陳水順

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

0 引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，各大城市相繼興建大型會(huì)展中心，以此帶動(dòng)城市乃至整個(gè)城市圈的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成會(huì)展經(jīng)濟(jì)格局，同時(shí)配合著國家“一帶一路”的倡議需要，我國展覽活動(dòng)的模式也在發(fā)生深刻改變。

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

1 項(xiàng)目概況

西安某絲路國際會(huì)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(shè)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(gè)超大展廳(W1館、E1館)、8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展廳(W2館～ W6館、E2館～E6館)、2個(gè)重展廳以及中央廊道。該中心分兩期實(shí)施，本次主要介紹其一期部分。會(huì)展中心各展廳位置圖見圖1。

圖1 會(huì)展中心各展廳位置示意圖

2 會(huì)展建筑規(guī)模及用電負(fù)荷確定

根據(jù)》JGJ 218-2010《展覽建筑設(shè)計(jì)規(guī)范第1.0.3和第1.0.4條款有關(guān)規(guī)定，展覽建筑規(guī)模按基地以內(nèi)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(gè)展廳的展覽面積可分為甲、乙、丙三個(gè)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(huì)展中心屬特大型甲級展覽中心。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范與會(huì)展建筑電氣用電負(fù)荷等級相關(guān)的規(guī)范條款，包括JGJ 218-2010《展覽建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.4.1條、JGJ 333-2014《會(huì)展建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.1條款、GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表A等，其應(yīng)急響應(yīng)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(yīng)急照明、消防風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備均為一級負(fù)荷，其中應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)用電、安保系統(tǒng)用電為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，展廳內(nèi)主要展覽用電、展廳照明、通風(fēng)機(jī)、閘口機(jī)等為二級負(fù)荷。

需要說明的是，西安某絲路國際會(huì)展中心設(shè)計(jì)期間新規(guī)GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》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(shè)計(jì)規(guī)范》，新舊規(guī)范對特大型甲級展覽中心負(fù)荷規(guī)定差異是舊規(guī)范把安防系統(tǒng)歸入一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

3 展覽動(dòng)力用電負(fù)荷

展覽建筑內(nèi)展廳是會(huì)展中心的核心，因此展覽動(dòng)力用電負(fù)荷指標(biāo)的取值尤其重要。展廳展覽動(dòng)力用電負(fù)荷指標(biāo)預(yù)留大了將造成變壓器運(yùn)行負(fù)載率偏低，同時(shí)增加初期投資費(fèi)用及后期運(yùn)維成本；反之將導(dǎo)致大部分類型的展覽因用電供應(yīng)不足而頻繁租借臨時(shí)發(fā)電機(jī)，增加后期布展運(yùn)營難度及運(yùn)維費(fèi)用。

為了確保展覽用電負(fù)荷指標(biāo)取值滿足實(shí)際使用需求，筆者所在團(tuán)隊(duì)隨訪了全國幾家比較典型的會(huì)展中心運(yùn)營單位，并收集統(tǒng)計(jì)了目前國內(nèi)在建及已經(jīng)建成并投入運(yùn)營的幾個(gè)特大型甲級的會(huì)展中心建筑的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)，相關(guān)詳細(xì)參數(shù)詳見表3。

目前國內(nèi)在建及已建成的特大型甲級會(huì)展中心建筑設(shè)計(jì)參數(shù) 表3

分析表3可知，目前在建及已建成的大型會(huì)展中心展覽動(dòng)力用電指標(biāo)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(shí)結(jié)合JGJ 333-2014《會(huì)展建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)展覽類型及其展覽動(dòng)力用電要求和技術(shù)措施的規(guī)定及資料參數(shù)的分析，筆者建議，會(huì)展建筑的展覽動(dòng)力用電指標(biāo)按150～200W/m2比較經(jīng)濟(jì)合理，既能滿足大部分會(huì)展工藝需求又可以減少后期運(yùn)營運(yùn)維成本。當(dāng)然，部分會(huì)展經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)城市(比如北京、上海、廣州、深圳等一線城市)可適當(dāng)?shù)奶岣哂秒娯?fù)荷指標(biāo)，同時(shí)在建設(shè)方有相關(guān)用電指標(biāo)需求時(shí)也需按建設(shè)方的需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。

根據(jù)以上分析，結(jié)合本項(xiàng)目建設(shè)方運(yùn)營部門的要求，西安某絲路國際會(huì)展中心的展覽用電指標(biāo)最終按200W/m2設(shè)計(jì)。另外本項(xiàng)目空調(diào)冷熱源系統(tǒng)采用電動(dòng)壓縮式水冷冷水機(jī)組，根據(jù)空調(diào)專業(yè)及給排水專業(yè)相關(guān)設(shè)備用量需求經(jīng)負(fù)荷計(jì)算，10kV變壓器的裝機(jī)容量為55 100kVA，變壓器單位指標(biāo)裝機(jī)容量約為113.8 VA/m2(因本項(xiàng)目地下室面積較大，故變壓器單位指標(biāo)較低)。

