體育館建筑電氣設(shè)計要點分析

近年來，隨著國家體育文化事業(yè)的蓬勃發(fā)展，急需建設(shè)一批高標(biāo)準(zhǔn)的體育場館。體育館建筑有如下特點：在重大比賽和演出的過程中一旦出現(xiàn)斷電現(xiàn)象就會對政治、經(jīng)濟造成一定的影響；目前國內(nèi)大型體育館都有國家重大賽事轉(zhuǎn)播的需求，場館內(nèi)的場地照明設(shè)計關(guān)乎運營效果；體育場館體量大、空間跨度大、人員密集、疏散困難，準(zhǔn)確高效的火災(zāi)探測報警及疏散至關(guān)重要。筆者有幸參與了一些體育館工程的設(shè)計，如蘇州灣體育中心、阜陽奧林匹克體育中心、海南某體育館等。本文就筆者參與設(shè)計的海南某體育館為例，對體育館電氣設(shè)計中的重點技術(shù)問題做一些探討。

1項目概況1.1建筑規(guī)模本體育館為甲級體育館，總建筑面積為7.85萬㎡，體育館建筑高度為48.60米，建筑層數(shù)為地下一層，地上六層（比賽廳為單層大空間），其內(nèi)場可舉辦冰球、手球、籃球、排球、乒乓球、羽毛球、等球類以及各類重競技類，如舉重、摔跤、拳擊等競技比賽及搭臺體操比賽。建設(shè)的場館能滿足舉辦NBA及全運會運營要求等大型賽事要求，并擁有多功能訓(xùn)練館、新聞中心等配套用房。

1.2項目技術(shù)對比體育館建筑用電指標(biāo)是一個非常重要的設(shè)計前置條件，通過對類似項目的技術(shù)參數(shù)對比分析，得出本項目的設(shè)計指標(biāo)，根據(jù)總裝機容量及供電要求，結(jié)合當(dāng)?shù)厥姓l件，確立了2路市電（10KV）加固定柴油發(fā)電機并預(yù)留臨時發(fā)電機接口的供電方案。類似體育館建筑電氣設(shè)計指標(biāo)及供電方案對比詳見下表：

1.3變配電所和柴油發(fā)電機房布置由于體育場館造型的特殊性，中間一般為場地空間，四周為功能用房，因此變配電室的設(shè)置無法實現(xiàn)靠近負(fù)荷中心的理想狀態(tài)。為解決體育館單體面積大、負(fù)荷分散等供電難題。本項目根據(jù)建筑平面布局、供電半徑、防火分區(qū)、工藝用電、能源中心、運行維護(hù)及市政電源進(jìn)線位置等多個因素，最終確定變配電所和柴油發(fā)電機房的位置及數(shù)量。設(shè)置有1#、2#、3#變配電房，1#變配電房設(shè)置在南側(cè)，供電給南側(cè)用電負(fù)荷；2#變配電房設(shè)置在北側(cè)，供電給北側(cè)用電負(fù)荷；3#變配電房設(shè)置在一層靠近能源中心位置的上方，供電給能源中心設(shè)備。本項目設(shè)置的變電所靠近負(fù)荷中心，減少了低壓側(cè)線路長度，降低線路損耗，至末端配電箱最長供電距離不大于120m；配電線路全長壓降不大于5%；三相負(fù)荷均衡分配，三相不平衡度不大于15%。機房布置合理，供電路由最優(yōu)，有利于節(jié)約建造和運營成本，本項目變配電所和柴油發(fā)電機房設(shè)置情況如表，詳見下表：

1.4智能化系統(tǒng)及機房布置體育建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到的需求目標(biāo)：創(chuàng)造安全、健康、舒適和高效率的訓(xùn)練、比賽、工作與休憩環(huán)境；能夠最大限度地節(jié)約能源；能夠滿足用戶對不同功能的使用要求；具備現(xiàn)代化的通信手段和會議條件。弱電智能化系統(tǒng)包括：公共廣播與應(yīng)急廣播系統(tǒng)；綜合安防系統(tǒng)（SA）；綜合通信系統(tǒng)（CA）；多媒體會議系統(tǒng)；建筑設(shè)備監(jiān)控；建筑能耗管理系統(tǒng)；智能建筑集成系統(tǒng)；UPS系統(tǒng)。本項目弱電系統(tǒng)的主要機房設(shè)置情況如下表：

