謝 文 黎

[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

檔案館可分為特級(jí)、甲級(jí)、乙級(jí)三個(gè)等級(jí),其中特級(jí)檔案館是指中央級(jí)檔案館,耐火等級(jí)為一級(jí),是檔案館建設(shè)中要求最高的,一般包括檔案庫房、對(duì)外服務(wù)用房、業(yè)務(wù)技術(shù)用房、行政辦公用房、附屬用房、武警及后勤服務(wù)用房、地下車庫等功能用房。對(duì)設(shè)計(jì)要求也是最高的,主要表現(xiàn)在功能齊備、安全穩(wěn)固、綠色智能。檔案庫內(nèi)設(shè)施越來越多,對(duì)供配電的要求也越來越高。做好檔案館的電氣設(shè)計(jì),能夠提升檔案庫的安全性和可靠性,并且要求要充分考慮火災(zāi)、水災(zāi)、地震以及戰(zhàn)爭(zhēng)、恐怖襲擊中的防范和救生。檔案館還要滿足通信、樓宇、辦公、消防和安防智能化要求,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮未來科技發(fā)展趨勢(shì),有前瞻性。

1 供電系統(tǒng)可靠性

根據(jù)JGJ 25—2010《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的規(guī)定,特級(jí)檔案館應(yīng)自備電源;檔案庫、變配電室、水泵房、消防用電設(shè)備等的用電負(fù)荷不應(yīng)低于一級(jí)。另外根據(jù)使用單位的實(shí)際使用要求,信息系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)用電、珍品庫用電等均屬于一級(jí)負(fù)荷。考慮到特級(jí)檔案館的實(shí)際使用要求和一般規(guī)定要求,除由兩路市電供電外,另自備應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組作為第三路電源;在工程實(shí)踐中,一、二級(jí)負(fù)荷的供電要求由電業(yè)提供二路雙重10 kV級(jí)電源,雙重電源分別引自兩個(gè)上級(jí)不同區(qū)域變電站,二路電源同時(shí)供電,高壓聯(lián)絡(luò),當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí),另一路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞,可承擔(dān)全部電力負(fù)荷。為保證一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的供電可靠性要求,一般均設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組為樓內(nèi)特別重要負(fù)荷的應(yīng)急供電,發(fā)電機(jī)出口電壓為0.4 kV,儲(chǔ)油量按發(fā)電機(jī)連續(xù)滿負(fù)荷工作時(shí)間8 h耗油量設(shè)計(jì)。針對(duì)檔案館的特點(diǎn),供電安全可預(yù)留移動(dòng)柴油發(fā)電車接口,使得檔案館的電氣可靠性進(jìn)一步加強(qiáng):移動(dòng)柴油發(fā)電車可以在市政電源和固定柴油發(fā)電機(jī)失效時(shí)啟用,電源的來源更加有保障;主要保障檔案館內(nèi)部重要的檔案庫房用電、安防設(shè)備用電、信息設(shè)備用電以及消防設(shè)備的用電[2-5]。

特級(jí)檔案館供配電系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 特級(jí)檔案館供配電系統(tǒng)架構(gòu)

2 供電容量的確定

檔案館的負(fù)荷種類較多,一般有空調(diào)設(shè)備負(fù)荷、照明負(fù)荷、展覽負(fù)荷、辦公和后勤建筑負(fù)荷、修復(fù)設(shè)備負(fù)荷。其中檔案庫房?jī)?nèi)的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于檔案館的使用至關(guān)重要。一般的檔案館空調(diào)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)[6]。

(1) 庫房溫/濕度設(shè)計(jì)參數(shù)選取:選取最適合檔案保存的溫/濕度環(huán)境:溫度20±2 ℃,相對(duì)濕度50±5%,保證庫房區(qū)域無蟲害和霉菌。避免霉菌生長(zhǎng)繁殖的最適宜溫、濕度范圍:25～37 ℃,相對(duì)濕度>60%。

