淺談氣膜結構建筑的電氣系統設計方法

馬宇辰

中國市政工程西北設計研究院有限公司 寧夏 銀川 750001

引言

氣膜建筑作為一種新興起來的建筑形式，其具有造價低、工期短、使用時間長、更大跨度的空間與更加豐富的色彩選擇等優勢。充氣膜結構一般需要長期不間斷地能源供應，其中的單層充氣膜結構為是封閉的空間，需保持一定的室內外氣壓差才可正常運行。本文就某氣膜展覽建筑的電氣設計做詳細的說明介紹。

1 工程概況

某展覽建筑建筑面積為3476m2，建筑高度19.65m，為單層鋼筋混凝土框架結構、氣膜結構建筑。建筑定性為小型丙等展廳。主要包含氣膜控制室、弱電機房、消防控制室，辦公室，展廳，衛生間，儲藏間等[1]。

2 供配電系統設計

2.1 負荷分級與配電

本建筑規模定性為小型丙等展廳。主要展覽用電、LED屏幕、排污泵、生活水泵、應急照明、弱電系統用電、風機用電為二級負荷，消防用電為二級負荷，其他負荷均為三級負荷。本工程重要與大容量負荷均采用放射式供電。

2.2 供電電源與負荷計算

本建筑電源由就近兩臺500KVA室外箱變提供，兩臺箱變同時工作，互為備用。另因防止停電或氣膜破損導致坍塌事故發生，廠家為氣膜充氣單元單獨設置30kW專用柴油發電機，作為設備應急電源保證室內外的正負氣壓差。二級負荷采用引自不同變壓器的兩路電源供電并在適當位置互投；三級負荷采用單電源供電[2]。

本建筑總計算負荷為454.6kW，二級負荷為446.6kW，三級負荷8kW，消防負荷15kW。LED大屏幕預留負荷容量為200kW，展廳照明負荷預留容量150kW。

3 線路敷設與設備安裝

本工程總進線采用YJV22鎧裝交聯聚乙烯絕緣電力電纜埋地引入各總配電箱；普通負荷供電干線和分支線纜型號采用WDZ-YJ(F)E或WDZ-BYJ(F)；消防負荷供電電纜電線型號采用WDZN-YJ(F)E或WDZN-BYJ(F)。

消防線路明敷時(包括敷設在吊頂內)，穿金屬導管或采用封閉式金屬槽盒保護，金屬導管或封閉式金屬槽盒需采取防火保護措施；二級負荷供電的主、備電纜敷設在同一橋架中時，需加裝防火隔板隔離。消防線路暗敷時，需穿管并敷設在不燃性結構內且保護層厚度不應小于30mm。

每2～4個展位設置一個展位箱。嵌裝在展溝上的地面展位箱，箱蓋表面的承載力與展廳地面的結構承載力相一致，箱體防護等級大于IP54。展區內每臺展覽用配電箱的供電區域面積小于600m2。電源插座均為安全型插座，潮濕場所均采用防水型插座。

開關、插座和照明燈具靠近可燃物時，采取隔熱、散熱等防火措施。燈具不允許直接安裝在可燃物體上，其引入線需采用瓷管、礦棉等不燃材料作隔熱保護。頂棚燈具采用發熱量低與散熱模塊性能好的LED光源[3]。

4 照明系統設計

照明控制按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區、分組控制措施，每個照明配電箱照明回路中均設置智能燈光控制器，其總控臺設置在總值班室內控制。集中照明控制系統具備清掃、布展、展覽等控制模式；智能照明系統預留與建筑設備監控系統(BAS)網絡連接的通信接口。

除各框架結構房間熒光燈與裝飾鋼架上的普通燈具外，氣膜頂棚設置吊式照明，即將反射燈具桿吊于頂棚鋼索照射棚頂的照明方式。此種照明方式既節約內部空間，同時照明均勻度高，可營造出無影的明亮空間。現場照明安裝做法如下圖所示：

圖1

應急及疏散指示燈內電池供電時間不小于60分鐘。應急照明平時處于充電狀態，疏散照明燈處于常亮狀態。在火災確認后，由消防控制室給信號，切斷應急照明箱中開關，應急照明自動點亮。樓梯間及其前室不低于5lx。消防控制室、消防水泵房燈內電池供電時間不小于180分鐘。建筑內疏散照明的地面最低水平照度均按照《建筑設計防火規范》中規定設置，消防控制室、消防水泵房以及發生火災時仍需正常工作的消防設備房設置備用照明，其作業面的最低照度不低于正常照明的照度[4]。

