程十發(fā)美術(shù)館電氣設(shè)計特點分析

杜 萬 里

［同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司, 上海 200092］

0 引 言

隨著我國文化產(chǎn)業(yè)的不斷壯大,文化類建筑在我國得到了蓬勃發(fā)展。本文結(jié)合程十發(fā)美術(shù)館工程實例,對美術(shù)館電氣設(shè)計的自身特點和特殊內(nèi)容進(jìn)行介紹。

1 供配電系統(tǒng)設(shè)計

1.1 項目概況

本工程為多層公共建筑,總建筑面積為11 500 m2,屬于大中型博物館,按照“國家重點美術(shù)館”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。其中地上建筑共3層(另含兩個局部夾層),地上建筑面積為7 570 m2,包括展示陳列用房、公眾服務(wù)用房、業(yè)務(wù)研究用房、管理保障用房及設(shè)備等;地下室為1層,建筑面積為3 930 m2,包括藏品庫房、報告廳、停車庫、設(shè)備機(jī)房等。

1.2 負(fù)荷分級

本工程為大中型博物館建筑,應(yīng)按二級負(fù)荷要求供電,具體用電負(fù)荷分級如下:① 二級負(fù)荷,包括消防控制中心、消防電梯、防/排煙風(fēng)機(jī)、消防泵、噴淋泵、防火卷簾、應(yīng)急照明等消防用電,運(yùn)營商機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)房、安保系統(tǒng)及客梯電力、排污泵、生活水泵、展廳用電、恒溫恒濕空調(diào)等;② 三級負(fù)荷,包括普通照明插座、空調(diào)電力、充電樁設(shè)施、泛光照明、景觀照明等。

1.3 供電電源

為滿足供電要求,本項目從市政電網(wǎng)引來兩路10 kV電源,兩路電源同時使用,互為備用。10 kV高壓配電系統(tǒng)為單母線分段,高壓不設(shè)聯(lián)絡(luò)。0.4 kV低壓主接線采取單母線分段,平時分列運(yùn)行,當(dāng)一路10 kV高壓電源故障或一臺變壓器檢修或故障時,另一臺變壓器可承擔(dān)全部消防及二級重要負(fù)荷。10/0.4 kV供電網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。

圖1 10/0.4 kV供電網(wǎng)絡(luò)示意圖

根據(jù)建筑功能和負(fù)荷分布,與供電公司溝通討論,本工程在地下一層設(shè)置10/0.4 kV用戶變電所兼高壓配電室,內(nèi)設(shè)兩臺800 kVA的SCBH13高效低耗的干式變壓器。單位建筑面積負(fù)荷指標(biāo)為139.1 kVA/m2。高、低壓側(cè)進(jìn)出線方式采用下進(jìn)下出方式,變電所內(nèi)設(shè)置0.8 m的電纜夾層,并設(shè)有良好的機(jī)械進(jìn)風(fēng)排風(fēng)設(shè)備、降濕設(shè)備及排水措施。變電所設(shè)備布置平面圖如圖2所示。

圖2 變電所設(shè)備布置平面圖

為保證計算機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)及其他弱電系統(tǒng)連續(xù)工作,設(shè)置不間斷電源(UPS)系統(tǒng)和集中式應(yīng)急電源(EPS)系統(tǒng)。各專業(yè)機(jī)房自設(shè)集中式UPS系統(tǒng),其連續(xù)工作時間不小于60 min。應(yīng)急疏散指示燈、樓梯標(biāo)志燈、應(yīng)急照明等由EPS系統(tǒng)供電。每個EPS帶有聯(lián)網(wǎng)接口,通過專用網(wǎng)線把數(shù)據(jù)傳送到變電所值班室EPS管理主機(jī)。管理主機(jī)帶有聯(lián)網(wǎng)接口,可與消防中心聯(lián)網(wǎng)。

2 配電要求

2.1 展廳配電

美術(shù)館展廳主要用于展示藝術(shù)作品,因此單位面積負(fù)荷指標(biāo)要求并不是很高。為滿足今后不同功能展出的需求,對不同功能的配電系統(tǒng)進(jìn)行有效控制,本工程電氣設(shè)計考慮了一定的配電預(yù)留,單位面積負(fù)荷指標(biāo)約為100 W/m2。

