會展建筑電氣設(shè)計與分析

董 藝

(北京市建筑設(shè)計研究院有限公司,北京 100045)

1 會展建筑的特點

1.1 會展建筑的規(guī)模分類

按基地以內(nèi)的總會展面積,會展建筑規(guī)?？蓜澐譃樘卮笮?、大型、中型、小型,具體見表1。

會展建筑規(guī)模 表1

1.2 功能分區(qū)的劃分

會展建筑一般根據(jù)其性質(zhì)、總體規(guī)模和單體建筑規(guī)模,按需設(shè)置入口大廳、票務(wù)及信息中心、參展商務(wù)區(qū)、觀眾服務(wù)區(qū)、展廳、會議廳、洽談區(qū)、服務(wù)用房、貴賓服務(wù)區(qū)、室外展場以及工具設(shè)備間、行政辦公、動力中心等空間;也經(jīng)常與酒店、餐飲等相結(jié)合,形成“會展綜合體”設(shè)施。

1.3 建筑及結(jié)構(gòu)特點

會展建筑空間使用非常靈活,展廳(含室外展場)、會議廳、多功能廳等空間均可根據(jù)會議、展覽的舉辦情況和需求隨時轉(zhuǎn)變。

展覽空間包括展廳及室外展場。 根據(jù)使用性質(zhì)的不同,展廳分為綜合性展覽廳和專業(yè)性展覽廳兩類。 其中,綜合性展覽廳以短期展覽為主,展覽內(nèi)容及形式具有多樣性及靈活可變性;專業(yè)性展覽廳主要布置長期展覽,展品布置相對固定。

會議空間包括會議廳、多功能廳、會議洽談室等,可作為展覽空間的輔助,增大展覽面積并在展會時進行洽談、會議、產(chǎn)品發(fā)布等工作;也可單獨承接會務(wù)活動。

國際標(biāo)準(zhǔn)展位為3m×3m,展廳室內(nèi)空間應(yīng)便于展品布置,多采用無柱大空間,甲等、乙等展廳還應(yīng)具備集裝箱貨車直接進入卸貨的條件。

展廳室內(nèi)空間凈高尺寸應(yīng)滿足展覽使用要求。甲等展廳室內(nèi)凈高宜≥12m,乙等展廳室內(nèi)凈高宜≥8m;丙等展廳室內(nèi)凈高宜≥6m。

2 供配電系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 負荷分級及供電的要求

根據(jù)JGJ 333-2014《會展建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的要求,會展建筑的主要用電負荷分級如表2 所示。

會展建筑主要用電負荷分級 表2

特大型、大型會展建筑和會展綜合體等,應(yīng)根據(jù)空調(diào)用冷水機組的容量、地區(qū)供電條件、環(huán)境特點等,合理確定機組的設(shè)置方案、額定電壓和用電單位的供電電壓,并需考慮大容量電動機啟動時對變壓器的影響。 供配電設(shè)計應(yīng)合理設(shè)置變配電室確保供電半徑。 因會展使用的不確定性,展覽區(qū)、會議區(qū)預(yù)留的用電變壓器宜采取諧波抑制措施以減少諧波危害。

2.2 會展建筑變壓器容量指標(biāo)

會展建筑應(yīng)滿足使用功能需要,《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-電氣》中規(guī)定的變壓器裝機容量指標(biāo)(80 ～120VA/m2)僅能滿足建筑的基本運行及簡單會展的使用。 設(shè)計時應(yīng)根據(jù)會展使用需求、電制冷集中及分散情況單獨核算會展區(qū)用電變壓器容量指標(biāo)。

空調(diào)系統(tǒng)采用集中冷源時,會展區(qū)域用電負荷指標(biāo)為100～200VA/m2;空調(diào)系統(tǒng)采用電制冷分散冷源時,會展區(qū)域用電負荷指標(biāo)為150～250VA/m2。 具體數(shù)值根據(jù)會展使用性質(zhì)、需求確定。

2.3 自備應(yīng)急電源的設(shè)置

因特大型會展建筑面積大、人員過于密集,建議在市電滿足一級負荷供電要求的前提下,為確保特別重要負荷、消防負荷的供電可靠性設(shè)置柴油發(fā)電機組。 有特殊供電保障要求的建筑(如需舉辦重大會議、活動且供電不允許中斷的場所),應(yīng)根據(jù)使用需求另行確定供電保障方案。

2.4 會展供配電系統(tǒng)設(shè)計案例

2.4.1 案例一:展廳供配電系統(tǒng)

