城市公園立體空間電氣設(shè)計(jì)

朱 思 進(jìn)

(深圳中深建筑設(shè)計(jì)有限公司, 廣東 深圳 518000)

0 引 言

城市公園是現(xiàn)代化城市景觀建設(shè)的新方向,是城市生態(tài)系統(tǒng)、城市景觀的重要組成部分,滿足城市居民的休閑需要,提供休息、游覽、鍛煉、交往以及舉辦各種集體文化活動(dòng)的場所。隨著我國城市化率的提升,要合理利用城市公園地下地上空間,形成地下室公園配套兼城市公共通道、地上公園綠化、二層過街廊橋的垂直城市紐帶。

1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目位于深圳城市副中心核心地段,1F綠化島總用地面積為39 631.84 m2,-1F建筑面積為25 000 m2。2F廊橋建筑面積為13 000 m2,連廊長為2 000 m。A地塊無地下室,B～H各地塊均有地下公園配套兼做城市公共通道和商業(yè)使用。地下室不僅與周邊樓宇地下室連通,而且各地下室之間有過路地下通道相連并至H地塊尾端相鄰公園地下室。在2F廊橋由A地塊體育館蜿蜒曲折的連接至終點(diǎn)H地塊相鄰公園。

2 供電方案

該項(xiàng)目在B地塊、E地塊、H地塊地下一層設(shè)置1#、2#、3#變電所,供電局10 kV中壓電源引至E地塊1F公共開關(guān)房?？傇O(shè)備容量為5 389 kW,總計(jì)算容量為3 710.3 kW,總設(shè)備安裝容量為4 730 kVA。各變電所變壓器、發(fā)電機(jī)設(shè)置情況如表1所示。

表1 各變電所變壓器、發(fā)電機(jī)設(shè)置情況

10 kV中壓路由在E地塊1F公共開關(guān)房引出兩路10 kV高壓電源,一路采用高壓橋架引下至E地塊高壓配電室環(huán)網(wǎng)柜,再由綜合管井經(jīng)2F廊橋高壓橋架引至B地塊-1F綜合配電房。另一路采用高壓橋架引下至F地塊-1F,再由綜合管井經(jīng)2F廊橋高壓橋架引至H地塊-1F綜合配電房。

3 電力配電

3.1 廊橋及景觀照明預(yù)留

A地塊最遠(yuǎn)端寶安體育館附近景觀用電需從B地塊1#變電所引接電源;從1#變電所經(jīng)綜合管井至二層廊橋,沿廊橋腹下橋架引至末端配電箱需要500 m距離。根據(jù)JGJ/T 163—2008《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第8.1.2條,夜景照明設(shè)備供電電壓宜為0.23/0.4 kV,供電半徑不宜超過0.5 km。照明燈具端電壓不宜高于其額定電壓值的105%,并不宜低于其額定電壓值的90%。設(shè)計(jì)在A地塊遠(yuǎn)端預(yù)留40 kW電量,功率因數(shù)取0.85,需要系統(tǒng)取1。計(jì)算電流為71.5 A,斷路器選擇100 A,干線電纜選擇4×50+1×25。依據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》(4版)第865頁～第866頁[2],采用電流矩計(jì)算電壓損失公式:

ΔU%=ΔUa%IL

式中:ΔU%——線路電壓損失百分?jǐn)?shù);

ΔUa%——三相線路每1 A∶km的電壓損失百分?jǐn)?shù);

I——負(fù)荷計(jì)算電流;

L——線路長度。

查表9.4-19，選用規(guī)格的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜用于三相380 V系統(tǒng)的電壓降百分?jǐn)?shù)為0.184%/(A·km)。經(jīng)計(jì)算得ΔU%=0.184×71.5×0.5=6.58%,小于10%滿足規(guī)范要求。

3.2 公園配套用電預(yù)留及空調(diào)系統(tǒng)配電

該項(xiàng)目地下公園配套應(yīng)甲方要求均按餐飲考慮,由于是地下室無法使用燃?xì)?。故對于餐飲主要用電廚房設(shè)備,按戶內(nèi)面積500 W/m2考慮。經(jīng)計(jì)算戶內(nèi)配電箱容量規(guī)格有5 kW、10 kW、15 kW、20 kW、25 kW、30 kW、35 kW、40 kW、50 kW、70 kW、85 kW、120 kW?？梢栽O(shè)計(jì)這些模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)配電箱,每臺(tái)配電箱內(nèi)設(shè)置一個(gè)C16 A照明回路,一個(gè)D16A風(fēng)機(jī)盤管回路,一個(gè)D20A漏電備用回路。并限定各模數(shù)配電箱尺寸,留有足夠擴(kuò)充空間。配套用房配電總箱最大選用225 kW,每戶均設(shè)遠(yuǎn)傳電表。進(jìn)線設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器,報(bào)警值取300～500 mA,滿足規(guī)范JGJ 48—2014《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第7.3.16條:對于大型和中型商店建筑的營業(yè)廳,除消防設(shè)備及應(yīng)急照明外,配電干線回路應(yīng)設(shè)置防火剩余電流動(dòng)作報(bào)警系統(tǒng)。

