丁 輝， 江國(guó)慶， 李東洋， 郭光明， 韓子厚

(航天建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100071)

0 引言

塔臺(tái)是設(shè)于機(jī)場(chǎng)的航空運(yùn)輸管制設(shè)施，用于監(jiān)管和控制飛機(jī)起降，是機(jī)場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)行的重要組成部分，對(duì)保障機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行起到了舉足輕重的作用。塔臺(tái)一般分為塔臺(tái)管制室、檢修環(huán)、設(shè)備機(jī)房、交通核心筒、辦公室、休息室、設(shè)備機(jī)房等場(chǎng)所。塔臺(tái)頂部的管制室、檢修環(huán)、設(shè)備機(jī)房等作為管制員工作、重要工藝設(shè)備運(yùn)行場(chǎng)所，組成了塔臺(tái)的核心部位。除了應(yīng)滿足整個(gè)建筑物的正常運(yùn)行外，塔臺(tái)的設(shè)計(jì)尤其要保證塔臺(tái)核心區(qū)域的運(yùn)行可靠、使用方便。本文結(jié)合內(nèi)蒙古呼和浩特市新機(jī)場(chǎng)新建塔臺(tái)工程的設(shè)計(jì)情況，對(duì)塔臺(tái)的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 工程概況

本工程項(xiàng)目為一座新建塔臺(tái)、新建塔臺(tái)工程用房(建筑面積2 316m2)、新建油機(jī)房(專為塔臺(tái)及塔臺(tái)工程用房服務(wù)，建筑面積60m2)，位于新機(jī)場(chǎng)航站區(qū)，其中油機(jī)房專為塔臺(tái)及塔臺(tái)工程用房服務(wù)。塔臺(tái)建筑性質(zhì)為一類通信建筑、一層高層公共建筑，耐火等級(jí)一級(jí)、屋面防水等級(jí)一級(jí)，占地面積210m2，建筑物地上十七層、地下一層，總建筑面積4 265 m2，建筑檐口高度91.15m。變電所、UPS間、消控室等統(tǒng)一集中設(shè)置在塔臺(tái)工作用房，強(qiáng)電管線通過二層連廊敷設(shè)至塔臺(tái)，弱電管線通過室外管道接入塔臺(tái)。

2 供配電設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝條件，塔臺(tái)及塔臺(tái)工作用房?jī)?nèi)機(jī)房按照B級(jí)機(jī)房進(jìn)行設(shè)計(jì)。部分工藝負(fù)荷(包括電子信息機(jī)柜負(fù)荷、席位負(fù)荷、其他工藝負(fù)荷)、精密空調(diào)、消防負(fù)荷等按一級(jí)負(fù)荷特別重要的負(fù)荷設(shè)計(jì)；安防系統(tǒng)、普通弱電系統(tǒng)、一般照明、空調(diào)、風(fēng)機(jī)水泵等用電負(fù)荷按二級(jí)負(fù)荷考慮；其他負(fù)荷按三級(jí)負(fù)荷考慮。

在塔臺(tái)工作用房一層設(shè)有10/0.4kV變電所,內(nèi)設(shè)兩臺(tái)1 000kVA變壓器，為塔臺(tái)、塔臺(tái)工作用房、油機(jī)房供電。

高壓配電系統(tǒng)為單母線運(yùn)行接線方式，中間不設(shè)聯(lián)絡(luò)，兩路高壓電源互為備用，平時(shí)各帶載50%負(fù)荷。當(dāng)一路高壓電源故障或失電時(shí)，由另外一路高壓電源帶載100%負(fù)荷；220/380V低壓配電系統(tǒng)為單母線分段運(yùn)行結(jié)線方式。

正常時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，各帶50%負(fù)荷。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí)，進(jìn)線開關(guān)分閘斷開后，聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，由另一臺(tái)變壓器供電給所有負(fù)荷。圖1為低壓配電系統(tǒng)圖。