(1)工程概況及需求

某國際會展中心總建筑面積38 萬m2,其中單個展廳展覽面積9 000～11 000m2,每個展廳含標(biāo)準(zhǔn)展位442～570 個,總展覽面積約120 000m2,為特大型會展建筑。 冷源部分設(shè)備專業(yè)采用集中冷源系統(tǒng)。 經(jīng)與業(yè)主溝通,本展廳應(yīng)滿足重型工業(yè)及設(shè)備展覽的要求;地面展溝預(yù)留展位箱,保證展覽時的用電接引;應(yīng)預(yù)留空壓機管路及室外快速接口。

現(xiàn)以11 000m2展廳為例進行設(shè)計分析,供設(shè)計人員參考。 展廳南北向90m,東西向115～126m。

(2)展覽配電干線設(shè)計

為滿足展覽設(shè)施用電的靈活性及特殊性,設(shè)置展覽專用供配電系統(tǒng),在沒有展覽時可停運該套系統(tǒng),實現(xiàn)節(jié)能的目的。

經(jīng)與建筑專業(yè)溝通,在展館地下的上下兩側(cè)設(shè)置管廊,內(nèi)設(shè)展覽用配電柜,具體方案:1)根據(jù)服務(wù)面積、展溝及展位箱設(shè)置情況,在地下管廊內(nèi)均勻設(shè)置28 個展覽用配電柜,為展區(qū)內(nèi)展覽設(shè)施提供專用電源;2)一層各強電間內(nèi)分別設(shè)置4 個布展用配電柜,便于布展施工及有特殊要求的臨時用電設(shè)備使用;3)預(yù)留室外空壓機電源條件。 展覽用變壓器干線系統(tǒng)見圖1。 配電干線計算見表3。

(3)低壓配電系統(tǒng)設(shè)計

展覽用低壓配電變壓器負荷計算見表4。

圖1 展覽用變壓器干線系統(tǒng)圖

配電干線計算表 表3

變壓器負荷計算表 表4

2.4.2 案例二:有特殊用電保障要求的會議廳供電

(1)工程概況及需求

某會展中心中大會議廳面積2 800m2,可作為會議廳、宴會廳、臨時展廳使用,并設(shè)置了多道隔斷,可靈活分隔多種空間。 根據(jù)業(yè)主要求,本會議廳的基本照明及音視頻系統(tǒng)供電應(yīng)設(shè)有重大會議電力保障設(shè)施。

(2)會議廳供電系統(tǒng)設(shè)計

會議廳每個分隔區(qū)域內(nèi)均設(shè)有一個配電間,每個分隔區(qū)域按150W/m2負荷容量預(yù)留會展專用配電柜,設(shè)于各自的配電間內(nèi)。 既滿足中小型展覽的需求,也滿足會議使用要求。

因本會議廳僅在特殊會議時有供電保障要求,為保證重要會議的整體使用效果,不設(shè)置室內(nèi)柴油發(fā)電機。 會議廳燈光系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)供電設(shè)置UPS 后備電源,同時預(yù)留室外發(fā)電車快速接口,確保發(fā)生斷電事故時迅速接入供電。 會議廳配電干線系統(tǒng)示意參見圖2,供電系統(tǒng)原理圖參見圖3。

圖2 會議廳配電干線系統(tǒng)示意圖

3 變配電系統(tǒng)及其管理

3.1 變配電所的設(shè)置

變配電所的設(shè)置除應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范外,還應(yīng)注意要靠近電源側(cè),便于設(shè)置高、低壓進出線,應(yīng)避開劇烈震動的場所,便于設(shè)備的運輸、裝卸。

對于特大型、大型會展建筑,應(yīng)根據(jù)用電容量、功能分區(qū)分別設(shè)置高壓總站。

3.2 主接線

特大型、大型會展建筑,總配電所的高壓供電系統(tǒng)應(yīng)采用放射式向各分變配電所供電。 中型、小型會展建筑高壓供電系統(tǒng)可采用樹干式向分變配電所供電。 當(dāng)采用放射式供電且線路較長,總配變電所的保護不能滿足要求時,分變配電所的進線開關(guān)應(yīng)具有短路保護功能。

根據(jù)規(guī)范要求,特大型會展建筑宜設(shè)柴油發(fā)電機組為特別重要負荷供電,低壓母線應(yīng)為一級負荷中特別重要負荷增設(shè)一段或兩段母線。 高/低壓主接線示意參見圖4。

3.3 變配電管理

特大型、大型會展建筑一般占地面積大、變配電室數(shù)量多且分散,應(yīng)設(shè)置集中的電力監(jiān)控系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。 變配電智能監(jiān)控系統(tǒng)示意參見圖5。

