體育館建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

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【摘要】文章以大型甲級(jí)體育館項(xiàng)目為主要研究對(duì)象，對(duì)體育館建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行多角度探究，包含場(chǎng)地照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、用電指標(biāo)以及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等，希望能對(duì)體育館建筑電氣設(shè)計(jì)提供有益建議。

【關(guān)鍵詞】體育館建筑；電氣設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

1引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人民的生活也日漸富足，與此同時(shí)，人們對(duì)體育文化以及體育場(chǎng)館的需求也日漸增長(zhǎng)。對(duì)于體育館建筑而言，由于會(huì)進(jìn)行國家重大賽事的轉(zhuǎn)播，如果電力供應(yīng)不充足或電力保障不到位，斷電將會(huì)造成較大的不利影響。本文以某冬奧室內(nèi)競(jìng)賽場(chǎng)館為例，介紹體育館建筑電氣的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2項(xiàng)目概況

2.1項(xiàng)目簡(jiǎn)要

本項(xiàng)目是北京2022年冬季奧運(yùn)會(huì)冰球項(xiàng)目的比賽場(chǎng)館（見圖1）?？偨ㄖ娣e9783m2，擴(kuò)建部分面積13726m2，功能為冰球訓(xùn)練場(chǎng)地及賽時(shí)管理用房；原建筑面積84110㎡，功能為冰球比賽場(chǎng)地及賽時(shí)需求配套的功能房間。其中，地上建筑面積68415m2，原建筑面積59640m2，擴(kuò)建建筑面積8775m2；地下建筑面積29421m2，原建筑面積24470m2，擴(kuò)建建筑面積4951m2。建筑主要功能：冬奧會(huì)男/女冰球比賽、訓(xùn)練及附屬功能，冬殘奧會(huì)冰車冰橇比賽。建筑層數(shù)：地上4層，地下1層。建筑高度：改造主館建筑檐口為31.836m，擴(kuò)建訓(xùn)練館建筑檐口為12.6m。

2.2項(xiàng)目技術(shù)對(duì)比

由于電力的重要影響作用，體育館建筑用電指標(biāo)是體育館建筑設(shè)計(jì)過程中基礎(chǔ)的考慮因素。原設(shè)有1600kW柴油發(fā)電機(jī)組，其機(jī)房設(shè)在首層1＃變電室旁邊，當(dāng)一路市電失電跳閘后，發(fā)電機(jī)空載啟動(dòng)備用，當(dāng)二路市電均失電跳閘后，保證發(fā)電機(jī)在15S之內(nèi)自動(dòng)投入帶負(fù)載運(yùn)行。發(fā)電機(jī)供電回路與市電供電回路設(shè)有機(jī)械聯(lián)鎖，以防向市電網(wǎng)倒送電。

2.3變配電所和柴油發(fā)電機(jī)房布置

冰球場(chǎng)館的中間部分為冰球比賽項(xiàng)目場(chǎng)地，外圍往往為功能性區(qū)域。因此，變配電室往往位于場(chǎng)館邊緣，并且距離電力負(fù)載量較大的區(qū)域較遠(yuǎn)。為防止因場(chǎng)館面積過大以及負(fù)荷分散等原因?qū)е碌碾娏?yīng)不足問題，在確定變配電所和柴油發(fā)電機(jī)房的位置及數(shù)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分綜合六種因素：①市政電源進(jìn)線位置；②體育館建筑平面布局；③防火分區(qū)；④供電半徑；⑤能源中心；⑥運(yùn)行維護(hù)。

3供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1負(fù)荷分級(jí)

體育館建筑的電力負(fù)荷等級(jí)分級(jí)應(yīng)當(dāng)參照兩類要素：①體育建筑的等級(jí)；②體育建筑的使用要求。具體而言，體育館建筑的電力負(fù)荷等級(jí)可以分為三類（見表1）。

3.2變配電系統(tǒng)