5 火災自動報警系統設計

本建筑為氣膜建筑，頂棚高度較高且為軟頂，展廳大廳部分不便于設置常規吸頂式感煙探測器，外圍混凝土結構部分高度僅有3～4m左右，安裝高度不足導致大廳部分同時不能設置紅外對射感煙探測器。故本工程在大廳中部裝飾結構鋼柱頂部設置圖像型感煙探測器。《火災自動報警系統設計規范》中在高度大于12m空間章節要求宜選擇兩種以上的火災參數的火災探測器，故本次在橋架內設置線型纜式感溫火災監測系統。

火災自動報警系統為集中控制報警系統，消防控制室設置在建筑一層，氣膜建筑旁設置地下消防泵房。消防控制室的報警控制設備由火災報警控制器、消防聯動控制器和消防控制室圖形顯示裝置、消防應急廣播的控制裝置、消防專用電話總機等起集中控制作用的消防設備等組成。

消防水炮設置于場內裝飾鋼構桁梁處牢靠固定，以保證在噴射時，不致因后坐力而晃動影響滅火準確性。其具有激光定位檢測功能，可在水炮不噴水的情況下驗證水炮的定位精度，方便調試與日后維護。系統內設有自動控制、手動控制和遠程控制三種控制方式。水炮滅火裝置電壓為直流12V，其中心設備和現場控制箱均為交流220V供電。當工作消防泵組發生故障停機時，備用消防泵組需能自動投入運行。且系統需具有接收消防報警的功能。

各非消防配電箱內設置電氣火災監控系統。監控設備發出故障報警信號并顯示故障信息位置，提示值班人員及時處理異常情況，預防電氣火災的發生。電氣火災監控器的報警信息和故障信息需在消防控制室圖形顯示裝置或起集中控制功能的火災報警控制器上顯示，但該類信息與火災報警信息的顯示要有區別。電氣火災監控系統的設置不能影響供電系統的正常工作，不宜自動切斷供電電源。

6 防雷接地系統設計

經計算，建筑的年預計雷擊次數為N=0.0564次/年(年平均雷暴日19.1)，為人員密集型建筑，按二類防雷標準設計。

避雷帶利用氣膜頂棚斜向網狀鋼纜系統。其網狀系統為直徑10mm不銹鋼鋼纜，將其編織成網狀把整個膜體包裹在其內部。引下線利用頂棚鋼網的專用錨固件與擋墻頂的預埋錨栓和墻頂部縱筋采用Φ10圓鋼焊接。鋼網密度與引下線平均間距均可滿足規范中要求的不大于10m×10m或12m×8m的避雷網格與引下線間距不大于18m的要求。建筑四周的引下線在首層高出地面0.5米處預埋接地引出端子板，以便測量接地電阻或增補接地裝置用。

本建筑接地系統形式為TN-C-S。接地裝置采用鍍鋅角鋼做人工接地極。接地線用-40×4的鍍鋅扁鋼，接地極用∠50×50×5的鍍鋅角鋼。強、弱電進線管及金屬管道與MEB用-40X4鍍鋅扁鋼聯結，在進線處PE線作重復接地，利用建筑物基礎鋼筋作自然接地體，基礎內所有構造鋼筋聯結成電氣通路，接地采用聯合接地，接地電阻不大于1歐姆。金屬電纜橋架及其支架均可靠接地，全長不少于兩處與接地保護導體相連。

7 結束語

氣膜建筑供配電負荷等級按照建筑物最高負荷等級考慮，并建議備用柴油發電機應急電源以防氣膜破損或斷電時有足夠反應時間應急疏散。

防雷部分考慮采用鋼纜作為接閃帶使用。若接閃帶有PE管包封可從鋼纜連接引出符合《建筑物防雷設計規范》5.2.1中規定截面要求的導體作為接閃帶。

氣膜建筑相對室內高度較高。燈具安裝可采用頂棚設置吊式照明的方式，將反射燈具桿吊于頂棚鋼索照射棚頂，燈具需采用發熱量低的光源；在條件允許的情況下也可在場地內設置柱狀可移動式燈具（適用于體育類氣膜建筑）。

在需設置火災自動報警系統的氣膜建筑內，可根據實際情況選用安裝方式相對合適的火災探測器。如纜式感溫火災監測系統、圖像型感煙探測器、管路吸氣探測系統等。