圖3 會議廳配電示意圖

圖4 高/低壓配電系統(tǒng)主接線示意圖

4 會展用電設(shè)施的供配電設(shè)置

4.1 會展供電設(shè)施

(1)展位箱

為滿足展覽工藝對標(biāo)準(zhǔn)展位電源的需求,展廳內(nèi)可設(shè)置強電展位箱;當(dāng)同時有通信網(wǎng)絡(luò)、有線及衛(wèi)星電視接收等需求時,可設(shè)置強弱電展位箱;如還有用水、用氣需求時,可設(shè)置綜合展位箱(水、電間應(yīng)有隔離防護措施)。

展位箱設(shè)于展廳地面展溝上(或展溝內(nèi))、電井上(或電井內(nèi))、預(yù)埋在建筑墊層內(nèi),一般每4 個標(biāo)準(zhǔn)展位設(shè)置一個展位箱,出線宜可到達每個展位區(qū)域。 根據(jù)容量不同,也可選擇移動式展位箱。 強弱電展位箱內(nèi),強、弱電出線接口宜分別布置在兩側(cè),以避免干擾。

圖5 變配電智能監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

嵌裝在展溝上的地面展位箱,箱蓋表面的承載力應(yīng)與展廳地面的結(jié)構(gòu)承載力相一致;箱體防護等級不應(yīng)低于IP54;當(dāng)?shù)孛嬲刮幌溆杏盟c、壓縮空氣等輔助接口時,電氣箱體防護等級不應(yīng)低于IP55。 展位箱出線斷路器,應(yīng)裝設(shè)剩余電流保護器,其動作電流應(yīng)≤30mA。

典型展溝剖面、展位箱系統(tǒng)示意見圖6。

圖6 典型展溝剖面示意圖、典型展位箱配電系統(tǒng)圖

(2)會展專用配電柜

會展專用配電柜為會展區(qū)內(nèi)設(shè)施提供電源,宜按≤600m2會展區(qū)域面積設(shè)置一個。 在會展專用電配電柜內(nèi)宜設(shè)計備用出線斷路器(應(yīng)裝設(shè)剩余動作電流≤30mA 的剩余電流保護器),其下口設(shè)專用接線端子,以便有大型用電負荷需求時臨時布設(shè)專用回路供電。 當(dāng)有計量要求時,應(yīng)對各出線支路設(shè)計量裝置,該裝置宜具有電氣參數(shù)遠傳功能,以節(jié)省人力。 會展專用配電柜系統(tǒng)參見圖7。

圖7 會展專用配電柜系統(tǒng)示意圖

(3)會展用臨時配電柜

會展區(qū)域內(nèi)宜在適當(dāng)位置預(yù)留臨時配電柜,用于布展施工及有特殊要求的臨時設(shè)備使用。

4.2 會展用電設(shè)備

(1)閘口機

一般在會展建筑各登錄廳、主要出入口設(shè)置閘口機,采用讀卡過閘的管理方式,可以方便進行人流統(tǒng)計及管理。 每個閘機的功率一般為50 ～150W,配電電源根據(jù)產(chǎn)品不同采用220V AC 直接供電或采用專用變壓器24V DC 供電。

各閘口機之間及閘口機與就地控制主機之間應(yīng)預(yù)留通信網(wǎng)絡(luò)接口,控制主機應(yīng)有緊急疏散功能并預(yù)留與上位機的通信接口。 當(dāng)閘口用于緊急疏散時,應(yīng)能通過火災(zāi)監(jiān)控中心強制打開所有閘口機。

(2)懸吊式廣告

大型展會時,廣告可以給人引導(dǎo),給主辦方帶來了可觀的廣告收益。 為充分、合理利用展館高大空間,方便實用的電動廣告吊鉤十分重要。

會展建筑多為高大空間,可在連廊、序廳內(nèi)預(yù)留電動廣告吊鉤,每組電動廣告吊鉤的功率一般為150～300W,配電電源采用220V AC,控制可采用遙控控制或在墻面預(yù)留控制盒。 懸吊式廣告預(yù)留位置應(yīng)與業(yè)主及建筑專業(yè)協(xié)調(diào)配合,可以12 ～18m 的間距為預(yù)留條件。

4.3 線路敷設(shè)

(1)線纜的選擇

會展建筑應(yīng)采用低煙無鹵阻燃電力電纜、電線或無煙無鹵阻燃電力電纜、電線。 展溝、會議走線槽內(nèi)明敷的電力線纜,可根據(jù)地方環(huán)境條件,選用防鼠或防白蟻型。