為防止出現(xiàn)因供電穩(wěn)定性下降導(dǎo)致的電力供應(yīng)不足現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)根據(jù)體育建筑的負(fù)荷分級(jí)制定相應(yīng)的保障措施。1）供電電源為防止出現(xiàn)一級(jí)負(fù)荷供電不足的現(xiàn)象，電源分別引自安慧站110kV變電站及南泥溝站110kV變電站。采用10kV電纜由上述兩個(gè)變電站分別各引一路引入國家體育館電纜分界室，10kV電纜為中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)。高壓電纜分界室設(shè)在首層，設(shè)有層高2.2m的電纜夾層，兩組兀接柜分別向1#變電室內(nèi)的高壓柜供電。變電室：原場(chǎng)館設(shè)置兩個(gè)10kV變電室。其中1#主變電室設(shè)在首層南側(cè)，設(shè)置2臺(tái)1600KVA變壓器、2臺(tái)1250KVA變壓器和1臺(tái)800KVA變壓器；2#分變電室設(shè)在地下一層北側(cè)，設(shè)置2臺(tái)1250KVA變壓器和1臺(tái)800KVA變壓器。1#變電室設(shè)有2.2m的電纜夾層，進(jìn)出線下進(jìn)下出為主，2＃變電室不設(shè)架空層，進(jìn)出線電纜采用上進(jìn)上出的方式。副館設(shè)置專用變配電室，采用2臺(tái)2000KVA變壓器，進(jìn)出線下進(jìn)下出為主，下設(shè)2.2m高電纜夾層。原場(chǎng)館總裝機(jī)容量9800KVA。冬奧會(huì)賽前擬在訓(xùn)練館增加變配電室，安裝2臺(tái)2000KVA變壓器，為制冰及新建訓(xùn)練館供電。進(jìn)出線以下進(jìn)下出為主，下設(shè)2.2m高電纜夾層。2）場(chǎng)地照明為防止出現(xiàn)比賽期間場(chǎng)地照明供電不足的現(xiàn)象，可以將移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)作為第三路電源。需要注意的是，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)為其預(yù)留充足的接口。雙電源供電應(yīng)當(dāng)被作為比賽場(chǎng)地照明末端所采用的主要供電方式，就后備電源而言，可以采用在線式UPS。同時(shí)，該電源的供電時(shí)長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)超過20min，否則將難以保證一路電源斷電后的照明亮度需求。3）系統(tǒng)運(yùn)行通常情況下，兩路10kV市電同時(shí)供電時(shí)，10kV側(cè)及0.4kV低壓母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)不會(huì)均處于閉合狀態(tài)。其中，分列運(yùn)行往往是兩段母線的運(yùn)行方式，采用手動(dòng)聯(lián)絡(luò)的部分主要有三個(gè)：①0.4kV低壓側(cè)；②10kV變壓器；③10kV側(cè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。如果每對(duì)變壓器都能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，末端雙電源自動(dòng)切換開關(guān)將不會(huì)自動(dòng)投切。如果兩臺(tái)變壓器均出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的現(xiàn)象，柴油發(fā)電機(jī)將會(huì)收到失電信號(hào)，并在不超過20s的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)控制器[1]。

4場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)

4.1光源選擇及燈具布置

對(duì)體育館建筑的電氣設(shè)計(jì)而言，其主要目的在于保證體育館內(nèi)的照明系統(tǒng)能夠時(shí)刻處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。為此，在對(duì)體育館照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)體育館建筑的等級(jí)確定照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)其使用功能以及所涵蓋的體育項(xiàng)目種類確定具體所需的照明燈具數(shù)量，從而在保證場(chǎng)地單位功率密度適當(dāng)?shù)那闆r下防止出現(xiàn)資源浪費(fèi)以及運(yùn)行成本過高的現(xiàn)象。在比賽場(chǎng)館內(nèi)，為保證照明系統(tǒng)亮度并減少能耗，屋頂應(yīng)當(dāng)以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為主，并配備數(shù)量充足的LED光源（見圖2）。由于現(xiàn)場(chǎng)觀看比賽和電視轉(zhuǎn)播比賽對(duì)場(chǎng)館內(nèi)的亮度具有較高的要求，為保證場(chǎng)館內(nèi)照度能夠達(dá)到較高水平，本文以U代替場(chǎng)館內(nèi)照度均勻度，并按照U=最小照度/最大照度進(jìn)行計(jì)算。如果場(chǎng)館內(nèi)主攝像機(jī)垂直平均照度為2100lx，輔攝像機(jī)垂直平均照度為1500lx，則U應(yīng)當(dāng)既不小于0.7，又不大于0.9。

4.2照度計(jì)算

確定體育館照明方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮五類因素:①亮度分布；②照度水平；③眩光限制；④各功能區(qū)域照明的控制要求；⑤照度均勻度。為更合理、準(zhǔn)確地計(jì)算出體育館照度，往往會(huì)在BIM技術(shù)以及三維照明設(shè)計(jì)軟件中選擇某一種進(jìn)行計(jì)算（見表2、表3）。

5高大空間的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過分析相關(guān)案例以及國家相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求規(guī)范可以發(fā)現(xiàn)，如果體育館建筑內(nèi)部空間高度在10m以上，在設(shè)計(jì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及確定火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置時(shí)，不能僅僅以一種火災(zāi)參數(shù)作為確定火災(zāi)探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)，最少應(yīng)當(dāng)選用兩種。具體而言，在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)和確定所使用的裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)將空氣采樣檢測(cè)裝置與圖像型探測(cè)器結(jié)合使用，從而充分提升系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性。

6結(jié)語

綜上所述，由于體育館建筑內(nèi)部的功能比較繁雜，并且內(nèi)部空間差異較大，使得該類建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)的復(fù)雜性和重要性。為使體育館建筑的電氣設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，并且可靠性更強(qiáng)，尤其應(yīng)當(dāng)詳細(xì)考慮火災(zāi)及雷電因素對(duì)供電系統(tǒng)可能造成的各種不利影響，從而為體育館建筑的電力供應(yīng)提供穩(wěn)固保障。

參考文獻(xiàn)

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作者:趙宏 單位:北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司