雷 鳴, 陳 鵬

(武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司, 湖北 武漢 430023)

0 引 言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步推進(jìn),人們對(duì)生活環(huán)境舒適度的要求越來(lái)越高。因此,在用地緊張的城市主城區(qū),作為市政基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分的污水處理廠采用地埋方式建設(shè)成為一種選擇,這種建設(shè)方式讓污水處理全過(guò)程在地下完成,地面空間建設(shè)成風(fēng)景怡人的景觀公園,極大消除噪聲和異味,使居民生活與污水處理和諧共處。本文結(jié)合某地下污水處理廠項(xiàng)目,介紹了其照明設(shè)計(jì)要點(diǎn),可為類似設(shè)計(jì)同類項(xiàng)目照明系統(tǒng)提供參考。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于武漢長(zhǎng)江新城諶家磯地區(qū),工程范圍內(nèi)主要為地下式污水處理廠(總建(構(gòu))筑面積58 213.10 m2)、地面綜合樓(建筑總面積:3 537.58 m2)及景觀公園,根據(jù)總體規(guī)劃,項(xiàng)目建成后,總服務(wù)面積22.2 km2,服務(wù)人口26.4萬(wàn)人。水廠近期規(guī)模為7.5×104m3/d,遠(yuǎn)期規(guī)模為15×104m3/d。污水處理采用AAO+MBR的處理工藝;污泥處理采用深度脫水工藝,含水率≤60%后外運(yùn)進(jìn)行進(jìn)一步資源化處置。

根據(jù)工藝布局,水廠污水污泥處理構(gòu)筑物均布置在地下箱體內(nèi),箱體共2層,地下1層層高7.0m,地下2層層高5.55 m,箱體地下最大埋深14.05 m。按照污水、污泥處理功能分為:預(yù)處理區(qū)、生物處理區(qū)、深度處理區(qū)、出水區(qū)、污泥處理區(qū)和輔助管理區(qū)等;地下箱體共設(shè)18個(gè)防火分區(qū)(用FH1～FH18表示),其中防火分區(qū)1內(nèi)主要為中心配電室、1#配電室、柴油發(fā)電機(jī)房及消防泵房等設(shè)備用房。箱體地下一層和二層布局示意圖分別如圖1、圖2所示。

根據(jù)相關(guān)專業(yè)提供資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,本項(xiàng)目近期計(jì)算負(fù)荷2 889 kW/3 019 kVA,遠(yuǎn)期計(jì)算負(fù)荷為4 639 kW/4 760 kVA。

2 照明系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

根據(jù)CJJ/T 120—2018《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第4.10.1條,排水泵站和污水處理廠的工作場(chǎng)所和主要道路應(yīng)設(shè)置工作照明,事故狀態(tài)下需要繼續(xù)工作或安全撤離人員的場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。該項(xiàng)目照明系統(tǒng)由正常照明和應(yīng)急照明組成。

污水處理廠連續(xù)工作運(yùn)行,其各類工作場(chǎng)所如污泥脫水機(jī)房、膜池、MBR生化池操作間、消毒池及出水泵房?jī)?nèi)人員巡視均需要一定的照度,同時(shí)某些設(shè)備如廠區(qū)內(nèi)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)正常工作也需一定照度,因此必要的正常照明是保障廠區(qū)內(nèi)人員正常生產(chǎn)、設(shè)備正常工作的基本條件。

當(dāng)正常照明失效時(shí),對(duì)于需要繼續(xù)工作的場(chǎng)所如變配電房應(yīng)設(shè)置備用照明,對(duì)于需要保證人員安全撤離的場(chǎng)所如走道、出口等應(yīng)設(shè)置疏散照明。

2.2 負(fù)荷分級(jí)

負(fù)荷等級(jí)的劃分是電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,負(fù)荷分級(jí)的正確與否直接關(guān)系到配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理,負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇是否準(zhǔn)確。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于地下室污水處理廠照明系統(tǒng)負(fù)荷分級(jí)無(wú)明確依據(jù),參照T/CECS 729—2020《城鎮(zhèn)地下式污水處理廠技術(shù)規(guī)程》第9.6.1條1款,消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、疏散照明和指示、防火卷簾、消防控制系統(tǒng)等設(shè)備不低于二級(jí)負(fù)荷,該項(xiàng)目將應(yīng)急照明負(fù)荷等級(jí)確定為二級(jí)。同時(shí),考慮到該項(xiàng)目為全地下室建筑物,正常照明在廠區(qū)日常運(yùn)行中的重要性及對(duì)廠區(qū)內(nèi)人員的心理安全提示作用,將正常照明負(fù)荷等級(jí)也確定為二級(jí)。

