杜 萬 里

［同濟大學建筑設計研究院(集團)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。本文結合程十發(fā)美術館工程實例,對美術館電氣設計的自身特點和特殊內(nèi)容進行介紹。

1 供配電系統(tǒng)設計

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“國家重點美術館”標準設計。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、公眾服務用房、業(yè)務研究用房、管理保障用房及設備等;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、設備機房等。

1.2 負荷分級

本工程為大中型博物館建筑,應按二級負荷要求供電,具體用電負荷分級如下:① 二級負荷,包括消防控制中心、消防電梯、防/排煙風機、消防泵、噴淋泵、防火卷簾、應急照明等消防用電,運營商機房、網(wǎng)絡電話機房、安保系統(tǒng)及客梯電力、排污泵、生活水泵、展廳用電、恒溫恒濕空調等;② 三級負荷,包括普通照明插座、空調電力、充電樁設施、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,高壓不設聯(lián)絡。0.4 kV低壓主接線采取單母線分段,平時分列運行,當一路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全部消防及二級重要負荷。10/0.4 kV供電網(wǎng)絡示意圖如圖1所示。

圖1 10/0.4 kV供電網(wǎng)絡示意圖

根據(jù)建筑功能和負荷分布,與供電公司溝通討論,本工程在地下一層設置10/0.4 kV用戶變電所兼高壓配電室,內(nèi)設兩臺800 kVA的SCBH13高效低耗的干式變壓器。單位建筑面積負荷指標為139.1 kVA/m2。高、低壓側進出線方式采用下進下出方式,變電所內(nèi)設置0.8 m的電纜夾層,并設有良好的機械進風排風設備、降濕設備及排水措施。變電所設備布置平面圖如圖2所示。

圖2 變電所設備布置平面圖

為保證計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、應急照明系統(tǒng)及其他弱電系統(tǒng)連續(xù)工作,設置不間斷電源(UPS)系統(tǒng)和集中式應急電源(EPS)系統(tǒng)。各專業(yè)機房自設集中式UPS系統(tǒng),其連續(xù)工作時間不小于60 min。應急疏散指示燈、樓梯標志燈、應急照明等由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。管理主機帶有聯(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

美術館展廳主要用于展示藝術作品,因此單位面積負荷指標要求并不是很高。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)進行有效控制,本工程電氣設計考慮了一定的配電預留,單位面積負荷指標約為100 W/m2。

由于臨時展廳經(jīng)常會隨著展品變化調整展陳布局,因此供配電系統(tǒng)也要結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電間內(nèi),分別引兩路電源至末端展區(qū)進行雙電源切換。當某段臨時展區(qū)功能發(fā)生變化時,不會影響到其余展區(qū)正常供電。本設計預留到配電箱,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留地面溝槽進行敷設。

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,應盡量縮短開燈時間,降低展品的曝光量[2]。本設計僅負責展覽區(qū)的疏散照明設計,展覽區(qū)普通照明插座等配電后續(xù)由專業(yè)布展單位進行深化設計,照度及功率密度等須滿足相關規(guī)范標準的設計要求。

臨時展廳及常設展廳地面上增設的地面疏散指示標志的數(shù)量、方向及位置須待各區(qū)展位布局確定后再進行優(yōu)化設計。對光敏感的展品采用人體感應控制裝置,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備自控(BA)系統(tǒng)。

2.3 防雷設計

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。屋頂女兒墻上設置金屬壓頂。金屬壓頂采用鋁合金材料,沿女兒墻敷設。金屬壓頂兩側設翻邊,內(nèi)側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;外側玻璃幕墻處與幕墻金屬構件可靠連接,無金屬幕墻處設置金屬螺栓。支撐幕墻的金屬構架之間應有良好的電氣貫通,并應與防雷裝置連接,連接要求應符合DGJ 08-56—2012《建筑幕墻工程技術規(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,室外燈具選用密閉型,防護等級室外燈具選用IP65,水下燈具選用IP68。

照明供電回路應考慮燈具的起動電流與供電線路壓降,在相關燈具和設備確定后根據(jù)實際情況對電纜截面進行校驗。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。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。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。

