會展建筑負荷分析與供配電系統設計

錢梓楠

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

近年來，隨著國內外貿易的持續穩定增長，作為促進合作交流的會展業，已經成為構建現代市場體系和開放型經濟的重要平臺。國內會展行業呈現數量穩步提高、規模快速增長的良好態勢，據不完全統計，2017年，國內供舉辦4 022個展會，直接經濟產值達到6 297億元，其中，采集到面積的經貿類展覽會 3 663 個，展會總面積達到12 379萬m2。隨著會展業的持續升溫，國內展覽館的數量和面積均保持不斷增加的態勢，據統計，2017年國內展覽館數量達到153個，室內可租用總面積約為935萬m2。

作為電氣專業負責人，筆者參與了鄭州新國際會展中心的全程設計工作，在前期項目的經驗總結及正在使用的展覽項目用電數據收集中，也在思考會展類建筑的供配電系統設計優化，并比較不同展位供電方案，以下闡述一些個人的思考和心得，以供參考。

1 工程概況

鄭州新國際會展中心項目，一期用地面積64萬m2，總建筑面積為29.5萬m2，其中地上建筑面積為27.1萬m2，凈展覽面積為17.6萬m2，包括一個登錄廳和16個標準展廳，交通和配套用房面積9.6萬m2，地下建筑面積2.3萬m2。

每個標準展廳建筑面積約為1萬m2，長141m、寬82m，實際布展凈面積約8 000m2，展區凈長120m、凈寬70m，屬于比較典型的特級會展建筑及標準甲等展廳。

依據JGJ 333-2014《會展建筑電氣設計規范》，本會展中心負荷等級為一級，一級負荷包括展覽客梯、排污泵、生活水泵、通信機房電源、變配電所電源等，其中應急響應系統屬于一級負荷中的特別重要負荷。在能源中心樓設置本地塊10kV中心開閉所，由市政引來六路10kV電源(1#～6#)至10kV配電中心，10kV進戶經過計量分配后送至各個10kV/0.4kV變電所。六路10kV電源，兩兩一組，同時供電互為備用。要求滿足一級負荷的要求。當一路電源損壞時，另一路電源不致同時損壞。本項目變壓器及10kV冷凍機安裝容量為65 674kVA。各變電所容量詳見表1。

為確保其中應急響應負荷，包括應急指揮中心、安全防范系統、重要的計算機系統電源、消防設備(含消防控制室用電、火災自動報警系統、消防泵、噴淋泵、消防電梯、防火卷簾、防排煙風機、防火閥門等)、應急及疏散照明等的供電可靠性，除10kV雙重電源外，同時考慮分區設置柴油發電機組作為第三路電源，另外應急照明和消控中心用電還設置EPS和UPS作為后備電源。之所以分區設置柴油發電機組，也是基于400V柴油發電機供電半徑的考慮。分區設置400V低壓發電機組，機組設于每四個展廳中間的聯絡輔助用房，每臺機組為就近4個展廳應急響應負荷供電，經過經濟技術比較，比集中設置10kV發電機，展廳變電所內再設中壓ATS或專用應急變壓器的方案更合理，故而采用此400V發電機分區設置的方案。

各變電所容量 表1

每個展廳設置一個10kV變電所(因建筑平面布局需要，分為兩個變配電室)，由園區10kV中心開閉所引來兩路10kV雙重電源，內設2×1 600kVA變壓器，低壓配電系統接地制式采用TN-S系統。市電管線路由和柴油發電機管線路由平面圖詳見圖1～2。

圖1 市電管線路由平面圖

圖2 柴油發電機管線路由平面圖

2 展覽建筑的負荷統計及供配電系統容量確定

會展建筑規模與定級，根據JGJ 333-2014《會展建筑電氣設計規范》3.2.1條，本項目為特大型會展建筑，下一步就是確定布展用電負荷密度取值；根據該規范第3.2.4條，按照輕型展、中型站和重型展給出了三個布展負荷密度的取值范圍。第3.2.4規定，一般會展中心每年都有不同產品多種展會，負荷變化較大，應以當地所辦不同產品多種展會中最大所需用電負荷確定實際所需用電負荷，工程中當無法取得調研數據時，可參考下列數據確定輕型展、中型展、重型展負荷密度取值。