(2)保護管布線

小型會展建筑可根據(jù)布展工藝要求預(yù)留引到展位的電纜井/弱電井/展位箱/地面插座盒線纜路徑和管道,線纜總截面積(包括外護層)不應(yīng)超過導(dǎo)管內(nèi)截面積的30%。 埋地暗敷的金屬導(dǎo)管,應(yīng)滿足展區(qū)內(nèi)地面承壓的荷載要求。

(3)機電管廊-展溝布線

特大型、大中型會展建筑宜根據(jù)布展工藝要求,采用機電管廊-展溝布線形式,在展區(qū)內(nèi)預(yù)留展溝至展位箱,且展溝蓋板(或頂板)應(yīng)滿足展區(qū)內(nèi)地面承壓的荷載要求。

機電管廊一般設(shè)于展廳長軸兩側(cè),可連通展廳內(nèi)各條展溝,確保強、弱電管路敷設(shè)。 展溝布置應(yīng)與展位箱或?qū)嶋H使用要求相結(jié)合,展溝位置可布置在展廳周邊及中間,以保證展位箱出線可到達每個展位區(qū)域。

典型的機電管廊-展溝布線示意圖參見圖8。

5 會展建筑照明設(shè)計

5.1 照明標(biāo)準(zhǔn)值及功率密度值要求

會展建筑主要場所的照度標(biāo)準(zhǔn)值、統(tǒng)一眩光值(UGR)、顯色指數(shù)(Ra)、功率密度限值要求見表5。

5.2 燈具選擇、布置及配電

頂棚較低、面積較小的展廳、會議廳,宜采用熒光燈、小功率金屬鹵化物燈、LED 平面燈照明;頂棚較高、面積較大的展廳、會議廳宜采用中、小功率金屬鹵化物燈、高功率LED 懸掛燈照明。

正常照明光源應(yīng)選用高顯色性光源,應(yīng)急照明光源應(yīng)選用能瞬時可靠接通的光源。 為保證建筑整體效果,無吊頂區(qū)域的各燈具宜保證其外觀、顏色(含鎮(zhèn)流器)的統(tǒng)一。

圖8 機電管廊-展溝布線示意圖

照明標(biāo)準(zhǔn)值及功率密度值要求 表5

燈具布置應(yīng)與建筑及結(jié)構(gòu)形式特點有機結(jié)合。天然采光良好的場所,可采用組合式布燈方式。 正常照明設(shè)計宜采用一組變壓器的兩個低壓母線段分別引出專用回路各帶50%燈具交叉布置的配電方式。

5.3 應(yīng)急照明

登錄廳、觀眾廳、展廳、多功能廳、宴會廳、大會議廳、餐廳等人員密集場所應(yīng)設(shè)置疏散照明和安全照明。 安全照明的照度值不宜低于一般照明照度值的10%。

高大空間區(qū)域應(yīng)明確劃分出主要消防疏散通道,且主要消防疏散通道的地面上應(yīng)設(shè)置視覺連續(xù)的燈光疏散指示標(biāo)志或蓄光疏散指示標(biāo)志。 裝設(shè)在地面上的疏散指示標(biāo)志燈承壓能力應(yīng)能滿足所在區(qū)域的最大荷載要求,防止被重物或外力損傷,且應(yīng)具有IP54 及以上的防護等級。

5.4 照明控制

登錄廳、公共大廳、展廳、會議廳、宴會廳等大空間場所的照明控制系統(tǒng),應(yīng)采用集中控制,具備清掃、布展、展覽等控制模式,由控制中心、分控中心或值班室控制,不宜設(shè)置就地控制開關(guān)。 消防控制室、消防分控室應(yīng)能聯(lián)動開啟相關(guān)區(qū)域的應(yīng)急照明;多功能廳、宴會廳等場所的照明宜實現(xiàn)調(diào)光控制。

當(dāng)采用專用的智能照明控制系統(tǒng)時,該系統(tǒng)應(yīng)具有與建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BMS)網(wǎng)絡(luò)連接的通信接口。

5.5 照明設(shè)計及優(yōu)化

5.5.1 案例一:展廳照明設(shè)計(傳統(tǒng)光源)

(1)工程概況

某會展中心標(biāo)準(zhǔn)展廳,長168m、寬70m,高18m大跨度平屋頂,縱向采用三角桁架支撐(間距18m),橫向布有檁條(間距3.9m),示意圖見圖9。