由于臨時展廳經(jīng)常會隨著展品變化調(diào)整展陳布局,因此供配電系統(tǒng)也要結(jié)合該特點保證靈活可靠[1]。為避免展示區(qū)內(nèi)互相之間影響,滿足展覽用電要求,本工程將布展A/B總配電箱均布置于樓層強(qiáng)電間內(nèi),分別引兩路電源至末端展區(qū)進(jìn)行雙電源切換。當(dāng)某段臨時展區(qū)功能發(fā)生變化時,不會影響到其余展區(qū)正常供電。本設(shè)計預(yù)留到配電箱,待展區(qū)物品位置落實后再深化各出線回路,地面用電點位的供電線路通過預(yù)留地面溝槽進(jìn)行敷設(shè)。

2.2 展廳照明

展廳照明燈具采用濾除紫外線的或不產(chǎn)生紫外線的光源,在滿足基本觀展要求的視覺條件下,應(yīng)盡量縮短開燈時間,降低展品的曝光量[2]。本設(shè)計僅負(fù)責(zé)展覽區(qū)的疏散照明設(shè)計,展覽區(qū)普通照明插座等配電后續(xù)由專業(yè)布展單位進(jìn)行深化設(shè)計,照度及功率密度等須滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求。

臨時展廳及常設(shè)展廳地面上增設(shè)的地面疏散指示標(biāo)志的數(shù)量、方向及位置須待各區(qū)展位布局確定后再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。對光敏感的展品采用人體感應(yīng)控制裝置,并具備手動控制功能。展廳照明采用分區(qū)、分組或單燈控制[3]。地下車庫、門廳、走道、樓梯間等公共活動空間照明控制采用樓宇設(shè)備自控(BA)系統(tǒng)。

2.3 防雷設(shè)計

根據(jù)規(guī)范規(guī)定和工程實際需要,本項目為二類防雷保護(hù)對象,將鋁合金穿孔板、石材紋理金屬板等金屬屋面作為接閃器,在不同高度處可靠連接,屋頂及室外攝像頭處加裝攝像頭避雷針。屋頂女兒墻上設(shè)置金屬壓頂。金屬壓頂采用鋁合金材料,沿女兒墻敷設(shè)。金屬壓頂兩側(cè)設(shè)翻邊,內(nèi)側(cè)有玻璃框的地方采用25 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼,與玻璃金屬框可靠連接;外側(cè)玻璃幕墻處與幕墻金屬構(gòu)件可靠連接,無金屬幕墻處設(shè)置金屬螺栓。支撐幕墻的金屬構(gòu)架之間應(yīng)有良好的電氣貫通,并應(yīng)與防雷裝置連接,連接要求應(yīng)符合DGJ 08-56—2012《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》第8.2.1條的規(guī)定。

2.4 景觀照明

本工程景觀照明主要選用LED光源,包含點光源、線條燈、地埋燈、臺階燈、投光燈、升降路障,以及水井水泵等。景觀水池等場所須做好等電位聯(lián)結(jié),室外燈具選用密閉型,防護(hù)等級室外燈具選用IP65,水下燈具選用IP68。

照明供電回路應(yīng)考慮燈具的起動電流與供電線路壓降,在相關(guān)燈具和設(shè)備確定后根據(jù)實際情況對電纜截面進(jìn)行校驗。景觀供電干線選用YJV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜,穿SC管敷設(shè)。照明控制回路選用YJV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜,穿PVC管敷設(shè)。景觀水下照明、配電回路選用JHS-0.6/1.0 kV防水電力電纜,穿PVC管敷設(shè)。

2.5 泛光照明

本工程泛光照明選用LED光源,包含地埋線條燈、投光燈、洗墻燈、筒燈等。所有燈具的外觀顏色與造型均與建筑外觀的顏色和造型匹配一致,并與城市夜間燈光協(xié)調(diào)。低壓LED燈具的驅(qū)動電源及控制系統(tǒng)由設(shè)備供應(yīng)商根據(jù)其產(chǎn)品特性進(jìn)行配置。