查文獻(xiàn)[2]表11.7-15可知,公園配套內(nèi)平均每臺(tái)用電設(shè)備正常泄漏電流約為1.00 mA,設(shè)廚房用電設(shè)備平均每臺(tái)1 kW,最大225 mA的測量泄漏電流不會(huì)引起電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警。

配套用房配電總箱出線回路套用不同規(guī)格的戶內(nèi)箱出線系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提高效率,并預(yù)留20%備用回路方便后期改造增容。

VRV空調(diào)室外機(jī)設(shè)置于-1F夾層半地下空間,外墻設(shè)有出風(fēng)百頁。空調(diào)配電箱需遠(yuǎn)離百頁落地300 mm支架安裝;配電房下出線采用橋架300 mm支架敷設(shè)至每臺(tái)空調(diào)外機(jī)處,再采用電纜穿管敷設(shè)至空調(diào)外機(jī)接線盒。

3.3 電梯、排水泵、污水泵、排油煙風(fēng)機(jī)配電

電梯、排水泵、污水泵、隔油間設(shè)備等二級負(fù)荷均在適當(dāng)位置設(shè)置雙電源總箱,末端設(shè)置設(shè)備電源箱。排油煙風(fēng)機(jī)、噴口風(fēng)機(jī)垃圾房等三級負(fù)荷在適當(dāng)位置設(shè)置總箱,末端設(shè)置設(shè)備電源箱。本項(xiàng)目垂直交通有客梯、自動(dòng)扶梯、無障礙升降平臺(tái),客梯提升高度13.5 m。設(shè)計(jì)建議客梯配置自動(dòng)平層功能,由于客梯為無機(jī)房電梯,電源配電箱就近安裝在非裝修區(qū)域。設(shè)置梯井照明、梯井插座、備用回路和電壓保護(hù)水平不低于1.2 kV的SPD。說明電梯控制箱廠家自帶并定位,總包方把配線電纜引至廠家控制箱,以免引起后期糾紛。

同一設(shè)備用房內(nèi)設(shè)備可共用一臺(tái)電源配電箱,節(jié)約造價(jià)。如排油煙風(fēng)機(jī)、清洗水箱、油煙凈化器、冷霧主機(jī)均為三級負(fù)荷,風(fēng)機(jī)控制、設(shè)備保護(hù)均在同一配電箱內(nèi)。特別注意的是,垃圾房當(dāng)有濕垃圾冷庫時(shí)應(yīng)預(yù)留電源,垃圾房還有滅蠅燈、送排風(fēng)機(jī)以及排風(fēng)機(jī)風(fēng)管上的UV除臭裝置。隔油間設(shè)備配電箱除了給隔油設(shè)備提供電源,還需要控制隔油間排水泵、排風(fēng)機(jī),為UV除臭、空調(diào)室內(nèi)機(jī)配電。

3.4 災(zāi)后排氣風(fēng)機(jī)、消控室、弱電間、弱電機(jī)房配電

配電房、弱電機(jī)房暖通專業(yè)設(shè)有災(zāi)后排氣風(fēng)機(jī),發(fā)電機(jī)房設(shè)有防爆型事故風(fēng)機(jī)。事故風(fēng)機(jī)配電宜設(shè)置在氣體滅火房間外,房間內(nèi)設(shè)置遠(yuǎn)程啟停按鈕。發(fā)生火災(zāi)時(shí),事故風(fēng)機(jī)應(yīng)通過火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)關(guān)停風(fēng)機(jī),關(guān)閉電動(dòng)閥。通常情況下,配電房、弱電機(jī)房等氣體滅火房間的空調(diào)宜與事故風(fēng)機(jī)分開配電房,發(fā)生火災(zāi)時(shí),空調(diào)電源通過切非關(guān)閉。若有困難時(shí)可以合用配電箱,這時(shí)切非不應(yīng)在低壓配電柜,而應(yīng)在事故風(fēng)機(jī)配電箱處切非,因?yàn)榕潆娤浒卜旁跉怏w滅火房間外,此時(shí)可通過手動(dòng)合上脫扣器,啟動(dòng)事故風(fēng)機(jī)排除災(zāi)后廢氣。文獻(xiàn)[4]中,事故風(fēng)機(jī)并非消防電源,但其需要在火災(zāi)發(fā)生后繼續(xù)工作,故其配線采用耐火電線,可靠性更高。