本工程工藝設(shè)備主要是明室和檢修環(huán)內(nèi)的機(jī)柜和席位用電，這些負(fù)荷均為重要負(fù)荷；其他工藝要求設(shè)置的主要是插座(為弱電系統(tǒng)服務(wù)及極端天氣下電暖氣設(shè)備使用)，均為普通負(fù)荷。在塔臺(tái)檢修環(huán)內(nèi)設(shè)置2臺(tái)STS為檢修環(huán)機(jī)房及明室配電，每臺(tái)STS柜均能帶載100%的電子信息設(shè)備機(jī)柜。STS柜通過配電列頭柜為每臺(tái)機(jī)柜或席位供電，電纜敷設(shè)至PDU。

據(jù)了解，一般的電子信息設(shè)備允許供電中斷時(shí)間為10ms左右，因此要求STS工藝的切換時(shí)間≤5ms，以保證STS切換不影響電子信息設(shè)備的正常運(yùn)行。圖2為明室與檢修環(huán)公藝配電系統(tǒng)圖。

圖2 明室與檢修環(huán)工藝配電系統(tǒng)圖

在塔臺(tái)工作用房一層設(shè)有兩個(gè)UPS間(命名為UPS間1和UPS間2)，UPS間1內(nèi)設(shè)置UPS1和UPS2，UPS間2內(nèi)設(shè)置UPS3和UPS4。UPS1和UPS2并機(jī)組成一套UPS供電系統(tǒng)，UPS3和UPS4并機(jī)組成一套UPS供電系統(tǒng)，形成兩套“1+1”冗余配置組成的雙總線UPS供電系統(tǒng)。每臺(tái)UPS均具有帶載100%工藝負(fù)荷的能力，平時(shí)每臺(tái)UPS各帶載25%的工藝負(fù)荷。當(dāng)一套UPS供電系統(tǒng)中的一臺(tái)UPS發(fā)生故障時(shí)，由另外一臺(tái)UPS與另外一套UPS供電系統(tǒng)形成雙總線供電系統(tǒng)；當(dāng)三臺(tái)UPS都發(fā)生故障時(shí)，則由剩余的UPS獨(dú)立給工藝設(shè)備供電。每臺(tái)UPS持續(xù)供電時(shí)間按30min計(jì)算，理論上UPS供電系統(tǒng)能夠給工藝設(shè)備持續(xù)供電2h。

本工程設(shè)有負(fù)載總線同步設(shè)備，以保證兩套UPS供電系統(tǒng)輸出的電源頻率、相位等同步。當(dāng)UPS旁路電源的頻率、相位等在規(guī)定的偏差范圍內(nèi)時(shí)，各UPS跟蹤自身旁路；當(dāng)旁路電源頻率、相位等超出偏差范圍時(shí)，負(fù)載總線同步設(shè)備啟動(dòng)，迫使UPS輸出電源同步運(yùn)行。本設(shè)計(jì)能夠?yàn)楣に囋O(shè)備提供十分可靠的供配電系統(tǒng)。

本工程總計(jì)算有功功率為932kW(其中照明71.3kW，重要工藝負(fù)荷163.4kW，普通工藝負(fù)荷145.8kW，空調(diào)負(fù)荷292.8kW，熱水器、電伴熱等111.3kW，安防、弱電60kW，以及其他負(fù)荷190.4kW；需要考慮同時(shí)使用系數(shù)0.9)，按照《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的計(jì)算要求，考慮0.82的余量系數(shù)，柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)1臺(tái)輸出功率為1 200kW(常用功率，不限時(shí)運(yùn)行)的柴油發(fā)電機(jī)組，將其作為塔臺(tái)、塔臺(tái)工作用房?jī)?nèi)全部負(fù)荷的備用電源。在兩路市電完全失電后，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，為本工程所有負(fù)荷供電。兩路市電的全部失電信號(hào)作為柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)。需要注意的是，柴油發(fā)電機(jī)訂貨需配套控制柜以實(shí)現(xiàn)上述功能，且柴油發(fā)電機(jī)組電源與正常電源之間必須采取防止并列運(yùn)行的措施。