本工程中的接地系統(tǒng)采用TN-S制,配電箱進(jìn)線處設(shè)接地極。所有裝置外露,可導(dǎo)電部分及裝置外界可導(dǎo)電部分均就近與等電位端子箱或鍍鋅扁鋼聯(lián)結(jié),并與柱上預(yù)埋接地扁鋼可靠連接[4]。所有電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼、金屬配管、安裝構(gòu)件等須可靠連接,以確保電氣安全。

2.6 消防設(shè)計

美術(shù)館與其他建筑的消防設(shè)計有很大不同,一旦遇火,損失巨大。因此重要庫房區(qū)、展陳區(qū)考慮采用高靈敏、高可靠抽氣式早期報警設(shè)備。本項目中的火災(zāi)報警系統(tǒng)采用集中報警系統(tǒng),在地上一層設(shè)置消防安保控制室,面積約為70 m2。除規(guī)范明確要求設(shè)置溫感等特殊探測設(shè)備外,其余均為煙感探測器,高度大于12 m的空間設(shè)置雙鑒式紅外對射探測器且照明線路設(shè)有探測故障電弧功能的電氣火災(zāi)探測器。

2.7 優(yōu)化與建議

本工程照明控制方式采用BA與智能照明開關(guān)量控制。隨著近年LED燈具的逐步完善以及智能照明技術(shù)的不斷發(fā)展,在傳統(tǒng)控制要求的基礎(chǔ)上,對安全、節(jié)能、智能、舒適以及信息化等方面提出了更高要求,因此引入智慧照明控制技術(shù),以滿足安全可靠、節(jié)能環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的要求,最終實現(xiàn)布展照明、普通照明、景觀照明、泛光照明與城市夜景照明的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

入口門廳等通高部位應(yīng)綜合布局水、暖、電管線,注意規(guī)避局部碰撞。美術(shù)館建筑體量一般不大,主要設(shè)備機(jī)房位于地下一層,地上內(nèi)部布局高低錯落,因此,變電所及強(qiáng)電間設(shè)置、電氣橋架走向、管線路由敷設(shè)、燈具安裝等應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃,盡量經(jīng)濟(jì)、合理且方便管線施工及日后維修。

大開間區(qū)域內(nèi)暖通專業(yè)設(shè)置有很多風(fēng)機(jī)盤管,本工程采用一控三的模式,盡量減少溫控面板對墻面裝飾的影響。建議采用聯(lián)網(wǎng)型控制方式,將傳感器設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管附近,在管理室內(nèi)可實現(xiàn)對公區(qū)風(fēng)機(jī)盤管的聯(lián)網(wǎng)控制。

3 智能化系統(tǒng)

本工程基礎(chǔ)智能化系統(tǒng)設(shè)計主要包含綜合布線系統(tǒng)、安保系統(tǒng) (電視監(jiān)視、門禁控制、緊急報警及巡更)、有線電視接收系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、信息導(dǎo)引與發(fā)布系統(tǒng)、停車庫管理系統(tǒng)等。美術(shù)館智能化系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖3所示。

圖3 美術(shù)館智能化系統(tǒng)構(gòu)架圖

本工程設(shè)計的重點是綜合安防系統(tǒng)。綜合安防系統(tǒng)涉及人防、技防、物防,弱電設(shè)計為其中的技防內(nèi)容。

3.1 安防系統(tǒng)

美術(shù)館是收藏、展示、保護(hù)美術(shù)作品的場所,安防系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量關(guān)乎工程實施、系統(tǒng)建成后的使用效果與防范能力[5]。本工程按文物一級工程防范等級設(shè)防,安保系統(tǒng)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)及巡更系統(tǒng)組成,并利用射頻識別(RFID)系統(tǒng)提升安保功能。安保系統(tǒng)具有集成控制功能,可通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器在遠(yuǎn)端實時監(jiān)控。安防系統(tǒng)設(shè)計須結(jié)合美術(shù)館的區(qū)域劃分進(jìn)行分區(qū)分級,對重要區(qū)域重要流線做到視頻監(jiān)控全覆蓋。

(1) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)為全數(shù)字系統(tǒng),由720～1 080 P高清攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機(jī)、存儲服務(wù)器及系統(tǒng)管理軟件組成。視頻智能識別技術(shù)也可進(jìn)行貴重物鎖定(偷盜)、禁止堆放(丟包、不明廢棄物)、人員統(tǒng)計、面部識別技術(shù)等情況的分析。庫房安防設(shè)計平面圖如圖4所示。

