程十发美术馆电气设计特点分析

杜 万 里

［同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092］

0 引 言

随着我国文化产业的不断壮大,文化类建筑在我国得到了蓬勃发展。本文结合程十发美术馆工程实例,对美术馆电气设计的自身特点和特殊内容进行介绍。

1 供配电系统设计

1.1 项目概况

本工程为多层公共建筑,总建筑面积为11 500 m2,属于大中型博物馆,按照“国家重点美术馆”标准设计。其中地上建筑共3层(另含两个局部夹层),地上建筑面积为7 570 m2,包括展示陈列用房、公众服务用房、业务研究用房、管理保障用房及设备等;地下室为1层,建筑面积为3 930 m2,包括藏品库房、报告厅、停车库、设备机房等。

1.2 负荷分级

本工程为大中型博物馆建筑,应按二级负荷要求供电,具体用电负荷分级如下:① 二级负荷,包括消防控制中心、消防电梯、防/排烟风机、消防泵、喷淋泵、防火卷帘、应急照明等消防用电,运营商机房、网络电话机房、安保系统及客梯电力、排污泵、生活水泵、展厅用电、恒温恒湿空调等;② 三级负荷,包括普通照明插座、空调电力、充电桩设施、泛光照明、景观照明等。

1.3 供电电源

为满足供电要求,本项目从市政电网引来两路10 kV电源,两路电源同时使用,互为备用。10 kV高压配电系统为单母线分段,高压不设联络。0.4 kV低压主接线采取单母线分段,平时分列运行,当一路10 kV高压电源故障或一台变压器检修或故障时,另一台变压器可承担全部消防及二级重要负荷。10/0.4 kV供电网络示意图如图1所示。

图1 10/0.4 kV供电网络示意图

根据建筑功能和负荷分布,与供电公司沟通讨论,本工程在地下一层设置10/0.4 kV用户变电所兼高压配电室,内设两台800 kVA的SCBH13高效低耗的干式变压器。单位建筑面积负荷指标为139.1 kVA/m2。高、低压侧进出线方式采用下进下出方式,变电所内设置0.8 m的电缆夹层,并设有良好的机械进风排风设备、降湿设备及排水措施。变电所设备布置平面图如图2所示。

图2 变电所设备布置平面图

为保证计算机系统、通信系统、应急照明系统及其他弱电系统连续工作,设置不间断电源(UPS)系统和集中式应急电源(EPS)系统。各专业机房自设集中式UPS系统,其连续工作时间不小于60 min。应急疏散指示灯、楼梯标志灯、应急照明等由EPS系统供电。每个EPS带有联网接口,通过专用网线把数据传送到变电所值班室EPS管理主机。管理主机带有联网接口,可与消防中心联网。

2 配电要求

2.1 展厅配电

美术馆展厅主要用于展示艺术作品,因此单位面积负荷指标要求并不是很高。为满足今后不同功能展出的需求,对不同功能的配电系统进行有效控制,本工程电气设计考虑了一定的配电预留,单位面积负荷指标约为100 W/m2。

由于临时展厅经常会随着展品变化调整展陈布局,因此供配电系统也要结合该特点保证灵活可靠[1]。为避免展示区内互相之间影响,满足展览用电要求,本工程将布展A/B总配电箱均布置于楼层强电间内,分别引两路电源至末端展区进行双电源切换。当某段临时展区功能发生变化时,不会影响到其余展区正常供电。本设计预留到配电箱,待展区物品位置落实后再深化各出线回路,地面用电点位的供电线路通过预留地面沟槽进行敷设。

2.2 展厅照明

展厅照明灯具采用滤除紫外线的或不产生紫外线的光源,在满足基本观展要求的视觉条件下,应尽量缩短开灯时间,降低展品的曝光量[2]。本设计仅负责展览区的疏散照明设计,展览区普通照明插座等配电后续由专业布展单位进行深化设计,照度及功率密度等须满足相关规范标准的设计要求。

