淺談鹽城港航大廈電氣設(shè)計

雋 婉 茹

(南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司, 江蘇 南京 210002)

0 引 言

超高層建筑是指建筑高度超過100 m的民用建筑,具有高度高、面積大、造價高、總體建筑功能復(fù)雜、設(shè)備豎井多且布置緊密等特點。電氣設(shè)計時應(yīng)重點關(guān)注以下幾點:變電所位置及個數(shù)、若設(shè)置樓上變電所時變壓器等設(shè)備的垂直運輸方案;選擇柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源時,柴油發(fā)電機(jī)組的電壓等級、與應(yīng)急母線的切換點位置;豎向供電電纜類型及安裝方式;火災(zāi)自動報警系統(tǒng)組成形式;建筑物防雷系統(tǒng);物業(yè)管理范圍對電氣設(shè)計的影響。所以電氣專業(yè)在設(shè)計時應(yīng)充分考慮上述要點,合理選擇設(shè)計方案。

1 項目概況

港航大廈位于鹽城先鋒島東北角,新洋港運河和串場河交匯處,是整個島嶼的船頭位置,作為島嶼起點與島中心區(qū)相互對望,寓意“領(lǐng)航”和“燈塔”。作為當(dāng)?shù)厥讉€超高層建筑,該項目旨在創(chuàng)造生態(tài)化、現(xiàn)代化的綜合商務(wù)服務(wù)區(qū),成為鹽城市的新地標(biāo)。

港航大廈鳥瞰效果圖如圖1所示。

圖1 港航大廈鳥瞰效果圖

該項目為一類高層公共建筑,建筑高度為149.15 m,總建筑面積約68 402.82 m2,其中地上建筑面積約45 383 m2,地下建筑面積約23 145.92 m2。地下2層,地上36層。因酒管公司技術(shù)指標(biāo)未明確,故酒店擬按四星級及以上星級標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)設(shè)計。各樓層主要使用功能如表1所示。

表1 各樓層主要使用功能

2 供配電系統(tǒng)

2.1 供電方案

負(fù)荷用電指標(biāo)如表2所示。

表2 負(fù)荷用電指標(biāo)

經(jīng)負(fù)荷統(tǒng)計,地下車庫用電量約619 kW,商業(yè)及辦公用電量約2 740 kW,酒店(包含酒店設(shè)備用房)用電量約2 562 kW。

該項目屬于超高層建筑,原本宜在避難層(24F)設(shè)置分變配電室,但因以下原因并不適用。首先,變壓器等設(shè)備自重大、體積大,垂直運輸十分困難,其重量也會增大結(jié)構(gòu)荷載、影響配筋從而增加造價;其次,避難層位于酒店部分,上下方均為酒店客房,變壓器工作時會產(chǎn)生振動,且存在電磁干擾,影響酒店星級品質(zhì)。因此,結(jié)合供電半徑、產(chǎn)權(quán)歸屬、設(shè)備運輸?shù)纫蛩鼐C合考慮后,開閉所及變配電所設(shè)置如表3所示。

表3 開閉所及變配電所設(shè)置

供電方案示意圖如圖2所示。

圖2 供電方案示意圖

該項目采用兩路獨立的10 kV電源供電,變電所低壓配電采用消防與非消防負(fù)荷分組的供電方案,并在低壓側(cè)設(shè)置母聯(lián),滿足一、二級負(fù)荷及消防負(fù)荷的供電可靠性要求。考慮到酒店運行需求及酒店定位,在-1F柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)設(shè)1臺常載功率為1 000 kW柴油發(fā)電機(jī)組,為酒店部分提供重要負(fù)荷的備用電源和消防負(fù)荷的應(yīng)急電源。

2.2 消防用電設(shè)備供電

GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中第10.1.8條要求,消防負(fù)荷應(yīng)由末端雙電源切換箱供電,比較常用的做法是多個防火分區(qū)共用2個消防配電總箱,由總箱放射式配線至各消防設(shè)備房內(nèi)的末端雙電源切換箱。

雙電源切換開關(guān)設(shè)置過多會帶來元件故障點增多的風(fēng)險,且目前電纜供電可靠性在不斷提高,因此GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[1]旨在減少雙電源切換箱的使用,保證消防負(fù)荷供電可靠性。該標(biāo)準(zhǔn)第13.7.4條規(guī)定,除消防水泵房、消防控制室、消防電梯機(jī)房可以設(shè)置末端雙電源切換箱外,各防火分區(qū)僅在配電小間內(nèi)設(shè)置雙電源切換箱。從配電小間雙電源切換箱采用放射式或樹干式供給防火分區(qū)內(nèi)的消防風(fēng)機(jī)、防火卷簾、電動擋煙垂壁等消防負(fù)荷。樹干式供電如圖3所示。放射式供電如圖4所示。

圖3 樹干式供電

圖4 放射式供電

放射式供電最安全可靠,任意一路負(fù)荷供電出現(xiàn)故障都不會使故障范圍擴(kuò)大而影響其他消防設(shè)備使用。但是如果單個防火分區(qū)內(nèi)消防設(shè)備功率不高且防火分區(qū)個數(shù)較多時,變電所出線回路太多,占用變電所低壓柜間隔多,造價高。而對于樹干式供電,如果故障點位于“樹干”,將會造成后續(xù)消防負(fù)荷斷電,風(fēng)險系數(shù)高。除地上部分的應(yīng)急照明系統(tǒng)外,不推薦采用樹干式供電。樹干式供電從變電所引出回路少,從成本造價角度來說,樹干式供電比放射式供電更經(jīng)濟(jì)。