圖4 庫房安防設(shè)計平面圖

(2) 門禁終端設(shè)備設(shè)置在所有出入口(除主入口外),消防報警時按消防規(guī)范解除相應(yīng)消防逃生通道上的門禁控制。

(3) 防盜報警系統(tǒng)通過前端探測器(如門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器、紅外探測器和紅外/微波雙鑒探測器、緊急呼救按鈕等)實現(xiàn)區(qū)域防護(hù),且在重點庫房設(shè)置震動報警探測裝置。防盜報警系統(tǒng)用于閉館后的館內(nèi)安保設(shè)防,對應(yīng)庫房采用24 h設(shè)防,設(shè)防控制由安?？刂剖以O(shè)定,所有臨時撤防的區(qū)域須向安保部門提出要求,經(jīng)批準(zhǔn)后實施。防盜報警系統(tǒng)按樓層、公共通道、展廳等設(shè)置報警分區(qū)。

(4) 巡更系統(tǒng)為無線形式,本工程將門禁讀卡點作為無線巡更信息采集點,未設(shè)置門禁讀卡器的區(qū)域現(xiàn)場增設(shè)無線巡更信息鈕扣。

(5) 館內(nèi)的展品、藏品比較特殊,可以利用電子標(biāo)簽技術(shù)來探測物品的放置位置。當(dāng)附帶在畫上的電子標(biāo)簽被移位時,系統(tǒng)主機(jī)能及時報警。館內(nèi)設(shè)置RFID天線系統(tǒng),用于及時讀取電子標(biāo)簽的位置信息。

(6) 安防集成控制將建立集中管理平臺,各子系統(tǒng)間能相互聯(lián)動,按程序設(shè)定的預(yù)案協(xié)防設(shè)防、報警、跟蹤、顯示、錄像。數(shù)字化的綜合安保管理平臺易于實現(xiàn)智能控制管理功能,進(jìn)行全方位的、立體的、動態(tài)的報警管理。綜合安保管理主要圍繞視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行設(shè)備間的聯(lián)動控制,利用跟蹤的圖像顯示,最直接、最直觀地了解現(xiàn)場的狀況。

3.2 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

樓內(nèi)設(shè)樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)設(shè)備,用于自動監(jiān)測、自動控制樓內(nèi)的各類給排水設(shè)備、暖通設(shè)備、電氣照明設(shè)備。

本工程中門廳及展廳等人員密度高且隨時間變化的區(qū)域,在回風(fēng)口處設(shè)置CO2濃度傳感器,對室內(nèi)的CO2濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析。當(dāng)CO2濃度超過設(shè)定值時實現(xiàn)實時報警,并與新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動。

地下車庫通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置CO濃度監(jiān)控系統(tǒng),每個防火分區(qū)至少布置一個CO濃度監(jiān)測裝置。地下車庫通風(fēng)控制設(shè)置時間控制和CO感應(yīng)控制;在上下班高峰期內(nèi)按照時間控制100%風(fēng)量運(yùn)行;在非上下班時間,按照CO濃度控制通風(fēng)換氣量。每個排風(fēng)機(jī)對應(yīng)一個CO濃度探測器,當(dāng)CO濃度超過規(guī)定值時,開啟風(fēng)機(jī);當(dāng)CO濃度低于規(guī)定值時,風(fēng)機(jī)停止。

3.3 RFID系統(tǒng)

RFID技術(shù)利用射頻信號,通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞,并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的。本項目中,該技術(shù)主要用于美術(shù)館中電子客票、人員身份識別和移動跟蹤等。RFID技術(shù)在美術(shù)館人員和美術(shù)館藏品管理系統(tǒng)中的應(yīng)用可以提高工作效率,實現(xiàn)館藏藏品的高效管理。

4 結(jié) 語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及文化水平的不斷提高,藝術(shù)類建筑的建設(shè)規(guī)模也在不斷增加。本文對美術(shù)館建筑電氣設(shè)計進(jìn)行了整體介紹,為今后類似建筑的電氣設(shè)計提供參考。