截面要求的導(dǎo)體作為接閃帶。

氣膜建筑相對室內(nèi)高度較高。燈具安裝可采用頂棚設(shè)置吊式照明的方式，將反射燈具桿吊于頂棚鋼索照射棚頂，燈具需采用發(fā)熱量低的光源；在條件允許的情況下也可在場地內(nèi)設(shè)置柱狀可移動(dòng)式燈具（適用于體育類氣膜建筑）。

在需設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的氣膜建筑內(nèi)，可根據(jù)實(shí)際情況選用安裝方式相對合適的火災(zāi)探測器。如纜式感溫火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、圖像型感煙探測器、管路吸氣探測系統(tǒng)等。