3.5 消防設(shè)備配電

依據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)[5]第10.1.8條,消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風(fēng)機(jī)房的消防用電設(shè)備及消防電梯等的供電,應(yīng)在其配電線路的最末一級配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。該項(xiàng)目消防控制室、消防水泵、排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)的配電,由配電房主配電柜和應(yīng)急配電柜分別引出干線電源至相應(yīng)區(qū)域配電間內(nèi)的主用消防電源總箱和備用消防電源總箱。再由2臺(tái)總箱放射式引出分支干線至消防控制室、消防水泵房控制室、排煙風(fēng)機(jī)房的雙電源切換配電箱。

對于消防應(yīng)急照明,如電井、風(fēng)機(jī)房、消防水泵房備用照明等,由配電房引出主/備用兩路消防電源至相應(yīng)區(qū)域配電間內(nèi)的雙電源照明總箱,再由總箱放射式單回路引出至相應(yīng)防火分區(qū)的應(yīng)急照明集中電源、備用照明箱。

4 照明配電

4.1 應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)

該項(xiàng)目地下室建筑面積為24 000 m2,其中公園配套用房、城市公共通道共約15 000 m2。依據(jù)JGJ 48—2014《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第1.0.4條,5 000～20 000 m2屬于中型商店。依據(jù)規(guī)范第7.3.10條,中型商店的疏散通道和安全出口應(yīng)設(shè)置智能疏散照明系統(tǒng)。依據(jù)規(guī)范第7.3.11條,大型和中型商店建筑的營業(yè)廳疏散通道的地面應(yīng)設(shè)置保持視覺連續(xù)的燈光或蓄光疏散指示標(biāo)志。GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[6]第3.2.92條規(guī)定“展覽廳、商店、候車(船)室、民航候機(jī)廳、營業(yè)廳等開敞空間場所的疏散通道應(yīng)符合下列規(guī)定:1) 當(dāng)疏散通道兩側(cè)設(shè)置了墻、柱等結(jié)構(gòu)時(shí),方向標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)置在距地面高度1 m以下的墻面、柱面上;當(dāng)疏散通道兩側(cè)無墻、柱等結(jié)構(gòu)時(shí),方向標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)置在疏散通道的上方。”

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)集中控制集中電源型消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)。城市公共通道吊頂最高處3.75 m,采用中型標(biāo)志燈,并設(shè)置地面疏散指示燈。在通道無墻、柱間距遠(yuǎn)的情況下,設(shè)計(jì)選擇中型標(biāo)志燈吊頂下500 mm鏈吊安裝。

依據(jù)GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.2.42條,醫(yī)療建筑、老年人建筑、總建筑面積大于100 000 m2的公共建筑和總建筑面積大于20 000 m2的地下、半地下建筑,不應(yīng)少于1.0 h。表3.2.5建筑面積大于100 m2的地下或半地下公共活動(dòng)場所,應(yīng)急照明照度不低于3.0 lx。該項(xiàng)目是城市公共通道兼中型商業(yè),屬于人員密集場所的地下公共建筑。為此將應(yīng)急照明集中電源蓄電池供電的持續(xù)工作時(shí)間設(shè)為90 min,城市公共通道應(yīng)急照明照度不低于10.0 lx。

4.2 二次裝修電氣設(shè)計(jì)

二次裝修電氣設(shè)計(jì)包含裝修區(qū)域照明、插座、風(fēng)機(jī)盤管、標(biāo)識、LED屏配電。其中LED屏功率比較大,由智能化專業(yè)提資電量;從低壓配電房放射式配電。標(biāo)識用電一般數(shù)百瓦,由裝修照明配電箱放射式配電。風(fēng)機(jī)盤管、插座由照明配電箱配電,每回路配電設(shè)備不大于10臺(tái)。文獻(xiàn)[7]中,照明回路斷路器選擇C16A,配線長度最大80 m;滿足GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]第6.2.4條規(guī)定的短路保護(hù)靈敏度大于1.3倍的要求,滿足規(guī)范第5.2.9條固定式電氣設(shè)備用電短路保護(hù)脫扣時(shí)間小于5 s的地求。對于插座回路選擇C16A斷路器,4 mm2導(dǎo)線,查19DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》[9]表3.24得知,4 mm2電線電阻值為5.172 Ω/km,經(jīng)計(jì)算Id=165 A。