該項目地下車庫防火分區(qū)個數(shù)多,消防用電設(shè)備也多,消防用電設(shè)備供電方式如圖5所示。圖5結(jié)合了放射式和樹干式供電的優(yōu)點,既減少了變電所的出線回路,又比樹干式供電可靠性更高,在實際工程中使用較經(jīng)濟(jì)合理。

圖5 消防用電設(shè)備供電方式

3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)形式

根據(jù)GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[1]第13.3.3條,從提高火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可靠性出發(fā),港航大廈火災(zāi)自動報警系統(tǒng)采用集中報警與區(qū)域報警相結(jié)合的報警模式。消防控制室設(shè)置在裙房一層,內(nèi)設(shè)置集中型火災(zāi)報警控制器(聯(lián)動型)等消防報警相關(guān)系統(tǒng)主機(jī),避難層(12F和24F)分別設(shè)置區(qū)域報警控制器,區(qū)域報警控制器與火災(zāi)自動報警主機(jī)之間采用環(huán)形接線,12F區(qū)域報警控制器的報警范圍為12F～23F,24F區(qū)域報警控制器的報警范圍為24F至屋頂層。

另外,在避難層公共區(qū)域設(shè)置消防電話分機(jī)、無線對講分機(jī)和消防廣播,設(shè)置原則為消防電話分機(jī)間距不大于20 m,消防廣播間距不大于25 m。避難層的消防電話系統(tǒng)及火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)均采用獨立回路單獨敷設(shè)至消防控制室的消防專用電話主機(jī)和應(yīng)急廣播控制器,保證火災(zāi)時避難層與消防控制室通信順暢可靠。港航大廈火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)置示意圖如圖6所示。

圖6 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)示意圖

3.2 高度超過12 m大空間場所的火災(zāi)探測器選擇

火災(zāi)探測器是通過對比火災(zāi)發(fā)生前后物理或化學(xué)變化來判斷是否有火災(zāi)發(fā)生的。一旦火災(zāi)發(fā)生,火災(zāi)探測器能將火災(zāi)的特征參數(shù),如溫度、光、煙霧、CO等物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為電報警信號,傳送至火災(zāi)報警控制器,達(dá)到火災(zāi)發(fā)生初期的預(yù)警作用。

根據(jù)GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[2]第12.4.1條規(guī)定,高度大于12 m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器,一般采用的火災(zāi)探測器有線型光束感煙探測器、管路采樣式吸氣感煙探測器、火焰探測器及圖像型火災(zāi)探測器。

3.2.1 線型光束感煙探測器

線型光束感煙探測器是通過在水平線路上發(fā)射和接收光束,探測光束被煙氣遮擋情況來判斷是否發(fā)生火災(zāi),主要用于平時無煙霧,火災(zāi)時有煙霧的大空間場所。優(yōu)點是探測距離長,保護(hù)面積大,高度調(diào)節(jié)范圍大。但是探測器易受日光和人工光源影響,可能會產(chǎn)生誤報警,或煙氣稀薄時探測器可能無法探測到。

3.2.2 管路采樣式吸氣感煙探測器

管路采樣式吸氣感煙探測器是通過空氣采樣管將保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣吸入探測器,與探測器中空氣作對比來判斷是否有火災(zāi)發(fā)生,主要用于空間高度較高、氣流較大或需要早期探測的場所。其優(yōu)點是靈敏度高、誤報率低,但價格也高。

3.2.3 火焰探測器

火焰探測器是通過探測火焰發(fā)出的光譜來判斷火災(zāi)是否發(fā)生的。按照探測光譜不同,分為紅外火焰探測器和紫外火焰探測器。適用于火災(zāi)初期有強(qiáng)烈的火焰輻射、需要對火焰快速響應(yīng)的場所,譬如日常工作時有煙霧效果的攝影棚、易燃物倉庫等。

3.2.4 圖像型火災(zāi)探測器

圖像型火災(zāi)探測器利用攝像機(jī)、紅外熱成像器件等視頻設(shè)備對現(xiàn)場火災(zāi)信號進(jìn)行采集、識別和分析,以此來判斷是否有火災(zāi)發(fā)生,其是火災(zāi)探測器和視頻監(jiān)控設(shè)備的結(jié)合,適用于室外、隧道和室內(nèi)等高大空間場所。

該項目1F店門廳高度約13.6 m,結(jié)合實際工程情況、施工便利性、造價、美觀性,最終采取線型紅外光束感煙探測器與圖像型火災(zāi)探測器相結(jié)合的方式。在距地面6 m和13 m處各設(shè)置兩套紅外光束感煙探測器,距地13 m處設(shè)置4臺圖像型火災(zāi)探測器。酒店門廳火災(zāi)探測器布置如圖7所示。

圖7 酒店門廳火災(zāi)探測器布置

需要注意的是,圖像型火災(zāi)探測器在安裝時,應(yīng)根據(jù)實際使用環(huán)境調(diào)整探測器的安裝角度,保證火焰可以被完全監(jiān)控到。紅外光束感煙探測器與圖像型火災(zāi)探測器分別基于不同的火災(zāi)參數(shù),互相配合,可實現(xiàn)對酒店門廳火災(zāi)情況的全面探測[3]。

4 結(jié) 語

超高層建筑電氣設(shè)計中,重點是合理選擇供配電系統(tǒng)方案、準(zhǔn)確判定負(fù)荷等級、合理選擇火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的形式。設(shè)計時需根據(jù)項目實際情況綜合考慮,注意避免出現(xiàn)不可逆失誤。