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。低壓LED燈具的驅動電源及控制系統(tǒng)由設備供應商根據(jù)其產(chǎn)品特性進行配置。

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

2.6 消防設計

美術館與其他建筑的消防設計有很大不同,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備。本項目中的火災報警系統(tǒng)采用集中報警系統(tǒng),在地上一層設置消防安?？刂剖?面積約為70 m2。除規(guī)范明確要求設置溫感等特殊探測設備外,其余均為煙感探測器,高度大于12 m的空間設置雙鑒式紅外對射探測器且照明線路設有探測故障電弧功能的電氣火災探測器。

2.7 優(yōu)化與建議

本工程照明控制方式采用BA與智能照明開關量控制。隨著近年LED燈具的逐步完善以及智能照明技術的不斷發(fā)展,在傳統(tǒng)控制要求的基礎上,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,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。

入口門廳等通高部位應綜合布局水、暖、電管線,注意規(guī)避局部碰撞。美術館建筑體量一般不大,主要設備機房位于地下一層,地上內(nèi)部布局高低錯落,因此,變電所及強電間設置、電氣橋架走向、管線路由敷設、燈具安裝等應統(tǒng)一規(guī)劃,盡量經(jīng)濟、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)設置有很多風機盤管,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,將傳感器設置于風機盤管附近,在管理室內(nèi)可實現(xiàn)對公區(qū)風機盤管的聯(lián)網(wǎng)控制。

3 智能化系統(tǒng)

本工程基礎智能化系統(tǒng)設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)、建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、信息導引與發(fā)布系統(tǒng)、停車庫管理系統(tǒng)等。美術館智能化系統(tǒng)構架圖如圖3所示。

圖3 美術館智能化系統(tǒng)構架圖

本工程設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,弱電設計為其中的技防內(nèi)容。

3.1 安防系統(tǒng)

美術館是收藏、展示、保護美術作品的場所,安防系統(tǒng)的設計質量關乎工程實施、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)絡瀏覽器在遠端實時監(jiān)控。安防系統(tǒng)設計須結合美術館的區(qū)域劃分進行分區(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、視頻服務器、網(wǎng)絡交換系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機、存儲服務器及系統(tǒng)管理軟件組成。視頻智能識別技術也可進行貴重物鎖定(偷盜)、禁止堆放(丟包、不明廢棄物)、人員統(tǒng)計、面部識別技術等情況的分析。庫房安防設計平面圖如圖4所示。

圖4 庫房安防設計平面圖

(2) 門禁終端設備設置在所有出入口(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、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,且在重點庫房設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)安保設防,對應庫房采用24 h設防,設防控制由安?？刂剖以O定,所有臨時撤防的區(qū)域須向安保部門提出要求,經(jīng)批準后實施。防盜報警系統(tǒng)按樓層、公共通道、展廳等設置報警分區(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,未設置門禁讀卡器的區(qū)域現(xiàn)場增設無線巡更信息鈕扣。

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

(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,按程序設定的預案協(xié)防設防、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)控設備進行設備間的聯(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 建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)

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

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,在回風口處設置CO2濃度傳感器,對室內(nèi)的CO2濃度進行數(shù)據(jù)采集、分析。當CO2濃度超過設定值時實現(xiàn)實時報警,并與新風系統(tǒng)聯(lián)動。

地下車庫通風系統(tǒng)設置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。地下車庫通風控制設置時間控制和CO感應控制;在上下班高峰期內(nèi)按照時間控制100%風量運行;在非上下班時間,按照CO濃度控制通風換氣量。每個排風機對應一個CO濃度探測器,當CO濃度超過規(guī)定值時,開啟風機;當CO濃度低于規(guī)定值時,風機停止。

3.3 RFID系統(tǒng)

RFID技術利用射頻信號,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到識別目的。本項目中,該技術主要用于美術館中電子客票、人員身份識別和移動跟蹤等。RFID技術在美術館人員和美術館藏品管理系統(tǒng)中的應用可以提高工作效率,實現(xiàn)館藏藏品的高效管理。

4 結 語

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