3 照明設(shè)計(jì)

照明設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是塔臺(tái)管制明室的設(shè)計(jì)。明室位于塔臺(tái)的最上方，為保證管制員視野，四周為360°無遮擋玻璃幕墻。照明設(shè)計(jì)應(yīng)注重眩光、反射光等對(duì)管制員視覺的影響，同時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)光源照度可調(diào)，方便管制員根據(jù)自身情況進(jìn)行調(diào)光控制?？紤]到明室照明的重要性，明室照明采用EPS供電，供電持續(xù)時(shí)間≥90min。

根據(jù)GB 51348《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、MH 5001-2013《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，在塔臺(tái)頂部、中部均設(shè)置航空障礙燈，燈具安裝位置應(yīng)兼顧美觀和檢修方便。塔臺(tái)中部設(shè)置的航空障礙燈不能對(duì)管制員的視線造成干擾，一般應(yīng)安裝在檢修環(huán)層以下。

4 消防設(shè)計(jì)

由于特殊的建筑使用功能和性質(zhì)原因，塔臺(tái)項(xiàng)目介于構(gòu)筑物與建筑物之間，專業(yè)性突出，與常規(guī)民用建筑有著明顯區(qū)別。且在目前的國(guó)家規(guī)范體系中，沒有專業(yè)的、針對(duì)塔臺(tái)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，本項(xiàng)目塔臺(tái)參照GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)，以及建筑結(jié)構(gòu)特征相對(duì)類似的相關(guān)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)GY 5067-2017《廣播電影視建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》等執(zhí)行設(shè)計(jì)要求，但基于塔臺(tái)專業(yè)性強(qiáng)、使用功能單一的特點(diǎn)，在圍繞建筑功能執(zhí)行設(shè)計(jì)時(shí)，并不可完全按照上述兩標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3所示為明室(17F)和備用明室(16F)之間的疏散樓梯示意圖。

在本項(xiàng)目電氣消防設(shè)計(jì)中，除滿足相關(guān)規(guī)范外，還需重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容。

圖3 明室(17F)和備用明室(16F)之間的疏散樓梯示意圖

(1)受塔臺(tái)平面尺寸限制，塔臺(tái)各樓層難以設(shè)置兩部疏散樓梯，僅能設(shè)置一部疏散樓梯，每層也僅有一個(gè)安全出口。結(jié)合塔臺(tái)人員較少、對(duì)環(huán)境熟悉、疏散效率高的特點(diǎn)，經(jīng)軟件模擬，一部疏散樓梯也能進(jìn)行有效疏散。

為更好地提升疏散有效性，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)保證防煙樓梯間及其前室(包括消防電梯合用前室)內(nèi)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的地面最低照度≥10lx，持續(xù)供電時(shí)間≥90min。此項(xiàng)設(shè)計(jì)將應(yīng)急照明系統(tǒng)的疏散照度和持續(xù)時(shí)間均提高到目前規(guī)范規(guī)定的最高等級(jí)。

(2)塔臺(tái)明室要求管制員在360°方向上保持視線通透，因此，明室(17F)通向備用明室(16F)的疏散樓梯只能設(shè)計(jì)成敞開樓梯。敞開樓梯容易形成煙囪效應(yīng)，火災(zāi)時(shí)煙氣通過樓梯間肆意蔓延。

為有效疏散，電氣設(shè)計(jì)時(shí)，在位于16F的防煙樓梯間前室內(nèi)踏步上設(shè)置消防應(yīng)急踏步燈(也可設(shè)置明顯的燈光警示標(biāo)識(shí))，同時(shí)，其地面最低水平照度≥10lx，持續(xù)供電時(shí)間≥90min。

(3)為便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，塔臺(tái)非消防用電負(fù)荷設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，非消防線纜燃燒性能不應(yīng)低于B1級(jí)。消防設(shè)備供電干線、分支干線、天線桅桿筒體內(nèi)電纜采用礦物絕緣類不燃性電纜。