1.輕型展按(50～100)W/m2計算。

2.中型展按(100～200)W/m2計算。

3.重型展按(200～300)W/m2計算。

另外，一般情況下，會展建筑每年都有不同展會，用電負荷變化較大。僅以輕型展、中型展、重型展確定用電負荷是否合適，是否需以當地所舉辦的不同展會中最大用電負荷來確定實際所需用電負荷，需要由實際調研后確定。

實際上，對于展廳布展用電的需求，在設計初期一般為不確定因素，每個主題的布展用電需求可以說千差萬別，也和會展項目所在的城市能級、會展中心的定位密切相關。如一些國家級的會展中心，對應承接的展覽項目更多元，且級別會更高。相對來說，一些省會級城市或區域中心城市，承接的可能是一些區域市場或省內展覽項目，級別不算很高，對應的用電指標需求相對會低一些。

筆者針對近年新建的一些特大型會展項目做了一些梳理，對會展體量、布展面積以及單位面積布展用電需求進行了對比，可以供未來設計類似能級的會展項目做一些參考，詳見表2。

從表2收集的數據和對比可以看出，初期確定的展廳布展用電負荷密度對后期的展廳變壓器裝機密度指標影響巨大。如果前期業主方有專門的布展顧問，可以將這部分需求大致明確。本項目業主方聘請的顧問是運營上海新國際博覽中心的漢諾威公司，其提供了大量已經組織過的展覽會議用電需求，對未來的需求也做了大致明確。

根據其對2016～2018年布展需求梳理，大致做了總結，詳見表3。

可以看到，對于上海龍陽路新國際博覽中心這個會展項目，大部分展覽主題是在100W/m2以下的，涉及到150W/m2以上的只占到11%。可以想見，展覽建筑尤其是大型展館按重型展預留的變壓器可能對應絕大部分展會，其負載率較低，當然這也與會展面對的客戶群和展覽業態有關。據了解，重型展中一般類似汽車展這種展覽類型，負荷密度相對較高，在上海虹橋國際會展中心建成之前，兩年一度的上海國際汽車工業展覽會都是在龍陽路的新國際博覽中心舉辦，部分展廳變壓器裝機容量達不到標準，還需要臨時租賃發電車來保障額外負荷。可以想見，有些省會城市或區域中心城市的會展項目，可能一年也少有用電需求較高的重型展，其變壓器裝機容量的指標不宜定的過高，采用租賃發電機組滿足個別展會的高用電需求也不失為一個可以考慮的方案。畢竟大容量的變壓器安裝后，長期的空載損耗和會展期間偏低的負載率，無論對于電網還是對于運營方都是一種浪費。而本項目作為河南鄭州這一中部省會城市新建會展中心，采用200W/m2的布展用電負荷密度基本可以涵蓋絕大多數展會業態的需求。

3 展廳機電管線敷設方式

大型會展每個標準展廳一般都是上萬平米大體量單體，大跨度的無柱空間，且布展和展廳本身機電末端需要大量機電管線敷設空間，需要提前規劃走向，對于大型展覽建筑，一般機電管線敷設方式有以下三種。

對比圖 表2

2016～2018年布展需求梳理 表3

(1)高位機電管線走廊+地面布展主溝形式

一般典型的大型會展展廳，在展廳首端尾端會有配套用房，沿著展廳長邊兩側會設置輔助用房，如衛生間、強弱電間，長邊配套用房高位一般是空調機房。空調機房沿長邊布置，對于氣流組織比較有利，可以節約大量風管，有利于控制造價。