廠區(qū)負(fù)荷情況如表1所示。

表1 廠區(qū)負(fù)荷情況

2.3 配電系統(tǒng)

該項(xiàng)目采用兩回10kV電源供電,兩路電源同時(shí)工作,以主供一二回方式運(yùn)行。1#～3#配電室0.4 kV配電系統(tǒng)均采用單母線分段運(yùn)行方式。根據(jù)GB 29328—2012-Z《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》的要求,廠內(nèi)的應(yīng)急照明、消防設(shè)施、中央監(jiān)控站及PLC控制站屬于保安負(fù)荷,設(shè)計(jì)采用柴油發(fā)電機(jī)和UPS來(lái)滿足自備應(yīng)急電源的要求。根據(jù)消防專業(yè)提供的資料,設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)容量為500 kW,并分區(qū)設(shè)置UPS為應(yīng)急照明、中央監(jiān)控站和PLC控制站提供電源。

考慮到地下箱體面積較大,根據(jù)建筑布局將箱體按長(zhǎng)軸劃分為2個(gè)照明配電區(qū)域,各自設(shè)置照明配電系統(tǒng),每個(gè)區(qū)域含有9個(gè)防火分區(qū),每個(gè)防火分區(qū)均在靠近中間通道處設(shè)置正常照明配電箱(圖中用●表示)和應(yīng)急照明集中電源箱(圖中用▲表示),方便人員巡視和檢修。在1#配電室內(nèi)設(shè)有總照明配電柜和應(yīng)急照明雙電源切換箱,以放射式供電方式分別向各防火分區(qū)正常照明配電箱和應(yīng)急照明集中電源箱提供電源。總照明配電柜系統(tǒng)圖如圖3所示。

3 正常照明設(shè)計(jì)

近年來(lái),照明設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不斷修訂,光源及燈具等照明設(shè)施快速發(fā)展。照明設(shè)計(jì)一直是電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。

3.1 光源選擇

根據(jù)CJJ/T 120—2018《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)電氣節(jié)能要求,該項(xiàng)目可選擇光源主要為節(jié)能型熒光燈、高壓鈉燈及LED燈。上述3種光源性能各有優(yōu)劣,光源性能對(duì)比如表2所示。

從表2可以得出,在同等照度水平的情況下,LED燈相比于傳統(tǒng)的節(jié)能型熒光燈和高壓鈉燈,具有更高效、更節(jié)能、啟動(dòng)時(shí)間短、便于智能化控制、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此該項(xiàng)目采用LED燈作為照明光源。

表2 光源性能對(duì)比

3.2 照度取值

該項(xiàng)目主要生產(chǎn)場(chǎng)所照度按CJJ/T 120—2018《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第4.10.5條及表4.10.5取值,典型工作場(chǎng)所最低照度如表3所示。

表3 典型工作場(chǎng)所最低照度

3.3 燈具選擇與布置

針對(duì)地下箱體為高大空曠空間的特點(diǎn),并結(jié)合以上分析,該項(xiàng)目正常照明燈具主要選擇T5系列雙管LED燈,單管功率32 W,色溫4 000 K,光通量3 200 lm。同時(shí)考慮到項(xiàng)目屬于生產(chǎn)場(chǎng)所,燈具布置需要充分考慮工藝布局、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備及結(jié)構(gòu)梁系的影響,如在膜池上方設(shè)有桁車,生產(chǎn)過(guò)程中桁車需來(lái)回移動(dòng),此區(qū)域燈具應(yīng)考慮吸頂安裝,以避開(kāi)桁車,但吸頂布置時(shí)又需要考慮梁系位置,使照明燈具布置在井字梁中間。另外,還需要考慮燈具控制順序應(yīng)與膜池人員巡視通道平行,膜池?zé)艟卟贾檬疽鈭D如圖4所示。