4 供配電系統(tǒng)及自備發(fā)電機(jī)電源系統(tǒng)

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.2條款要求，一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，結(jié)合當(dāng)?shù)厥姓╇姉l件及項(xiàng)目10kV變壓器裝機(jī)容量，西安某絲路國際會(huì)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(yùn)行方式，正常時(shí)各帶50%負(fù)荷；10kV側(cè)單路故障時(shí)投入10kV側(cè)母聯(lián)開關(guān)，供全部一、二級負(fù)荷用電。低壓配電系統(tǒng)分別采用單母線分段+母聯(lián)開關(guān)方式(主開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)電氣+機(jī)械聯(lián)鎖)，母聯(lián)開關(guān)手動(dòng)聯(lián)絡(luò)，平時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)一路10kV高壓或一臺主變檢修或故障時(shí)，手動(dòng)投入低壓母聯(lián)開關(guān)，由另一臺變壓器帶全部一、二級負(fù)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(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.3條款和JGJ 333-2014《會(huì)展建筑電氣設(shè)計(jì)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(jīng)常性舉辦重大活動(dòng)的可能，為確保供電的連續(xù)性要求，設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇姴块T及建設(shè)方的要求，該項(xiàng)目同時(shí)設(shè)置了固定柴油發(fā)電機(jī)及臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)接口。其中固定柴油發(fā)電機(jī)主要供一級負(fù)荷用電，臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)接口則在市政高壓進(jìn)線配電母線側(cè)及E1館和W1館等多功能展廳變壓器低壓母線側(cè)均分別設(shè)置臨時(shí)發(fā)電機(jī)接口，以確保有重大政治活動(dòng)或重大國際會(huì)議舉辦用電可靠性要求，從而確保保電措施方便實(shí)施。

圖2 多功能展廳配電系統(tǒng)示意圖

5 變配電所設(shè)置

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

根據(jù)負(fù)荷分布以及結(jié)合建筑布局，西安某絲路國際會(huì)展中心一期、二期交界處地下一層設(shè)置一間10kV用戶配電室，在W1館和E1館地下室均分別設(shè)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(shè)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(jī)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(dòng)力用電的配電方式一般與展覽建筑展廳結(jié)構(gòu)形式有關(guān)系，展廳根據(jù)結(jié)構(gòu)形式一般可分為有柱空間和無柱空間,結(jié)構(gòu)形式不同，配電方式不同。

各分變配電所的變壓器裝機(jī)容量及其供電對象 表4

有柱空間展廳展覽動(dòng)力電源按展位箱安裝位置通常有以下三種方式：1)設(shè)置結(jié)構(gòu)管溝，將展位配電箱及管線敷設(shè)在結(jié)構(gòu)管溝內(nèi)；2)當(dāng)建筑面層較厚，將展位配電箱及管線敷設(shè)在建筑面層內(nèi)；3)將展位配電箱安裝在結(jié)構(gòu)柱上，布展時(shí)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(yù)留的淺管溝內(nèi)或在展廳地面上設(shè)置電纜防壓槽板。

無柱大空間展廳一般在展廳四周設(shè)置主管溝，在展廳內(nèi)側(cè)地面上間隔9m或12m設(shè)置次管溝，在次管溝內(nèi)設(shè)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(shè)置展位配電箱或工業(yè)連接器外，通常在展廳兩側(cè)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(gè)。區(qū)域展位箱進(jìn)線通常采用400A主開關(guān)，出線開關(guān)通常配置2個(gè)250A開關(guān)和2個(gè)160A開關(guān)，以滿足大型展覽用電需求。

因此，綜合以上各類展館的特點(diǎn)，同時(shí)經(jīng)與建設(shè)方、顧問及運(yùn)營部門等各方討論，該項(xiàng)目有關(guān)展廳展覽動(dòng)力配電方式：(1)采用在次管溝內(nèi)設(shè)置IP54工業(yè)連接器配電方式。(2)展廳內(nèi)展覽動(dòng)力用電工業(yè)連接器均采用預(yù)分支電纜樹干式配電，工業(yè)連接器前均設(shè)置帶30mA漏電保護(hù)開關(guān)箱(管溝側(cè)壁明裝)，漏電保護(hù)開關(guān)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(nèi)均采用防護(hù)等級為IP54密集型絕緣銅母線，在主管溝內(nèi)采用防護(hù)等級為IP65樹脂澆筑型絕緣銅母線，主管溝內(nèi)母線插接箱的防護(hù)等級應(yīng)為IP65。(4)展廳按每600m2設(shè)置一個(gè)區(qū)域展位箱，區(qū)域展位箱安裝在展廳兩側(cè)且靠墻落地安裝，區(qū)域展位箱進(jìn)線開關(guān)400A，出線開關(guān)為2個(gè)250A、2個(gè)160A。