(2) 精準(zhǔn)的溫/濕度控制:可采用雙冷源新風(fēng)機(jī)對(duì)室外空氣進(jìn)行獨(dú)立處理,減少庫房溫濕度波動(dòng)。采用四管制恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組,選用高精度電熱式蒸汽加濕器、PLC控制器,庫房的溫濕度控制精度高于規(guī)范要求。設(shè)置位置是所有普通檔案庫房和所有檔案技術(shù)用房。

檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)示意圖

以上負(fù)荷種類多,其負(fù)荷特點(diǎn)也有特殊性。

(1) 空調(diào)設(shè)備具有啟動(dòng)時(shí)沖擊負(fù)荷大的特點(diǎn),需要考慮其沖擊性負(fù)荷的特性。

(2) 技術(shù)用房的設(shè)備按照每天幾場(chǎng)的頻次播放,所以配電時(shí)需要考慮負(fù)荷的時(shí)間特性;有些設(shè)備特定時(shí)間點(diǎn)使用,如消毒設(shè)備僅特定時(shí)間使用;需考慮檔案每年定期整理檢查保護(hù)的特點(diǎn),如空調(diào)設(shè)備在達(dá)到使用條件時(shí)使用的電量會(huì)很低。

(3) 安裝功率大,但同時(shí)使用負(fù)荷容量不大,主要為有些空調(diào)設(shè)備裝機(jī)容量很大,但是設(shè)備運(yùn)行規(guī)律下可能同時(shí)系數(shù)很小,需要根據(jù)運(yùn)營(yíng)情況確定功率。

檔案館各區(qū)域功率密度值如表1所示。

表1 檔案館各區(qū)域功率密度值

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過分析比較,特級(jí)檔案館的綜合指標(biāo)在100～150 VA/m2,對(duì)于初步估計(jì)特級(jí)檔案館的用電負(fù)荷很有指導(dǎo)意義,但最終容量的計(jì)算還是要以最終的實(shí)際資料為準(zhǔn)。

3 變配電系統(tǒng)的確定

3.1 變配電所的位置確定

檔案館按照區(qū)域的不同一般按照使用功能和區(qū)域劃分變電所,便于管理;考慮到空調(diào)負(fù)荷比較大,設(shè)置專用的空調(diào)設(shè)備專用變壓器,從變電所引母線至,分散小電流的負(fù)荷考慮到經(jīng)濟(jì)性不受此限制?？照{(diào)設(shè)備的容量非常大,占到總用電量的65%以上,需要設(shè)置專用變電所,考慮到經(jīng)濟(jì)性和壓降的原因,宜考慮在負(fù)荷中心設(shè)置專用變電所,空調(diào)負(fù)荷和其他負(fù)荷分開設(shè)置。

3.2 高低壓配電系統(tǒng)

特級(jí)檔案館的面積一般都在10萬m2左右,用電容量一般都在10 000～15 000 kVA,因此高壓進(jìn)線一般都為2路10 kV或20 kV高壓進(jìn)線。由于特級(jí)檔案館對(duì)供電高可靠性的要求,均要求進(jìn)行高壓聯(lián)絡(luò),當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí),另一路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞,可承擔(dān)全部電力負(fù)荷或者一、二級(jí)負(fù)荷。

3.3 備用電源

為加強(qiáng)一級(jí)負(fù)荷中重要負(fù)荷及保障負(fù)荷的供電可靠性,特級(jí)檔案館均設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作為保障電源。柴油發(fā)電機(jī)和市電通過ATS切換后送至一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。

4 防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)JGJ 25—2010《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,特級(jí)、甲級(jí)檔案館應(yīng)為第二類防雷建筑物。