在MBR生化池操作間,無(wú)桁車影響,此時(shí)燈具布置不需考慮結(jié)構(gòu)梁系位置,但需充分考慮照明均勻度,因此燈具采用金屬線槽吊裝方式,高度5 m,結(jié)合柱網(wǎng)尺寸通過(guò)均勻布置燈帶,達(dá)到良好的照明效果。MBR生化池操作間燈具布置示意圖如圖5所示。7.2 m×7.0 m柱網(wǎng)照度分布曲線如圖6所示。

3.4 照明控制

根據(jù)CJJ/T 120—2018《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第4.10.13條,地下污水處理廠和地下排水泵站宜采用智能照明控制裝置分組控制,該項(xiàng)目照明控制系統(tǒng)采用智能照明控制系統(tǒng),在各防火分區(qū)照明配電箱內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器模塊,用于控制燈光,模塊均為標(biāo)準(zhǔn)型,采用DIN導(dǎo)軌安裝,同時(shí),在現(xiàn)場(chǎng)安裝可編程智能觸摸面板,總線和支線采用Pyxos總線電纜,二根支線分別通過(guò)一個(gè)總線耦合器連接至主線上構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與管理主機(jī)連接,管理主機(jī)可監(jiān)視和控制整個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)備。智能控制系統(tǒng)框架圖如圖7所示。

4 應(yīng)急照明設(shè)計(jì)

消防應(yīng)急照明是輔助現(xiàn)場(chǎng)人員安全疏散的建筑消防系統(tǒng),由應(yīng)急照明燈具、應(yīng)急標(biāo)志燈具及其相關(guān)裝置組成,其主要功能是在火災(zāi)等緊急情況下,為人員安全疏散和滅火救援行動(dòng)提供充足必要的照明條件和準(zhǔn)確可靠的疏散指示信息,特別是對(duì)于該項(xiàng)目這種全地下式建(構(gòu))筑物,發(fā)生緊急情況時(shí),人員安全快速疏散更有賴于應(yīng)急照明系統(tǒng)能發(fā)揮重要作用。

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到建設(shè)規(guī)模、建筑布局、使用性質(zhì)、日常管理及維護(hù)難易程度等方面因素,本項(xiàng)目采用集中電源供電方式的集中控制型系統(tǒng),系統(tǒng)由應(yīng)急照明控制器、A型應(yīng)急照明集中電源、消防應(yīng)急照明燈具等組成,應(yīng)急照明控制器設(shè)置在防火分區(qū)一消防控制室內(nèi),在各個(gè)防火分區(qū)內(nèi)分別設(shè)置集中電源,以防火分區(qū)為基本單元確定各區(qū)域的疏散指示方案。由于各防火分區(qū)均具有各自獨(dú)立的疏散樓梯和安全出口,因此系統(tǒng)采用一種疏散指示方案,即各區(qū)域均沿不可變方向型疏散指示標(biāo)志燈,按最短路徑疏散至安全區(qū)域,疏散方向在圖1中用箭頭表示。

該項(xiàng)目地下兩層層高均小于8 m,應(yīng)急照明燈具采用A型燈具,其中疏散照明燈為非持續(xù)型根據(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)》相關(guān)要求,該項(xiàng)目疏散照明燈具采用多點(diǎn)、均勻布置方式,功率5 W/36 V,吸頂式安裝,疏散照明照度滿足規(guī)范規(guī)定的要求。箱體結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)多為7 m左右,疏散方向指示標(biāo)志燈功率2 W/36 V,安裝在結(jié)構(gòu)柱或墻體上,其標(biāo)志面與疏散方向平行,燈具間距正好滿足規(guī)范中不大于10 m的要求,應(yīng)急照明燈具布置圖如圖10所示。另外,由于箱體室內(nèi)高度均大于4.5 m,疏散指示標(biāo)志燈采用邊長(zhǎng)大于300 mm的特大型燈具。

