體育場館電氣設(shè)計

張 豐

(上海堯舜建筑設(shè)計有限公司杭州分公司， 浙江 杭州 310017)

體育場館電氣設(shè)計

張 豐

(上海堯舜建筑設(shè)計有限公司杭州分公司， 浙江 杭州 310017)

以麗水市景寧縣體育場館為例, 對在現(xiàn)代體育建筑電氣設(shè)計中應(yīng)重點注意的供電電源、配變電所、比賽場地照明、防雷接地、電氣消防、電氣節(jié)能幾個問題進行了探討。同時也希望能給其他體育場館電氣設(shè)計提供參考。

體育建筑；場館照明；供配電

電氣專業(yè)在體育場館設(shè)計中,運用計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對使用功能復(fù)雜,涉及內(nèi)容多的現(xiàn)代體育建筑進行綜合考慮。下面就以筆者參與設(shè)計的景寧縣體育場館為例, 對在現(xiàn)代體育建筑電氣設(shè)計中應(yīng)重點注意的幾個問題進行探討。

1 工程概況

景寧縣體育場及體育館項目地塊位于浙江省麗水市景寧縣縣城內(nèi)?？傆玫孛娣e67 877.99 m2,總建筑面積45 000 m2。體育場為10 000座乙級體育場,體育館為2 500座丙級體育館。運動場地包括：400 m塑膠跑道標準田徑場一個,比賽場地和熱身場地,其規(guī)格和設(shè)施標準符合足球和田徑運動項目規(guī)則和賽事的相關(guān)規(guī)定。場館1層設(shè)置健身中心、觀眾用房、運動員用房、競賽管理用房、媒體用房、場館運營用房、技術(shù)設(shè)備用房和安保用房，以及體育單項協(xié)會辦公室等。本體育場館具有訓(xùn)練、娛樂活動和專業(yè)比賽等使用功能,無電視轉(zhuǎn)播要求,項目使用功能為Ⅲ級。

2 負荷分級

根據(jù)規(guī)范,工程為乙級體育建筑,主要用電負荷等級為二級。其中所有消防用電,主席臺、貴賓室及其接待室、新聞發(fā)布廳等照明負荷,計時計分、現(xiàn)場影像采集回放、升旗控制等系統(tǒng)及其機房用電負荷,網(wǎng)絡(luò)機房、固定通信機房、擴聲及廣播機房等用電負荷,電臺和電視轉(zhuǎn)播設(shè)備,安防用電設(shè)備等。包括臨時醫(yī)療站、興奮劑檢查室、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、包廂、觀眾席等照明負荷,建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、售檢票系統(tǒng)等用電負荷,生活水泵、污水泵等設(shè)備均屬二級負荷。其余均為三級負荷。臨時用電設(shè)備的負荷等級根據(jù)使用要求確定。

3 供電電源

根據(jù)項目特點,結(jié)合經(jīng)濟性和可靠性,確定由二路市政雙重10 kV電源供電,10 kV系統(tǒng)采用單母線分段運行,不設(shè)聯(lián)絡(luò),雙路常供。0.4 kV系統(tǒng)設(shè)母線聯(lián)絡(luò),當一臺變壓器出現(xiàn)故障時,自動投入母聯(lián)開關(guān),由另一臺變壓器繼續(xù)供所有二級及以上負荷。低壓系統(tǒng)采用樹干式和放射式相結(jié)合供配電系統(tǒng),消防負荷采用雙電源供電,在末端切換。無功補償后低壓側(cè)進線處的功率因數(shù)達到0.95以上,采用變壓器低壓側(cè)設(shè)置集中補償裝置。

4 配變電所

配變電所不應(yīng)設(shè)置于觀眾能到達的場所,不應(yīng)靠近體育建筑的主出入口,宜設(shè)置在體育建筑的負荷中心,且低壓配電半徑不超過250 m。考慮項目體育場和體育館之間距離不遠,故配變電所設(shè)置在體育場地下室車庫內(nèi)靠近負荷中心,且進出線方便的地方。