圖9 展廳屋頂平面示意圖

(2)照度標(biāo)準(zhǔn)確定及燈具選擇

按高檔展廳設(shè)計,照度標(biāo)準(zhǔn)300lx,功率密度限值要求≤12W/m2(目標(biāo)值)。 燈具選擇400W 金屬鹵化物燈、150W 陶瓷金屬鹵化物燈、4×42W 節(jié)能熒光燈三種燈具相結(jié)合的照明方式。 利用金屬鹵化物燈作為展廳的主要照明;節(jié)能熒光燈作為火災(zāi)應(yīng)急照明使用。 通過三種燈具組合,既滿足不同展覽對光環(huán)境的不同要求,也滿足了規(guī)范中對消防應(yīng)急照明的照度要求。

(3)照度計算

將建筑、結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)分別輸入DIALux 軟件中建立展廳模型,選擇相應(yīng)的燈具、光源參數(shù)建立計算模型。 計算結(jié)果見表6,各場景均滿足使用、功率密度值的要求。

各照明場景平均照度與功率密度值 表6

5.5.2 案例二:展廳照明設(shè)計(LED 光源)

隨著LED 光源技術(shù)的成熟和新產(chǎn)品的推出,LED 光源在新建會展項目中得以廣泛應(yīng)用。 新建展廳長16.8m、寬72m、頂高18m。 采用200W 高功率LED 懸掛燈作為主照明,50W LED 懸掛燈作為備用照明使用。 平均照度與功率密度值計算見表7。

各照明場景平均照度與功率密度值 表7

由表7 可以明顯看出,LED 光源省電效果非常明顯。

6 會展建筑電氣節(jié)能

6.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能

一般會展建筑具有占地面積大、使用率相對較低、各區(qū)域使用可相互獨立等特點,設(shè)計時應(yīng)充分考慮這些特點合理設(shè)計供配電系統(tǒng)。 系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠,變電室選擇應(yīng)靠近負荷中心以縮短供電距離。

為滿足會展設(shè)施用電的靈活性及特殊性,可設(shè)置專用的供配電系統(tǒng),在沒有使用時可將該套系統(tǒng)停運,實現(xiàn)節(jié)能的目的。 會展建筑通常設(shè)有多個變電室,設(shè)置智能型變配電監(jiān)控系統(tǒng),可對各變配電室進行總體監(jiān)控,提高了管理效率,也實現(xiàn)了電能節(jié)約及統(tǒng)一管理。

6.2 照明節(jié)能及可再生能源利用

因會展高大空間燈具維護不便,在滿足照明質(zhì)量的前提下,應(yīng)選擇長壽命、高光效的光源和燈具。優(yōu)先選用高效低眩光低諧波LED 燈具,光源色溫＜4 000K, 特殊顯色指數(shù)R9＞0。 大空間照明設(shè)計中有臨時增加照度標(biāo)準(zhǔn)值等特殊需求時,可預(yù)留照明小母線以減少初期設(shè)備投資,且同時滿足不同使用功能對燈光的要求。

設(shè)置智能照明集中控制系統(tǒng),根據(jù)各空間使用條件和天然采光情況實現(xiàn)合理有效地照明控制,充分利用建筑天窗、側(cè)窗進行自然采光,減少對電力照明系統(tǒng)的依賴,節(jié)約能源。

此外,會展建筑屋頂多為大面積平屋頂,在經(jīng)濟條件允許的情況下,可充分考慮太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。 某會展中心屋頂,設(shè)置非晶硅薄膜電池組件,安裝面積約900m2,采用并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng),直接為地下車庫照明供電。

7 結(jié)束語

隨著會展建筑的蓬勃發(fā)展及使用的多樣性,配電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有一定的靈活性、預(yù)見性、前瞻性以及節(jié)能效果,以適用及滿足不同性質(zhì)會展用電負荷的需要。 根據(jù)不同會展建筑形式及功能要求,合理化設(shè)計供配電系統(tǒng),以適用各種國內(nèi)、國際會展的發(fā)展及需求,并最大限度實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的,是設(shè)計師的長久追求。

本文通過對會展建筑規(guī)模、使用特點、功能布局的解析,結(jié)合規(guī)范要求,對電氣專業(yè)負荷分級及供電要求、電源及供配電系統(tǒng)(含自備應(yīng)急電源)、負荷計算、變配電所的設(shè)置、照明設(shè)計及控制、節(jié)能等重點系統(tǒng)的設(shè)計方案、思路進行介紹,總結(jié)并剖析各類展覽的用電負荷及供配電系統(tǒng)構(gòu)成的合理性、實用性及經(jīng)濟性,供業(yè)內(nèi)同仁在日后的工程項目設(shè)計中借鑒和使用。