根據(jù)規(guī)范第5.2.9條規(guī)定,供給手持式電氣設(shè)備和移動(dòng)式電氣設(shè)備用電的末端線路或插座回路,TN系統(tǒng)的最長切斷時(shí)間不應(yīng)大于0.4 s(220 V)。參考C型脫扣器要做到小于0.4 s的脫扣時(shí)間,其短路電流與脫扣器整定值之比需大于10。經(jīng)計(jì)算,短路電流與脫扣器整定值之比為10.3,滿足斷路器性能要求。對于部分配電線路大于80 m且小于100 m的插座線路,采用6 mm2導(dǎo)線也滿足要求。

5 廊橋防雷

該項(xiàng)目二層廊橋年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N=0.088 7,防雷等級均為三類,二層廊橋最高處13.6 m,項(xiàng)目周邊均為高樓大廈。按GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》[10]附錄A第5條:當(dāng)建筑物的高度等于或大于100 m,同時(shí)其周邊在2H范圍內(nèi)有等高或比其低的其他建筑物,且不在所確定建筑物以滾球半徑等于建筑物高度的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí),按式(A.0.3-5)算出的等效面積可減去(H/2)×(這些建筑物與所確定建筑物邊長平行以米計(jì)的長度總和)×10-6(km2)。

當(dāng)四周在2H范圍內(nèi)都有等高或比其低的其他建筑物時(shí),其等效面積可按下式計(jì)算:

已知條件:建筑物的長度L=2 000m,建筑物的寬度W=6m,建筑物的高度H=13.6m,當(dāng)?shù)氐哪昶骄妆┤仗鞌?shù)Td=73.9d/a,校正系數(shù)k=1.0,周邊建筑高于當(dāng)前建筑。

計(jì)算公式:年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N=kNgAe=0.088 7,其中Td為建筑物的雷擊大地的年平均密度,Ng=0.1Td,等效面積Ae=LW×10-6=0.012 0km2。

計(jì)算結(jié)果表明,三類防雷,0.05≤N≤0.25,屬于一般性民用建筑物。

利用廊橋金屬鋼板、鋼欄桿(鋼板厚度不小于4mm)作為防雷接閃網(wǎng)、接閃帶,接閃帶、接閃網(wǎng)應(yīng)與引下線可靠焊接。屋頂所有金屬不帶電物體(包括金屬欄桿、支架等)及鋼砼架的鋼筋均與接閃帶連接。利用廊橋鋼柱及它所插入地下室混凝土柱主筋作為防雷引下線,鋼柱引下線應(yīng)與地下室混凝土柱引下線可靠焊接,焊接點(diǎn)不少于4處,焊接點(diǎn)應(yīng)以不破壞結(jié)構(gòu)完整性為原則,每處焊接面不小于120mm2。

引下線利用地下室混凝土柱子或剪力墻內(nèi)2根φ16mm以上主筋與相應(yīng)鋼柱連接作為引下線,引下線間距不大于25m,引下線上端與接閃器連接,下端與接地裝置連接。引下線在距室外地面下1m處設(shè)外甩鋼筋φ12mm,長2m。并在首層鋼柱引下線距地0.5m處設(shè)測試卡子。接地裝置為利用基礎(chǔ)底梁及基礎(chǔ)底板軸線上的上下兩層主筋中的兩根通長連接做接地網(wǎng),并將接地網(wǎng)上每個(gè)樁基的兩根主筋同承臺(tái)內(nèi)鋼筋可靠連接。利用柱內(nèi)主筋熱焊接做引下線,不應(yīng)影響結(jié)構(gòu)安全。

根據(jù)GB51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[11]第11.4.2條6款,當(dāng)利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)柱作為防雷裝置的引下線時(shí),引下線根數(shù)可不限,其中專用引下線的間距不應(yīng)大于25m,但建筑外廓易受雷擊的各個(gè)角上的柱子的鋼筋或鋼柱應(yīng)被利用做專用引下線。當(dāng)其垂直支柱均起到引下線的作用時(shí),引下線的根數(shù)、間距及沖擊接地電阻均可不做要求。該項(xiàng)目跨市政主干廊橋柱跨已大于25m,故設(shè)計(jì)把非地下室范圍之廊橋所有鋼柱作為自然引下線;保證滿足防雷設(shè)計(jì)要求[12]。

6 結(jié) 語

城市公園地下地上空間電氣設(shè)計(jì)除了要配合建筑、景觀兩大主導(dǎo)專業(yè)完成契合業(yè)主需求的設(shè)計(jì)任務(wù),還需結(jié)合項(xiàng)目不同區(qū)域的功能、設(shè)備配電與控制需求合理的負(fù)荷分級、采取最為可靠的配電系統(tǒng);不僅在一次設(shè)計(jì)時(shí)考慮好為各專項(xiàng)設(shè)計(jì)預(yù)留接口,還需要審核專項(xiàng)設(shè)計(jì)的提資和與一次設(shè)計(jì)的一致性。