体育建筑电气设计特殊性分析

邓宇

摘 要：根据对体育建筑的特殊功能及使用要求的分析，探讨针对体育建筑进行电气设计时的主要注意要点。

关键词：体育建筑;备用电源;柴油发电机;照明设计;防雷装置

仓廪实，知礼节。随着人民群众的物质生活水平的提高，人民群众对于健康的理解也不断地发生变化。生命在于运动，不再是一句空洞的口号，而是变成了全民参与的健身热潮的客观描述。为了适应这种需求，体育场馆的建设在各地都如火如荼地开展起来。

体育场馆通常都同时具有独特功能性和标志性，由于其在使用功能，人群密集程度，建筑造型的标志性等方面都有其独特的一面，因此，体育场馆在供电等级、电力保障、应急疏散等方面与普通建筑物有很大的不同。

体育建筑根据举行比赛的规模，通常分为特级、甲级、乙级、丙级。根据体育建筑等级的不同，供电负荷分级通常遵循以下规定：

注：A包括主席台、贵宾室及其接待室、新闻发布厅等照明负荷，应急照明负荷，计时记分、现场影影像采集及回放、升旗控制等系统及其机房用电负荷，网络机房、固定通信机房、扩声及广播机房等用电负荷，电台和电视转播设备，消防和安防用电设备等;B包括临时医疗站、兴奋剂检查室、血样收集室等用电设备，VIP办公室、奖牌储存室、运动员及裁判员用房、包厢、观众席等照明负荷，建筑设备管理系统、售检票系统等用电负荷，生活水泵、污水泵等设备;C包括普通办公用房、广场照明等用电负荷;D包括普通库房、景观等用电负荷。

其中，特级体育建筑中比赛厅（场）的TV应急照明负荷应为一级负荷中的特别重要负荷，其他场地照明负荷应为一级负荷;甲级体育建筑中的场地照明负荷应为一级负荷;乙级、丙级体育建筑中的场地照明负荷应为二级负荷。对于直接影响比赛的空调系统、泳池水处理系统、冰场制冰系统等用电负荷，特级体育建筑中的应为一级负荷，甲级体育建筑中的应为二级负荷。

一些特殊的体育项目，对于场地要求往往有特殊的技术需求。比如说冰上项目的制冰设备，水上项目过滤、循环设备、水下摄录影设备，田径比赛的气象数据采集、比赛场景回放设备等等。在体育场馆的建设初期，应尽可能地考虑到今后体育场馆的发展情况，适当预留大电流备用断路器、供配电设备安装空间。

体育建筑在日常使用中，用电负荷会出现较为独特的现象。平时和赛时的用电负荷会有较大的变化。造成这样的区别，主要是由于开幕式、闭幕式、重要比赛场次等大型活动带来的人员数量激增、电视转播、新闻中心、赛事解说、录像数据采集等等。因此，体育建筑的变压器负载率与普通公共建筑有区别。普通公共建筑变压器长期负载率不宜大于85%。体育建筑的设备用电负荷等级通常为二级及以上，所以乙级体育建筑的赛时变压器负载率一般小于80%，特级、甲级体育建筑的赛时变压器负载率小于60%，并且在变电所内还需要设置强制冷却设备，供变压器短时超负荷运行使用。

在特级、甲级体育场馆中，一级负荷中的特别重要负荷，还需要有备用电源作为电力保障。通常会采用柴油发电机作为备用的应急电力来源。

固定式的柴油发电机需要设置专用的柴油发电机房。机房内部的防火、防爆、防油品溢洒、防油品挥发等措施，都是属于必须充分考虑，技术手段切实可靠，并且与建筑物同时建设，同时投入使用。随着市政电网建设日趋完备，在体育场馆的实际运营中，柴油发电机的使用概率并不大，大多数配套的柴油发电机仅在日常维护检修时，作短暂的启动。而柴油发电机的单价，配套建设成本都比较昂贵。因此柴油发电机的容量选择需要仔细权衡，既要满足实际使用需要，又要避免贪大求全，造成资源的浪费。

