淺談科技館電氣設計

楊宏宇(中國建筑標準設計研究院有限公司，北京 100048)

淺談科技館電氣設計

楊宏宇
(中國建筑標準設計研究院有限公司，北京 100048)

依據現行國家規范、標準，結合某科技館工程案例，對確定供配電方案、10/0.4kV變配電系統、照明配電系統、高大空間的火災應急照明以及火災自動報警系統設置等幾個問題進行了分析說明。

科技館 供配電系統 照明配電系統 吸氣式感煙探測器

0 引言

博物館按藏品和基本陳列內容可劃分為歷史類、藝術類、科學與技術類、綜合類4種類型博物館。按建設規模又可分為特大型館、大型館、大中型館、中型館、小型館5類。筆者近年來有幸參與負責了多個博物館類項目的電氣設計工作，下面就以某科技館為例，介紹科學與技術類博物館的設計感受。

1 工程概況

該科技館總建筑面積約34 400m2，其中地上建筑面積25 600m2，地下建筑面積8 800m2，屬于大型博物館的建筑規模。依據建標101-2007《科學技術館建設標準》，本工程又屬于特大型科技館。功能分區和空間設計情況如下。

地下一層：主要功能為球幕影院、維修車間、庫房、員工食堂、對外餐廳、設備機房和地下車庫等。層高7.5m，影廳局部高9.3m。

一層：主要功能為主入口門廳、兒童科學樂園、學術交流中心、科普劇場、球幕影院、青少年探索實踐展示空間、科技成果即時展區以及輔助辦公區，輔助辦公區層高5.0m，其余部分層高10.0m。

夾層：主要功能為公眾休息交流、餐飲區和輔助辦公、會議等，層高5.0m。

二層：主要集中設置了展示空間，包括地方特色展示區、科學展示區、生態環境展示區、生命科學展示區、軍事科技展示區，以及與展廳相應的公眾休息交流區(方便為參觀者講解和提供實踐機會)等，層高5～15m。

2 10/0.4kV變配電系統

2.1供電電源

本工程的供電條件較好，兩路10kV電源引自兩個方向的開閉所，可滿足雙重電源供電標準，另外一級負荷中的特別重要負荷不多，容量小，故未采用柴油發電機組。

2.2負荷分級

本工程安防系統用電為一級負荷中特別重要負荷；消防控制室、消防水泵、消防電梯及其排水泵、防排煙設施、火災自動報警及聯動控制裝置、自動滅火系統、火災應急照明及疏散指示標志、消防用電設備、走道照明、值班照明、警衛照明、主要業務和計算機系統電源、電子信息設備機房電源、客梯電力、排污泵及門廳備用照明為一級負荷； 展廳用電、空調電力為二級負荷；其他照明及電力負荷為三級負荷。

2.3變壓器裝機容量的確定

由于科技館用電負荷不確定因素多、變化大，確定一個較準確的用電負荷密度標準比較困難。除地下車庫外，公眾開放區(主要包括展陳區、教育區、服務設施等功能用房)均需進行后期二次裝修。

考慮本工程體量大及業主需求，最終設置了4臺變壓器，其中2臺為800kVA，為冷凍機房大型空調機組等季節性負荷供電；另外2臺為1 250kVA，為其他負荷供電。變壓器總裝機容量4 100kVA，功率密度約119VA/m2。

一般在施工圖階段，展陳設計很難同步跟上，造成展陳預留用電電量與后期實際使用電量相差較大，故在本項目中，建議與展陳相關的開關、電纜等在展陳施工圖設計完成后，重新進行核算再組織安裝施工作業。

綜上所述，高低壓一次主接線示意圖詳見圖1。

圖1 高低壓一次主接線示意圖

3 低壓配電系統

安防系統、火災自動報警系統、經營管理的計算機網絡系統等重要負荷需在機房設置不間斷應急電源(UPS)；一級負荷、消防負荷均采用雙路供電；對于單臺容量較大的負荷或重要負荷(如冷凍站、水泵房、廣播機房、網絡機房、消防監控室、展陳用電等設備)采用放射式供電。按照明插座、空調、電力、特殊用電分項計量，并設置配電回路及末端配電箱。

本工程平面為橢圓形狀，均勻分布了5個核心筒，每個核心筒設置1個強電豎井和1個弱電豎井。其中，為需要進行二次裝修的場所分別預留照明配電箱和插座配電箱，配電箱位置盡量設在電氣豎井內。

各展陳區如果不具備設置電氣豎井的條件，避開觀眾活動區域、交通要道，選擇接近電氣豎井的位置掛墻明裝，精裝時根據布展情況移位或進行裝飾處理。空調、動力配電箱設于機房或就近位置。

