洛阳奥林匹克中心主要功能区域负荷指标的确定

曹方莹, 曹承属, 宋大伟

(中建八局设计管理总院, 上海 200135)

0 引 言

当前体育发展趋于国际化和大众化,各个国家、地方举办体育赛事的数量日益增多,规模日益增大。随之而来的是大量体育建筑的建设,大型比赛场馆在赛后的运营管理上显现出诸多问题,因此需综合考虑体育场馆赛时赛后的各类情况,进行可持续发展的意义重大。

1 项目概况

洛阳奥林匹克中心项目一期,位于洛阳市伊滨经济开发区,司马光路与龙顾路,玉溪西街与光武大道之间,总建筑面积约17.5万m2,含体育场、游泳馆、室内田径训练馆。其中体育场、游泳馆为甲级体育场馆。体育场建筑面积约11.9万m2,建筑高度52.4 m,地上6层,固定坐席5万座。游泳馆建筑面积4.96万m2,建筑高度36.6m,主体1层,局部3层,地下1层,坐席2 000座。室内田径训练馆建筑面积6 506.32 m2,建筑高度19.15 m,主体1层,局部2层,为训练用场馆。

项目可承办地区性及全国性单项比赛;可举办音乐会、演唱会等各种类型的演艺活动;满足会展以及全民健身使用需求。

2 体育建筑供电特征

体育建筑功能除供体育竞技、体育锻炼等活动使用,还包括演艺娱乐、集会、展览、商业餐饮等方面。因此体育建筑供电方案设计在满足体育比赛要求的同时,还应综合考虑体育场馆的多功能利用,主要有以下几个特征。

(1) 系统性:系统规划应基于业态和运营考虑;根据场馆、商业等不同业态和运营设置相对独立的系统。

(2) 可靠性:特、甲级体育建筑应确保重大体育赛事及活动的供电可靠性(如比赛场地照明、扩声系统、计时计分装置、灯光控制室、场地大屏、新闻摄影、电视转播及裁判员和运动员生活区热水用电等);消防、应急照明、安防系统的供电可靠性。

(3) 前瞻性:除服务于体育竞技专用设施用电容量外,基于运维角度下,用于广告、项目展示等LED屏容量;多功能活动、演艺、展览等用途的用电容量;用于全民健身、餐饮、购物等商业类用电容量,在用电容量上均应有所预判,预留发展前景。

(4) 灵活性:通过合理的机房布置、布线系统和配电系统,能保证举办不同活动都能有效地组织和调度供电能力,实现一馆多用的建筑特点。

(5) 经济性:特、甲级体育建筑大量负荷只在比赛、演出时使用;大型演出、运动会开/闭幕式有大量的临时性用电需求;大型赛事及大型活动频率不高等特点。这些特点对建设初投资、运行能耗、运行维护等费用有巨大影响,需相对平衡。

(6) 绿色节能:采用高效率、低能耗的节能产品,如绿色节能变压器、大功率LED灯、导光管技术的应用、谐波治理等,以及新能源的利用,以此降低体育建筑综合能耗,节约能源。

(7) 智慧化:智慧化是当前变配电系统的发展方向,将互联网、大数据、人工智能深度融合,实现低压配电系统的集中监控、故障预警,达到安全、高效、智慧、协同的效果。

3 主要功能区负荷指标、负荷容量

3.1 主要功能区负荷指标

洛阳奥体匹克中心主要建筑功能及商业业态用电指标如表1所示。

表1 洛阳奥体匹克中心主要建筑功能及商业业态用电指标

3.2 负荷分级及容量统计

该项目体育场、游泳馆为甲级体育场馆,根据JGJ 354—2014《体育建筑电气设计规范》[1]和GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[2]中相关规定确定各用电设备负荷等级。体育场主要负荷分级及容量如表2所示。游泳馆主要负荷分级及容量如表3所示。

表2 体育场主要负荷分级及容量

表3 游泳馆主要负荷分级及容量

主要功能区域负荷指标的确定均通过多方了解沟通,科学商定。例如:原体育场、游泳馆场地照明初步设计阶段预留电量分别为1 600 kW、300 kW,采用传统大功率金卤灯。后通过对LED专业体育场灯具进行深入研究,了解到体育照明大功率LED灯可以瞬时开关和调光,结合智能控制系统,可以实现各种照明场景及瞬时切换,满足不同赛事及文艺演出的需求,并无需增加和调整灯具位置。同时灯具的性能、光源寿命、功率效率均优于传统金卤灯。因此最终施工图阶段,将场地照明电量调整为1 200 kW和200 kW,大幅减少了场地照明设备容量预留。

原体育场场地及看台广告容量分别于两处集中预留,每处预留电量为250 kW;后经过多次与业主进行沟通商量,对商业发展进行预判,最终将场地及看台广告用电容量均匀分布于体育场四处,每处电量为125 kW。

3.3 供配电系统

体育建筑的参数指标综合、供配电系统、能源管控以及机房设置之间是相互联系、相互影响。各项用电指标也非简单的各功能用电指标的累加。本项目主要遵循以下几个原则:

(1) 将比赛用电、空调负荷用电、商业用电和其他负荷用电分成几大组别,根据各组别的负荷容量确定[3],将大容量冷冻站负荷采用独立的变压器组,以便适用季节性负荷的使用需求,节约能源。负荷计算时充分考虑同时使用可能性,控制变压器安装容量,充分利用变压器带载能力。

(2) 体育场馆具有文艺演出的功能,因演出类负荷与体育工艺负荷不会同时使用,采用共用一组变压器,按容量大者计算变压器容量。另高压供电系统中预留了2个高压供电回路,为大型活动临时租用箱变提供电源。

(3) 项目中体育场和游泳馆为甲级体育建筑,根据JGJ 354—2014《体育建筑电气设计规范》中的相关规定,重大赛事的电源保障系统采用临时发电车、UPS等,在系统、土建条件中预留相应的接口条件,采用租赁方式。

(4) 对于开/闭幕式场地及开/闭幕式用电不纳入永久供电的系统中。

(5) 因设置多个变电所,采用智能电力监控系统,便于统一管理,保障供电用电系统的安全性。

该项目变配电系统设计方案为:采用两路独立的市政10 kV电源供电,平时常用,互为备用。10 kV高压配电所设于体育场1F。受供电半径限制及远距离末端负荷低压出线开关灵敏度和线路电压降的影响,共设置6个10/0.4 kV变电所及一个室外箱式变电站。另在体育场主体的4个变电所及游泳馆变电所预留临时柴油发电机接口,既可保证赛时用电的可靠,而在无比赛时不用,以节约能源。变电所设置位置、服务区域、装机容量、单位负荷指标及预留临时柴油发电机容量如表4所示。

表4 变电所设置位置、服务区域、装机容量、单位负荷指标及预留临时柴油发电机容量

变压器总装机容量为12 700 kVA。预留临时柴油发电机组机位,重大赛事时租用,分别带50%场地照明及其他临时性重要负荷,预留柴油发电机总装机容量为1 890 kW。

项目为响应河南省公用和专用充电设施使用效率,实现节能环保,提高新能源车充电保障能力,加入大型客车充电设施的设置。从充电设施使用的便利性及高效性出发,将快慢充充电设施分开设置。于室外总体设置室外箱式变电站,专为大、小型客车快充设施提供电源;慢充充电设施均位于游泳馆地下一层汽车库内。

4 结 语

体育建筑配电系统设计的安全性、可靠性、灵活性、前瞻性、绿色节能性以及智慧性应受到社会各界的重视,在保障供电的安全可靠的同时,能提升能源利用效率,实现碳中和目标。