2供配電系統(tǒng)設(shè)計2.1負(fù)荷分級體育建筑電力負(fù)荷等級根據(jù)體育建筑的等級和使用要求進(jìn)行分類，根據(jù)《體育建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ354-2014，本體育館的電力負(fù)荷等級分類如下：一級負(fù)荷：體育館的排煙風(fēng)機、正壓風(fēng)機、消防水泵、應(yīng)急照明等消防設(shè)施用電，主席臺、貴賓接待室、新聞發(fā)布大廳和場地比賽時照明用電負(fù)荷，計時計分、現(xiàn)場影響采集及回放、升旗控制系統(tǒng)及其機房用電負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)通信機房、擴聲及廣播機房等用電負(fù)荷，電臺和電視轉(zhuǎn)播設(shè)備及安防用電設(shè)備用電等；二級負(fù)荷：臨時醫(yī)療站、興奮劑的檢查室、血樣收集室等用電設(shè)備，VIP辦公室、獎牌儲存室、運動員及裁判員用房、售檢票系統(tǒng)用電負(fù)荷，主要通道及樓梯間照明用電、客梯用電、觀眾席照明等照明負(fù)荷，建筑設(shè)備管理系統(tǒng)，生活水和污水泵等；三級負(fù)荷：普通辦公用房、廣場照明、普通庫房、景觀照明用電、空調(diào)設(shè)備用電等。

2.2變配電系統(tǒng)為提高供電可靠性，在對體育建筑的負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確分級后，應(yīng)采取針對性強的技術(shù)措施，設(shè)計要點如下：供電電源：為滿足一級負(fù)荷的供電要求，采用2路雙重10KV獨立市政電源同時供電，當(dāng)一路10KV線路故障或檢修時另一路10KV線路不應(yīng)同時損壞。在本建筑一層分別靠近1#、2#變電所側(cè)設(shè)置2間柴油發(fā)電機房，以滿足當(dāng)10KV市政電源發(fā)生故障時，滿足一二級負(fù)荷以及體育比賽用電的可靠性需求。場地照明：為保障重要比賽期間場地照明的供電可靠性，預(yù)留臨時移動柴油發(fā)電機接口為比賽場地照明提供第三路電源。比賽場地照明末端采用雙電源供電，照明回路交叉供電方式，各帶50%燈具，同時在其中一路設(shè)置在線式UPS作為后備電源，UPS供電時間不小于15min，以保證一路電源斷電情況下，50%的照度要求。系統(tǒng)運行：a正常情況下兩路10KV市電同時供電，各帶50%負(fù)荷，10KV側(cè)及0.4KV低壓母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)均為斷開情況，兩段母線均為分列運行；其中10KV變壓器10KV側(cè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)、0.4KV低壓側(cè)為手動聯(lián)絡(luò)。b當(dāng)每對變壓器其中一臺故障或其中一路市電斷電時，末端ATS雙電源自動切換開關(guān)首先自動投切；當(dāng)兩臺變壓器均發(fā)生故障或兩路市電均斷電時，此時發(fā)送市電失電信號給柴油發(fā)電機啟動控制器，柴油發(fā)電機在收到信號后15s內(nèi)自動啟動成功，相應(yīng)柴發(fā)電源雙切開關(guān)自動投切，此時由柴發(fā)供電。本項目10/0.4kV變配電系統(tǒng)示意圖如下圖所示：