該項(xiàng)目按二類防雷建筑進(jìn)行防雷設(shè)防。

(1) 防雷系統(tǒng)由防雷接閃器、引下線、均壓環(huán)(網(wǎng))等組成部分。

(2) 為防直擊雷,利用主樓屋面金屬板、金屬屋架或女兒墻設(shè)置避雷帶作為接閃器,屋面上所有金屬物件與避雷帶可靠連接。

(3) 為防側(cè)擊雷,外墻上的欄桿、門窗等金屬物均與避雷裝置連接;各層利用樓層外圈梁內(nèi)2根直徑>φ16 mm主鋼筋做水平均壓。

(4) 特級(jí)檔案館的雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)為A級(jí)。為減少電磁脈沖對(duì)檔案館電子設(shè)備的破壞強(qiáng)度,應(yīng)在電源系統(tǒng)加裝四級(jí)電涌保護(hù)器(SPD)。同時(shí)在天線及饋線系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)加裝SPD。

5 特級(jí)檔案館的智慧化提升

5.1 空氣質(zhì)量探測(cè)系統(tǒng)

檔案庫區(qū)分為普通檔案庫、簿冊(cè)檔案庫、地圖/藍(lán)圖檔案庫、珍藏檔案庫和照片檔案庫。環(huán)境的要求:檔案庫房溫/濕度控制范圍應(yīng)該符合JGJ 25—2010《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求,庫房空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具有空氣過濾和凈化功能,防止室外空氣中的煙塵和有害氣體進(jìn)入庫房。庫房空氣質(zhì)量執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)溫/濕度控制器、室內(nèi)低功耗溫濕度傳感器、工藝段物聯(lián)傳感器、CO2/TVOC物聯(lián)傳感器、新風(fēng)機(jī)物聯(lián)控制器等設(shè)備。新風(fēng)按需攝入,減少室外氣候干擾;檔案庫內(nèi)溫/濕度傳感器變間接控制為直接控制;通過恒溫、恒濕機(jī)組的變頻控制來實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量/變溫度/變濕度耦合調(diào)節(jié);實(shí)施空調(diào)器控制箱物聯(lián)化改造,實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)整體聯(lián)動(dòng);系統(tǒng)性排查和修復(fù)空調(diào)結(jié)構(gòu)隱患。

檔案庫房空氣質(zhì)量探測(cè)系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 檔案庫房空氣質(zhì)量探測(cè)系統(tǒng)

5.2 母線溫度測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)

考慮到供配電系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的安全提升,該項(xiàng)目擬設(shè)置對(duì)項(xiàng)目中使用的大量傳輸導(dǎo)體母線關(guān)鍵部位的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng):對(duì)母線關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度測(cè)量,可在母線直身段、連接頭、彎頭等部位布置測(cè)溫點(diǎn),對(duì)母線槽內(nèi)母排溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、高溫預(yù)警及報(bào)警,預(yù)警值及報(bào)警值均可設(shè)置,以實(shí)現(xiàn)全方位參數(shù)監(jiān)控,提升供電可靠性。

母線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 母線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)

5.3 檔案安全監(jiān)控措施的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

安防系統(tǒng)采用集成式管理系統(tǒng),配置多媒體綜合集成管理平臺(tái)。安全技術(shù)防范系統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)能適應(yīng)重要檔案存儲(chǔ)、陳列設(shè)計(jì)、布展功能調(diào)整的需要。藏品庫區(qū)、陳列展覽區(qū)、藏品技術(shù)區(qū)應(yīng)設(shè)置出入口控制系統(tǒng),業(yè)務(wù)與研究用房、行政管理用房、強(qiáng)電間、弱電間設(shè)置出入口控制系統(tǒng);并在主入口處設(shè)置防爆安檢和體溫探測(cè)裝置。除上述設(shè)置外,針對(duì)檔案館的特點(diǎn),擬在進(jìn)入檔案區(qū)域的所有出入口增設(shè)人臉識(shí)別攝像機(jī),確保檔案館的更加安全。

(1) 檔案區(qū)入口設(shè)置人臉識(shí)別攝像機(jī)為管理員提供預(yù)警工具。

(2) 識(shí)別未經(jīng)授權(quán)人員,詢問并進(jìn)行引導(dǎo),為檔案館帶來安全、有序的管理。

(3) 針對(duì)園區(qū)外部安全,除物理隔離與布局安全外,在園區(qū)設(shè)置物理隔離的區(qū)域設(shè)置電動(dòng)升降防撞柱,區(qū)分外部臨停區(qū)域與內(nèi)部禁行區(qū),加強(qiáng)車輛管控和侵入管控。