临时展厅及常设展厅地面上增设的地面疏散指示标志的数量、方向及位置须待各区展位布局确定后再进行优化设计。对光敏感的展品采用人体感应控制装置,并具备手动控制功能。展厅照明采用分区、分组或单灯控制[3]。地下车库、门厅、走道、楼梯间等公共活动空间照明控制采用楼宇设备自控(BA)系统。

2.3 防雷设计

根据规范规定和工程实际需要,本项目为二类防雷保护对象,将铝合金穿孔板、石材纹理金属板等金属屋面作为接闪器,在不同高度处可靠连接,屋顶及室外摄像头处加装摄像头避雷针。屋顶女儿墙上设置金属压顶。金属压顶采用铝合金材料,沿女儿墙敷设。金属压顶两侧设翻边,内侧有玻璃框的地方采用25 mm×4 mm热镀锌扁钢,与玻璃金属框可靠连接;外侧玻璃幕墙处与幕墙金属构件可靠连接,无金属幕墙处设置金属螺栓。支撑幕墙的金属构架之间应有良好的电气贯通,并应与防雷装置连接,连接要求应符合DGJ 08-56—2012《建筑幕墙工程技术规范》第8.2.1条的规定。

2.4 景观照明

本工程景观照明主要选用LED光源,包含点光源、线条灯、地埋灯、台阶灯、投光灯、升降路障,以及水井水泵等。景观水池等场所须做好等电位联结,室外灯具选用密闭型,防护等级室外灯具选用IP65,水下灯具选用IP68。

照明供电回路应考虑灯具的起动电流与供电线路压降,在相关灯具和设备确定后根据实际情况对电缆截面进行校验。景观供电干线选用YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆,穿SC管敷设。照明控制回路选用YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆,穿PVC管敷设。景观水下照明、配电回路选用JHS-0.6/1.0 kV防水电力电缆,穿PVC管敷设。

2.5 泛光照明

本工程泛光照明选用LED光源,包含地埋线条灯、投光灯、洗墙灯、筒灯等。所有灯具的外观颜色与造型均与建筑外观的颜色和造型匹配一致,并与城市夜间灯光协调。低压LED灯具的驱动电源及控制系统由设备供应商根据其产品特性进行配置。

本工程中的接地系统采用TN-S制,配电箱进线处设接地极。所有装置外露,可导电部分及装置外界可导电部分均就近与等电位端子箱或镀锌扁钢联结,并与柱上预埋接地扁钢可靠连接[4]。所有电气设备不带电的金属外壳、金属配管、安装构件等须可靠连接,以确保电气安全。

2.6 消防设计

美术馆与其他建筑的消防设计有很大不同,一旦遇火,损失巨大。因此重要库房区、展陈区考虑采用高灵敏、高可靠抽气式早期报警设备。本项目中的火灾报警系统采用集中报警系统,在地上一层设置消防安保控制室,面积约为70 m2。除规范明确要求设置温感等特殊探测设备外,其余均为烟感探测器,高度大于12 m的空间设置双鉴式红外对射探测器且照明线路设有探测故障电弧功能的电气火灾探测器。

2.7 优化与建议

本工程照明控制方式采用BA与智能照明开关量控制。随着近年LED灯具的逐步完善以及智能照明技术的不断发展,在传统控制要求的基础上,对安全、节能、智能、舒适以及信息化等方面提出了更高要求,因此引入智慧照明控制技术,以满足安全可靠、节能环保以及可持续发展的要求,最终实现布展照明、普通照明、景观照明、泛光照明与城市夜景照明的统一协调。

入口门厅等通高部位应综合布局水、暖、电管线,注意规避局部碰撞。美术馆建筑体量一般不大,主要设备机房位于地下一层,地上内部布局高低错落,因此,变电所及强电间设置、电气桥架走向、管线路由敷设、灯具安装等应统一规划,尽量经济、合理且方便管线施工及日后维修。

大开间区域内暖通专业设置有很多风机盘管,本工程采用一控三的模式,尽量减少温控面板对墙面装饰的影响。建议采用联网型控制方式,将传感器设置于风机盘管附近,在管理室内可实现对公区风机盘管的联网控制。