燈具,疏散標(biāo)志燈為持續(xù)型燈具,各類燈具均具有獨(dú)立的地址編碼,應(yīng)急照明集中電源采集正常照明電源信號(hào)。應(yīng)急照明集中電源為分散布置,各防火分區(qū)主要為生產(chǎn)類負(fù)荷,無(wú)專門(mén)消防電源配電箱,針對(duì)這種情況,該項(xiàng)目專門(mén)在1#配電室設(shè)置應(yīng)急照明電源配電柜YJPD,以放射式方式為各防火分區(qū)內(nèi)應(yīng)急照明集中電源供電,為滿足消防防火要求并確保其供電可靠性,供電電纜采用礦物絕緣電纜,采用專用封閉式金屬槽盒敷設(shè),應(yīng)急照明電源配電柜YJPD和應(yīng)急照明集中電源系統(tǒng)圖如圖8、圖9所示。

該項(xiàng)目根據(jù)工藝及消防專業(yè)要求設(shè)置有配電室、消防控制室、消防水泵房、消防排煙機(jī)房、柴油發(fā)電機(jī)房等設(shè)備用房,對(duì)于此類房間,需同時(shí)設(shè)置備用照明、疏散照明和疏散指示標(biāo)志燈具,由于備用照明需滿足使設(shè)備用房在火災(zāi)時(shí)保持正常照度的條件,因此采用正常照明燈具作為備用照明,單獨(dú)或分區(qū)域?yàn)樯鲜龇块g設(shè)置雙電源切換箱,備用照明燈具電源由房間內(nèi)雙電源切換箱提供,切換箱兩路進(jìn)線分別采用正常照明電源和消防專用電源。

4.2 直流線路電壓損失

對(duì)于該項(xiàng)目這種平面尺寸較大的建(構(gòu))筑物,應(yīng)急照明線路采用直流供電應(yīng)復(fù)核其電壓損失。以單回路配電距離較長(zhǎng)的防火分區(qū)6為例,其長(zhǎng)邊尺寸為72 m,短邊尺寸為51.8 m,柱距7 m,該區(qū)域內(nèi)供電距離最長(zhǎng)配電線路長(zhǎng)度L約為130 m,疏散照明燈和疏散指示標(biāo)志燈數(shù)量n均為19盞,單個(gè)疏散照明燈和疏散指示標(biāo)志燈功率分別為5 W和2 W,應(yīng)急照明集中電源出線處標(biāo)稱電壓U為DC 36 V,線路采用截面S為2.5 mm2的銅導(dǎo)體(70 ℃)。

4.3 通信線路及控制設(shè)計(jì)

應(yīng)急照明控制器是應(yīng)急照明系統(tǒng)的核心控制設(shè)備,設(shè)置在有人值守的消防控制室內(nèi)。集中電源按燈具配電回路設(shè)置燈具通信回路,且燈具配電回路和燈具通信回路配接相同的燈具。正常工作模式時(shí),由主電源為燈具供電,當(dāng)應(yīng)急照明控制器與集中電源或集中電源與消防應(yīng)急燈具通信中斷時(shí),吸頂安裝的疏散照明燈具應(yīng)急點(diǎn)亮,墻(柱)面安裝的疏散指示標(biāo)志燈具由節(jié)電模式轉(zhuǎn)為應(yīng)急點(diǎn)亮模式。燈具持續(xù)應(yīng)急點(diǎn)亮?xí)r間本設(shè)計(jì)規(guī)定為10 min。需要注意的是,本項(xiàng)目建筑面積大于20 000 m2,因此要求系統(tǒng)應(yīng)急啟動(dòng)后,系統(tǒng)持續(xù)工作時(shí)間不少于60 min+10 min,即70 min。集中電源的蓄電池組達(dá)到使用壽命周期后標(biāo)稱剩余容量應(yīng)保證放電時(shí)間滿足上述系統(tǒng)持續(xù)工作時(shí)間要求,否則應(yīng)更換蓄電池組。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前,地下污水處理廠已成為城市市政污水處理設(shè)施的新興建設(shè)模式,地下空間缺乏自然照明條件,其照明系統(tǒng)在為生產(chǎn)人員提供良好照明條件以滿足日常工作需要的同時(shí),也為可能發(fā)生的緊急狀態(tài)下人員快速安全疏散提供強(qiáng)有力的保障。本文結(jié)合工程實(shí)例分系統(tǒng)進(jìn)行闡述,以期拋磚引玉,希望得到廣大電氣設(shè)計(jì)同行批評(píng)指正,通過(guò)共同的努力,不斷提高設(shè)計(jì)水平。