無柱空間展廳展覽動(dòng)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，普通展廳地面照度標(biāo)準(zhǔn)值為200lx，高檔展廳地面照度標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shí)根據(jù)展品特點(diǎn)及藝術(shù)要求進(jìn)行燈光設(shè)計(jì)。表6為各種電光源的技術(shù)指標(biāo)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(jià)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(xiàng)要求。其中LED燈具具有能耗小、適應(yīng)性強(qiáng)、壽命長、響應(yīng)時(shí)間短(可瞬間點(diǎn)亮)、對環(huán)境無污染和多色發(fā)光等優(yōu)點(diǎn)，且LED燈具逐漸成為大空間照明主流選擇，缺點(diǎn)是價(jià)格較金鹵燈高，初期投資較大。金鹵燈的優(yōu)點(diǎn)是在各類展館建筑中廣泛使用，價(jià)格較LED燈便宜，缺點(diǎn)是金鹵燈熱開啟時(shí)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(shù)指標(biāo)對比 表6

再結(jié)合展廳照明燈具不同安裝方式的特點(diǎn)，根據(jù)建設(shè)方的初期投資要求，該項(xiàng)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(tuán)均布式方式安裝。

展廳照明為二級負(fù)荷，通常采用各50%交叉供電方式，確保當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，展廳仍能達(dá)到平時(shí)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(shí)人員密集，必需設(shè)置應(yīng)急照明作為事故照明兼消防應(yīng)急照明，以滿足人員疏散的照度要求。

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

展廳內(nèi)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(shí)考慮到火災(zāi)時(shí)能更快高效的疏散人員，在展廳內(nèi)地面主要通道上設(shè)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(biāo)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(huì)議室、大開間辦公室等公共活動(dòng)空間均設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)，主機(jī)安裝在會(huì)展中心一期地上一層消防安保監(jiān)控中心內(nèi)，通過調(diào)光或開關(guān)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(dòng)化管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

8 大空間火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

高大空間展廳火災(zāi)探測器的設(shè)置必須考慮火災(zāi)類型及其特點(diǎn)。

首先，大型會(huì)展項(xiàng)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(dāng)建筑高度≤16m時(shí)，煙氣在6～7m處開始出現(xiàn)分層現(xiàn)象;當(dāng)16m <建筑高度≤26m時(shí)，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(fēng)空調(diào)形成對流層時(shí)，煙氣會(huì)在該對流層下1m左右產(chǎn)生橫向擴(kuò)散，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)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(shí)還易出現(xiàn)熱障效應(yīng)。因而傳統(tǒng)的頂棚安裝的點(diǎn)式感溫或感煙探測器都難以正常啟動(dòng)。

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

綜合分析后，該項(xiàng)目消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用控制中心方式，主機(jī)設(shè)在AB區(qū)的E1展廳首層的消防安保中心內(nèi)，同時(shí)在各個(gè)展廳、地下室區(qū)域設(shè)置有區(qū)域機(jī)，主機(jī)與區(qū)域機(jī)采用環(huán)網(wǎng)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(nèi)設(shè)置消防主機(jī)、消防廣播、消防水炮控制主機(jī)等消防設(shè)備，以及其他弱電設(shè)備。展廳采用分若干層布置的線型光束感煙火災(zāi)探測器和多波段火焰探測器組合探測器作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)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(cè)。

9 結(jié)束語

通過對西安某絲路國際會(huì)展中心的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析，總結(jié)如下。

(1)會(huì)展建筑的展覽動(dòng)力用電指標(biāo)按150～200W/m2比較經(jīng)濟(jì)合理，其既能滿足大部分會(huì)展工藝需求又可以減少后期運(yùn)營運(yùn)維的成本投資。當(dāng)然，部分會(huì)展經(jīng)濟(jì)比較發(fā)展的城市比如上海、深圳等一線城市可適當(dāng)提高用電負(fù)荷指標(biāo)，同時(shí)在建設(shè)方有相關(guān)用電指標(biāo)需求時(shí)，也需按建設(shè)方的需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。

(2)特大型和大型展覽建筑由于人員密集，存在經(jīng)常性舉辦重大活動(dòng)的可能，一般在市電滿足一級負(fù)荷供電要求的前提下，為確保供電連續(xù)性要求，建議設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。自備柴油發(fā)電機(jī)容量一般建議同時(shí)包含應(yīng)急指揮中心、安全防范系統(tǒng)、重要的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源、消防設(shè)備(含消防控制室、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防泵、噴淋泵、消防電梯、防火卷簾、防排煙風(fēng)機(jī)等)、應(yīng)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(dòng)或重大國際會(huì)議時(shí)對用電可靠性要求，建議在市政高壓進(jìn)線配電母線側(cè)或展廳變壓器低壓母線側(cè)增設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)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(dòng)力取電方式可在次管溝內(nèi)設(shè)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(shè)方、運(yùn)營部門或顧問等相關(guān)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(dāng)初次經(jīng)濟(jì)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(shí)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(tuán)和四燈組團(tuán)方式，具體的布燈方案應(yīng)與建筑及結(jié)構(gòu)形式有機(jī)結(jié)合，充分考慮建筑室內(nèi)效果及頂棚結(jié)構(gòu)的空間秩序。