4 照明配電系統

設備機房、地下車庫等無二次裝修要求的房間照明需設計到位，室內(外)展陳區、維修車間、室外照明、夜景立面照明等均按放射式供電預留用電條件。展廳、大堂、車庫等公共區域設置智能照明控制系統。

本工程火災應急照明系統采用集中電源、集中控制型智能疏散指示系統。在樓梯間、安全出口、主要疏散通道等沿墻、柱設置了疏散指示標志。其中需要進行二次裝修的區域基本都屬于人員密集場所，為避免重復建設帶來的經濟損失，依據規范對地面連續疏散指示標識提出了具體設計要求，各地消防驗收標準不一，是否安裝到位需要與當地消防部門溝通確定。

5 其他

博物館類建筑經常包含高大空間的場所，本工程幾乎各層都有。此類場所的照明配電和消防報警系統往往是設計中的難點和重點。

1)照明配電

一般有二次裝修場所的普通照明僅預留照明配電箱即可，但應急照明需設計到位。JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》13.8.5條文中規定，應急照明在正常供電電源停止供電后，疏散照明應急電源供電轉換時間應≤5s。GB 50034-2013《建筑照明設計標準》條文3.2.3規定，應急照明應選用能快速點亮的光源。光源常規選擇熒光燈、節能燈、發光二極管燈等，在正常斷電時可在幾秒鐘內達到標準流明值。

本工程建筑外表面由淺灰色玻璃幕墻和淺灰色鋁板相間構成，表皮外設置三向交叉的格柵(格柵起到良好的遮陽作用)。整個二層空間只有脊柱落地，形成完整寬敞的展示空間。

為保證整體效果，二層燈具只允許安裝于結構桁架正下方。在燈具的選用上，發現采用常規光源的燈具光強不夠；金鹵燈等高強度氣體放電燈雖然光強滿足要求，但是啟動時間過長；無極熒光燈雖然可以瞬時啟動，但體積過大，影響美觀。經多種燈具比對后，最終選擇了某品牌的高功率LED筒燈，該燈具體積適中，容量87W，配光角度內光強范圍為6 000～7 000cd，最不利點處燈具安裝高度18m，安裝間距約15m，地面照度>20lx，滿足疏散照度要求。

2)消防報警

若某空間場所高度>12m，火災自動報警系統一般采用吸氣式、線型光束或圖像型感煙探測器中的一種或多種形式。

本工程采用了管路吸氣式感煙探測器，主要在二層異形屋面隨頂部脊線敷設。同時給排水專業在凈高>8m的展廳等場所設置了大空間智能型主動噴水滅火系統，與火災自動報警系統及聯動控制系統綜合配置，一旦紅外探測組件探測到火情，裝置上的電磁閥會自動打開，同時自動啟動大空間自動掃描射水高空水炮加壓泵并報警；安裝有消防水炮的場所，其紅外探測組件為另一種火災報警探測器，這樣可以同時滿足兩種及以上火災參數的火災探測器的規范要求。

此外，筆者要強調一點，GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》2013版條文12.4.6規定，電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路上應設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器。此條文經常被忽視，設計人員應引起特別注意。

6 結束語

博物館建筑應根據項目規模、類型、外電源條件等具體情況，確定負荷等級及供配電方案。在設計前應充分了解陳列展示區的展品情況，明確對供電可靠性的要求。對于設有珍貴文物、貴重藏品的博物館，要依據GA 27-2002《文物系統博物館風險等級和安全防護級別的規定》和GB/T 16571《博物館和文物保護單位安全防范系統要求》，設置相關的安防系統，加強防范措施。本文以筆者親身實踐項目為例進行介紹，以為同行設計人員提供一些參考。

[1] 建標101-2007科學技術館建設標準[S].北京:中國計劃出版社,2007.

[2] GB 23863-2009博物館照明設計規范[S].北京:中國標準出版社,2009.

[3] JGJ 66-2015博物館設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2015.

[4] GB 50034-2013建筑照明設計標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2014.

[5] JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[6] GB 50016-2014建筑設計防火規范[S].北京:中國計劃出版社,2015.

[7] GB 50116-2013火災自動報警系統設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2014.

[8] 李蔚.建筑電氣設計要點難點指導與案例剖析[M].北京:中國建筑工業出版社,2012.

DiscussiononElectricalDesignofScienceandTechnologyMuseum

Yang Hongyu

According to the existing national standards, combined with a science and technology museum project case, the power supply and distribution, 10/0.4kV distribution system, lighting system, the large space fire emergency lighting and fire alarm system setting are analyzed.

technology museum, the power supply and distribution system, lighting distribution system, aspirating smoke detector