3 智能化系统

本工程基础智能化系统设计主要包含综合布线系统、安保系统 (电视监视、门禁控制、紧急报警及巡更)、有线电视接收系统、建筑设备监控系统、信息导引与发布系统、停车库管理系统等。美术馆智能化系统构架图如图3所示。

图3 美术馆智能化系统构架图

本工程设计的重点是综合安防系统。综合安防系统涉及人防、技防、物防,弱电设计为其中的技防内容。

3.1 安防系统

美术馆是收藏、展示、保护美术作品的场所,安防系统的设计质量关乎工程实施、系统建成后的使用效果与防范能力[5]。本工程按文物一级工程防范等级设防,安保系统由视频监控系统、门禁控制系统、入侵报警系统及巡更系统组成,并利用射频识别(RFID)系统提升安保功能。安保系统具有集成控制功能,可通过网络浏览器在远端实时监控。安防系统设计须结合美术馆的区域划分进行分区分级,对重要区域重要流线做到视频监控全覆盖。

(1) 视频监控系统为全数字系统,由720～1 080 P高清摄像机、视频服务器、网络交换系统、系统监控管理计算机、存储服务器及系统管理软件组成。视频智能识别技术也可进行贵重物锁定(偷盗)、禁止堆放(丢包、不明废弃物)、人员统计、面部识别技术等情况的分析。库房安防设计平面图如图4所示。

图4 库房安防设计平面图

(2) 门禁终端设备设置在所有出入口(除主入口外),消防报警时按消防规范解除相应消防逃生通道上的门禁控制。

(3) 防盗报警系统通过前端探测器(如门磁开关、玻璃破碎探测器、红外探测器和红外/微波双鉴探测器、紧急呼救按钮等)实现区域防护,且在重点库房设置震动报警探测装置。防盗报警系统用于闭馆后的馆内安保设防,对应库房采用24 h设防,设防控制由安保控制室设定,所有临时撤防的区域须向安保部门提出要求,经批准后实施。防盗报警系统按楼层、公共通道、展厅等设置报警分区。

(4) 巡更系统为无线形式,本工程将门禁读卡点作为无线巡更信息采集点,未设置门禁读卡器的区域现场增设无线巡更信息钮扣。

(5) 馆内的展品、藏品比较特殊,可以利用电子标签技术来探测物品的放置位置。当附带在画上的电子标签被移位时,系统主机能及时报警。馆内设置RFID天线系统,用于及时读取电子标签的位置信息。

(6) 安防集成控制将建立集中管理平台,各子系统间能相互联动,按程序设定的预案协防设防、报警、跟踪、显示、录像。数字化的综合安保管理平台易于实现智能控制管理功能,进行全方位的、立体的、动态的报警管理。综合安保管理主要围绕视频监控设备进行设备间的联动控制,利用跟踪的图像显示,最直接、最直观地了解现场的状况。

3.2 建筑设备监控系统

楼内设楼宇设备自控系统设备,用于自动监测、自动控制楼内的各类给排水设备、暖通设备、电气照明设备。

本工程中门厅及展厅等人员密度高且随时间变化的区域,在回风口处设置CO2浓度传感器,对室内的CO2浓度进行数据采集、分析。当CO2浓度超过设定值时实现实时报警,并与新风系统联动。

地下车库通风系统设置CO浓度监控系统,每个防火分区至少布置一个CO浓度监测装置。地下车库通风控制设置时间控制和CO感应控制;在上下班高峰期内按照时间控制100%风量运行;在非上下班时间,按照CO浓度控制通风换气量。每个排风机对应一个CO浓度探测器,当CO浓度超过规定值时,开启风机;当CO浓度低于规定值时,风机停止。

3.3 RFID系统

RFID技术利用射频信号,通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递,并通过所传递的信息达到识别目的。本项目中,该技术主要用于美术馆中电子客票、人员身份识别和移动跟踪等。RFID技术在美术馆人员和美术馆藏品管理系统中的应用可以提高工作效率,实现馆藏藏品的高效管理。

4 结 语

随着社会经济的快速发展以及文化水平的不断提高,艺术类建筑的建设规模也在不断增加。本文对美术馆建筑电气设计进行了整体介绍,为今后类似建筑的电气设计提供参考。