對于這類場館，一般跨越長邊的機電管線就有兩條通路，為高位機電設備服務的可以走在長邊空調機房上方的管線走廊，為地面布展末端服務的機電管線敷設在展廳主溝內，形成高位機電管線走廊+展廳主溝及布展支溝模式。布展支溝設置水氣箱、展位配電箱等布展末端。展廳高位機電管廊示意圖、布展支溝剖面示意圖、布展主溝剖面示意圖詳見圖3～5。

圖3 高位機電管廊示意圖

圖4 布展支溝剖面示意圖

圖5 布展主溝剖面示意圖

(2)僅有地面布展主溝形式

由于建筑設計原因，有些會展展廳長邊側無法設置空調機房，空調機房設于首尾端短邊，通過大風管沿長邊敷設，向中間側吹。如果采用此種形式，沿長邊高位設置機電管線走廊就未必是比較好的方案，挑出在側面的管線走廊構筑物對于美觀度、造價控制都是不利的，這種情況下可能需要考慮機電管線全部敷設于地下主溝內。主溝內的管線在首端尾端配套用房需要另外設置機電管線上升管井。

(3)主管線敷設于樓板下

還有一種展廳，有滿鋪地下室或位于二層，其樓板荷載可能不會達到一般重型展廳的5噸/平方米，適用于一些輕型或者中型展覽，一般會采用機電管線沿樓板下方敷設，沒有主溝，僅設置布展支溝或展位井的方式，水氣箱、展位配電箱設于展位井內，展位井采用能達到耐火時間的混凝土或鋼結構包封，掛于樓板下，預留套管供管線引入。

4 展位供電方式及土建預留的探討

上文提到，重型展需要設置200～300W/m2的負荷密度預留布展電源，以典型的大型會展建筑為例，一般標準展廳的建筑面積約1萬m2左右，去掉配套用房實際可用布展面積大約是75%～80%，以 8 000 m2計算，200～300W/m2的負荷密度，需要預留的布展用電1 600～2 400kW。以本項目為例,考慮沿長邊布展主溝設置布展專用母線，東側主溝和西側主溝各兩根，分別負責近端5條布展支溝和遠端6條布展支溝的展位箱。主母線在每個支溝處設置母線插接箱，引出預分支電纜為支溝內的若干展位箱供電，每個展位箱為4～6個展位服務，設置工業連接器接駁端子供引接。每個母線插接箱內設MCCB 250A/3P開關，可供接駁100kW布展用電，單邊側11條支溝極限可滿足1 100kW布展用電接駁，整個展館總的布展接駁用電可達到2 200kW，滿足使用需求。

因布展需求多種多樣，一些輕型展可能是以若干個展位出租形式，上述設計完全可以滿足需要，可以提供1～6個不同展位的組合，提供不同容量不同電流等級的接口。但對于一些重型展，比如重型機械展、汽車展，參展租戶就不是以展位為單位租賃，而是一家租戶就報下1/8、1/4甚至半個場館或整個場館，其用電需求不能完全覆蓋，因此筆者所在單位在布展主母線上預留了大電流等級的插接口，提供630A或400A的大容量插接箱，引出電纜設于周邊強電間設置配電總箱，并預留400A以上出線開關，供有大容量需求的租戶引接。

布展主溝和支溝除了需要考慮電氣專業的管線外，還有大量的水暖專業的管線，經過多輪綜合后，布展主溝的尺寸在前序章節中已有描述，確定了1 900W×2 200D的尺寸，支溝的剖面尺寸綜合下來是600W×1 300D，同時預留一根40×4熱鍍鋅扁鋼，將配電箱外殼、金屬蓋板及機電金屬管線做好等電位接地。設備次溝剖面示意圖和展位箱示意圖詳見圖6～7。

圖6 設備次溝剖面示意圖

圖7 展位箱示意圖

對于展位供電、供水、供氣及信息點，一般采用布展溝結合展位箱的形式，結合可以配合預留出線口的蓋板，布展時僅需揭開展位箱局部蓋板，接駁后蓋上又是完整的平面，不影響布展設施及觀眾參展人流的安全。對于有地下室或者位于二層的展廳，一般采用展位井+展位配電箱形式。

5 結束語