(4)設(shè)備管道和線纜穿越墻體、樓板等部位時(shí)，采用防火封堵材料封堵嚴(yán)密，如17F明室、16F備用明室與檢修環(huán)層之間的孔洞位置。

(5)其余消防設(shè)計(jì)內(nèi)容可參考GY-5067《廣播電影電視建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》、GB50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行。

5 安防設(shè)計(jì)

空管塔臺(tái)的安防設(shè)計(jì)除應(yīng)按照GB 50348-2018《安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還應(yīng)參照《民航空管單位安全保衛(wèi)設(shè)施配置及管理暫行辦法》、MH/T 7003-2017《民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)安全保衛(wèi)設(shè)施》。塔臺(tái)管制小區(qū)按照一類安全保衛(wèi)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，需設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制(門禁)系統(tǒng)。與一般民用建筑設(shè)計(jì)相比，塔臺(tái)部分的設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)。

(1)塔臺(tái)安防信號(hào)最終均需要上傳至空管總控中心，總控中心的設(shè)置位置根據(jù)建設(shè)方要求、方便值班管理確定?？偪刂行墓芾砥脚_(tái)應(yīng)能將視頻監(jiān)控、門禁、入侵報(bào)警等系統(tǒng)進(jìn)行集成，并能兼容開放式協(xié)議相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備和系統(tǒng)間的信息交換，并預(yù)留滿足公安和機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)需求的接口。總控中心能夠接收和處理多路報(bào)警信息，同時(shí)接收多路前段聯(lián)動(dòng)上傳的報(bào)警圖像。所有安防系統(tǒng)記錄保存時(shí)間為90天。

(2)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字形式架構(gòu)，室內(nèi)攝像機(jī)采用高清室內(nèi)型固定攝像機(jī)，主要用于監(jiān)控樓內(nèi)主要出入口、電梯前室、走廊、電梯轎箱、設(shè)備機(jī)房；建筑物四周區(qū)域設(shè)置室外型高清攝像機(jī)；明室內(nèi)設(shè)置全景攝像機(jī)。

(3)在建筑物的主要出入口、各重要房間設(shè)置門禁系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)要求使用復(fù)合驗(yàn)證方式，一般采用密碼鎖和刷卡的形式。門禁系統(tǒng)應(yīng)具有與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能，發(fā)生刷卡、開門動(dòng)作或警報(bào)時(shí)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)顯示門禁通行口內(nèi)外兩側(cè)的實(shí)時(shí)視頻信息，聯(lián)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間應(yīng)≤1s，應(yīng)能通過刷卡信息檢索監(jiān)控錄像。除應(yīng)急疏散門外，其他通行口門禁掉電自動(dòng)鎖閉，并在受控區(qū)設(shè)置機(jī)械開啟裝置；門禁系統(tǒng)疏散通道各電控鎖具備掉電開鎖功能，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，由消防系統(tǒng)強(qiáng)制打開疏散通道上的門禁系統(tǒng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

塔臺(tái)是機(jī)場(chǎng)的重要設(shè)施和指揮樞紐，對(duì)空中交通的安全運(yùn)行至關(guān)重要。因塔臺(tái)具有結(jié)構(gòu)、功能特殊性，且塔臺(tái)設(shè)計(jì)尚沒有專門的設(shè)計(jì)規(guī)范支持，本文主要參考現(xiàn)有規(guī)范和已建成塔臺(tái)的成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)塔臺(tái)設(shè)計(jì)方案的特殊性也進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。如對(duì)工藝設(shè)備的供電可靠性要求極高，高壓電源、變壓器、UPS等重要設(shè)備都需要進(jìn)行冗余、容錯(cuò)配置；明室因其視野要求，對(duì)照明設(shè)計(jì)也提出了特定的要求；塔臺(tái)消防設(shè)計(jì)因?yàn)闆]有專門的規(guī)范，其方案都需要提交當(dāng)?shù)叵啦块T進(jìn)行專門審批等。