3場地照明設(shè)計3.1光源選擇及燈具布置體育館照明系統(tǒng)是體育館建筑電氣設(shè)計的一大核心系統(tǒng)，要綜合考慮體育建筑等級分級、不同使用功能分級、不同運動項目的照度要求、不同場地的單位功率密度限值，因此必須要選擇好對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，控制場地照明燈具的數(shù)量，避免不必要的投資，節(jié)省運行成本，從而節(jié)省能源，采用高效的照明光源是照明節(jié)能的主要手段，隨著大功率LED產(chǎn)品技術(shù)的成熟，LED光源也被越來越多的體育場館采用。本場館為大型比賽場館，屋頂采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，配合馬道，場地照明燈具均采用LED光源，燈具及相應(yīng)的驅(qū)動器箱均安裝在馬道上。場地照明設(shè)計參考《體育場館照明設(shè)計及檢測標(biāo)準(zhǔn)》JGJ153-2016的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本場館照明分級為等級Ⅵ，場地?zé)艄庠O(shè)計符合HDTV轉(zhuǎn)播重大國家比賽、重大國際比賽的要求。本項目照明光源及燈具選擇表如下：場館內(nèi)因有觀看比賽和電視轉(zhuǎn)播要求，對場地照度均勻度U1、U2要求較高（U1＝最小照度／最大照度，U2＝最小照度／平均照度），本項目主攝像機垂直平均照度2000lux，輔攝像機垂直平均照度1400lux，水平照度均勻度U1/U2大于0.7/0.8，主攝像機垂直照度均勻度U1/U2大于0.6/0.7，輔攝像機垂直照度均勻度U1/U2大于0.4/0.6。體育館場照明平面圖如下圖：

3.2照度計算體育館的照明計算需考慮照度水平、照度均勻度、亮度分布、眩光限制及各功能照明的控制要求，合理選擇照明方案。一般運用成熟的BIM技術(shù)和三維照明設(shè)計軟件（如DIALux、3DMax、Agi32等）進(jìn)行多方案計算。本項目利用DIAlux軟件進(jìn)行計算?；@球比賽模式照度計算如圖所示，場地水平照度平均值為3868lux；場地應(yīng)急照明計算如下圖，照度平均計算值54lux，滿足規(guī)范要求。

4高大空間的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-2013中12.4.1的要求，高度大于12m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器。本項目訓(xùn)練館和體育館凈空高度均超過12m，對于此區(qū)域采用空氣采樣配合圖像型火災(zāi)探測器進(jìn)行探測保護(hù)。圖像型火災(zāi)報警系統(tǒng)圖和空氣采樣火災(zāi)報警系統(tǒng)圖分別如下圖所示：

5體育館的防雷設(shè)計體育建筑應(yīng)根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010的規(guī)定，進(jìn)行防雷計算后確定其防雷等級。體育建筑屬于人員密集場所，本建筑按二類防雷建筑物設(shè)防。具體防雷措施如下：防直擊雷：體育館利用金屬屋面、金屬格柵屋面作為接閃器，金屬屋面材質(zhì)為1mm厚鋁鎂錳板、0.8mm鍍鋅結(jié)構(gòu)鋼板等；金屬格柵為25x100鋁合金金屬格柵，厚2mm。金屬板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。要求屋面上所有金屬物件應(yīng)與接閃帶可靠連接。防側(cè)擊雷：本建筑物的外墻上所有突出的金屬欄桿、金屬門窗均與均壓環(huán)連為一體。利用各樓層(包括屋面層)軸線上樓板水平主鋼筋和每根結(jié)構(gòu)柱內(nèi)縱向兩根主鋼筋做均壓環(huán)，從一層起，每隔一層在最靠近均壓環(huán)與防雷引下線交界處的外墻上預(yù)留一塊100x100x8鋼板，與幕墻焊接為一體。幕墻的防雷：本工程中的幕墻為構(gòu)件式幕墻，利用每隔一層幕墻的金屬水平框架作為幕墻的立面水平接閃器。防雷引下線：利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的兩根對角主鋼筋(不小于2×?16)作為引下線，引下線平均間距應(yīng)不大于18m。柱子頂端預(yù)埋一塊100x100x8鋼板，用于柱子內(nèi)主鋼筋與