部分项目受限于投资金额不足、场地空间有限等客观因素，不适合建设固定式的柴油发电机房，这时可以选择移动式柴油发电机作为备用电源。

可以在室外的适当区域，规划出供移动式柴油发电机使用的场地空间。这个区域需要满足的一些特殊要求，如设备运输通道、地面荷载、消防措施等等。在项目前期，就应该明确相关建设条件和运行保障措施，并确保相关措施能够完整实施。

移动式柴油发电机入场后，应采取隔离措施，避免人员误入该区域。当发生事故时，事故区域能够快速隔离，以便控制事故的影响范围。场地周边设有完备的消防措施，并且有供消防车辆、人员快速进入的消防通道。当发电机的规格确认后，应将相关的体积、重量、噪声等参数提供给相关专业，确保场地的地面荷载，与周边建筑物等防火间距、环保噪声指标等参数能够满足相关规范的要求。移动油机的排气方向应避免朝向体育场馆，或人流密集场所。

体育场馆的场地照明是体育比赛能够正常进行的基本保障措施，也是部分体育项目（如田径类体育项目）的基本安全措施。场地照明通常采用金属卤化物灯具，这种灯具对于供电电压的稳定性要求较高，如果采用不间断电源作为供电保障措施，需要付出巨大的经济代价。较为经济的技术手段是，结合相关体育项目的场地照明需求，将同一区域的场地照明灯具分为不同的供电回路，确保部分灯具回路故障时，仍能够满足体育项目的相关需求。

体育场馆的观众席照明的灯具数量多，覆盖面广。在紧急情况发生时，是稳定现场人员情绪，为紧急疏散争取时间，提供安全保障的重要设备。单个观众区的观众席照明，不推荐由单一回路供电。可将区域内的照明回路进行拆分，确保线路故障时，仍有50%的灯具能够正常运行。如相关变压器的容量能够满足使用需要，也可以采用双电源自切的手段，来进行供电保障。

需要指出的是，体育场馆的场地照明和观众席照明，由于适用对象不同，照度要求不同，灯具形式不同，对电力质量的要求也不尽相同，因此上述两种照明的电源不应混用。体育场馆的应急照明属于消防负荷，更要注意相关电源的独立性，不可与其它非消防设备混用电源。

体育场馆的建筑标志性通常体现在庞大的建筑体积，特殊的建筑造型上。体育场馆的基本平面通常是椭圆形或类似形状，沿椭圆形的长轴设置观众席，主场地的上方为露天结构，部分场馆采用了可开启的屋面结构。为了实现体育场馆设计的造型要求，在建设施工过程中大量的采用了钢结构等金属构件。高大的建筑金属构件、开合屋面的设备导轨、电机等设备，使体育场馆成为了一个巨大的接闪器。采用可闭合屋面的体育场馆，可以通过整体屋面的金属构件作为建筑物的接闪器使用，防雷措施的技术手段实现较为容易，主要是解决好施工时的金属构件联结质量。对于开敞式的体育场馆，相关防雷措施存在较大的技术困难。以国际足联规定的标准足球场尺寸为例，足球场地大小为105米*68米，面积为7140平方米。《国际田联手册》规定径赛跑道的宽度径赛跑道宽9.76米至10.00米。从上述数据可以看出，滚球法计算时，开敞式的体育场馆的几何中心周边可能会存在较大的防雷保护空白区域。体育场馆的防雷措施需要采用多种防雷击手段相结合，协同项目所在地的气象、防雷部门，进行综合考虑。充分利用场馆自身的灯杆、旗杆等构造物，配合避雷针等技术装备，实现建筑物的整体防雷安全。

结语

体育场馆作为一种特殊的建筑形式，已经深深的侵入了大众的生活空间，如何保证体育场馆安全可靠地服务于人民，是每个设计人员都需要认真思考、仔细研究的课题。在实际项目设计中，也还有着各种各样的特殊情況，需要设计人员发现并解决。希望上述的文字能够为广大同行们，提供一定的设计思路，减少一些重复的工作。

参考文献：

[1]《体育建筑电气设计规范》JGJ 354-2014

[2]《体育建筑设计规范》JGJ31-2003

[3]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

[4]《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

[5]《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2016

[6]《照明设计手册》（第三版）