5.4 漏水檢測(cè)系統(tǒng)

一般考慮在檔案區(qū)域設(shè)置漏水檢測(cè)系統(tǒng):檔案庫房區(qū)域的恒溫、恒濕機(jī)房,頂層頂面區(qū)域,屋頂水箱間。

漏水檢測(cè)系統(tǒng)示意圖如圖5所示。

圖5 漏水檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

5.5 基于BIM的運(yùn)維管理系統(tǒng)

檔案館機(jī)電系統(tǒng)復(fù)雜,具有以下特點(diǎn):建筑設(shè)備數(shù)量和種類繁多;采用多種基于數(shù)據(jù)化和信息化的創(chuàng)新性技術(shù),并將其應(yīng)用到施工操作和管理中去,使得施工階段可以與運(yùn)管階段聯(lián)通,實(shí)現(xiàn)建筑技術(shù)的效用延伸,提升整個(gè)建筑生命周期的運(yùn)管效用,降低建筑的全壽命周期成本?；贕IS+BIM融合可視化管理系統(tǒng),引入“一張圖”的概念,通過3D可視圖一覽整個(gè)項(xiàng)目所有情況,集監(jiān)測(cè)、控制、維護(hù)、管理功能于一體,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)時(shí)控制管理。平臺(tái)基于項(xiàng)目的信息化應(yīng)用及控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成和功能對(duì)接,基于3D可視化的電子地圖對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)部的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行控制和管理,并與電子地圖地理坐標(biāo)進(jìn)行相互關(guān)聯(lián),達(dá)到綜合管理和集中控制的目的。且平臺(tái)具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性。平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)以下功能:信息化控制應(yīng)用可視化集成(含智能化部分子系統(tǒng));設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)巡檢,故障報(bào)警;所有資源一張圖顯示,支持多種應(yīng)用數(shù)據(jù)疊加;對(duì)接項(xiàng)目營(yíng)銷、管理、服務(wù)模塊;應(yīng)急預(yù)案管理等。

基于BIM的運(yùn)維管控系統(tǒng)界面如圖6所示。

圖6 基于BIM的運(yùn)維管控系統(tǒng)界面

5.6 特級(jí)檔案館的智慧應(yīng)急管理系統(tǒng)

特級(jí)檔案館由于其特定的重要性要求,對(duì)于天氣、消防等突發(fā)情況,應(yīng)設(shè)置應(yīng)急管理系統(tǒng),需要對(duì)各種突發(fā)情況設(shè)置預(yù)案和應(yīng)急處理措施。

(1) 應(yīng)能實(shí)時(shí)獲取當(dāng)?shù)貧庀蟛块T的天氣信息,相關(guān)重要天氣變化應(yīng)實(shí)時(shí)接入系統(tǒng),并對(duì)相關(guān)天氣變化有應(yīng)對(duì)預(yù)案。

(2) 檔案館內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和安防系統(tǒng)的信號(hào)應(yīng)實(shí)時(shí)接入系統(tǒng),并對(duì)相關(guān)報(bào)警信息設(shè)置預(yù)案。

(3) 應(yīng)急管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有日常工作管理、預(yù)案管理、預(yù)警管理、應(yīng)急值班、應(yīng)急資源調(diào)配與監(jiān)控、輔助應(yīng)急指揮、預(yù)測(cè)預(yù)警等功能。

6 結(jié) 語

本文介紹了特級(jí)檔案館電氣和智能化設(shè)計(jì)和施工配合中的一些經(jīng)驗(yàn)。檔案館作為珍貴歷史資料的重要保存場(chǎng)所,其機(jī)電設(shè)計(jì)是一個(gè)巨大而復(fù)雜的系統(tǒng),只有詳細(xì)了解了整個(gè)系統(tǒng),才能更好完成檔案館的電氣設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)代檔案館建設(shè)的要求。