5 低壓配電

項目選用數(shù)字式繼電保護裝置和配電自動化系統(tǒng),在低壓變配電房設(shè)置多功能數(shù)字儀表,并有三相電流、電壓、有功功率、諧波電流及電壓的測量。項目根據(jù)防火分區(qū)、負荷性質(zhì)、維護便利性、適宜的供電半徑,在場地兩邊各設(shè)置配電間及相應(yīng)豎向強電井。項目除消防設(shè)備采用礦物絕緣增強型耐火電纜,其他電纜采用阻燃型電線電纜。項目30 kW及以下的電動機采用全壓啟動方式啟動；30 kW以上電動機采用軟啟動方式啟動或采用變頻調(diào)速裝置(消防負荷除外)。體育場內(nèi)配電點分布見圖1,每路總量不大于30 kW。

圖1 電源預(yù)留布置平面

6 比賽場地照明

體育場館照明設(shè)計是體育建筑電氣設(shè)計中重要的組成部分。場館照明質(zhì)量至關(guān)重要,直接影響運動員技術(shù)水平的發(fā)揮，影響裁判員的正確判斷和觀眾良好的視覺感。體育場的燈光布置應(yīng)根據(jù)規(guī)模、標準、平剖面體型和環(huán)境等因素,采用四塔、多塔、光帶、混合式布光方式。并且以不同類型用途對應(yīng)不同的照明標準值。結(jié)合各種因素,本項目采用場地兩側(cè)光帶照明方式。

6.1 照明標準

照明設(shè)計中,在選用光源及燈具時,根據(jù)場館使用需求的同時,應(yīng)從色溫、照度均勻度、光效、使用壽命等方面進行考慮。在需要進行新聞攝影、電視轉(zhuǎn)播的場所,場地照明應(yīng)用高效金屬鹵化物燈,光源色溫不應(yīng)小于4 000 K。光源一般顯色指數(shù)Ra不應(yīng)小于80(需要高清轉(zhuǎn)播的不小于80)，訓(xùn)練場地可以適當?shù)亟档鸵?。為了協(xié)調(diào)項目場地和看臺的照度,在觀眾席上采用金鹵燈,場館的應(yīng)急照明采用大功率鹵鎢燈。主席臺照明平均水平照度：≥500 lx,觀眾席照明平均水平照度：≥100 lx,應(yīng)急照明水平照度：≥20 lx。體育場的比賽照明采用大功率鹵鎢燈,場地平均水平照度：≥500 lx,體育館的比賽照明采用大功率鹵鎢燈,場地平均水平照度：≥750 Lux。本項目體育場場地照明采用2 000 W鹵鎢燈200套,觀眾席照明采用400 W鹵鎢燈46套,應(yīng)急照明采用500 W鹵鎢燈69套。體育館場地照明采用1 000 W鹵鎢燈80套,觀眾席照明采用400 W鹵鎢燈36套,應(yīng)急照明采用500 W鹵鎢燈36套。體育場的場地照明平面圖見圖2。

圖2 體育場照明平面圖

圖4 燈光控制平面示意圖

6.2 照明控制

體育建筑的場地照明控制應(yīng)按場館等級、運動項目類型、電視轉(zhuǎn)播情況等因素確定照明控制模式。常用照明控制系統(tǒng)目前分為繼電器控制系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)繼電器控制可變性差、系統(tǒng)可靠性低、控制回路多、浪費人力。智能照明控制系統(tǒng)具有很強的實用性和可擴展性,管理方便,能適用于現(xiàn)在對體育場館多種使用功能的需求,并且能自動控制、調(diào)光、中文人機交互、實時回路監(jiān)測、漏電報警,以及分組延時開燈等功能。這樣不僅節(jié)省線路、施工方便、操作簡單,而且出錯率低,節(jié)省人力支出。體育場館燈光控制室布置分布見圖4,本項目設(shè)置在主席臺對面的一層。

6.3 照明設(shè)備及其附屬設(shè)施

照明燈具應(yīng)選用I類燈具,燈具外殼的防護等級不應(yīng)低于IP55,且在不便維護或污染嚴重的場所燈具外殼的防護等級不應(yīng)低于IP65。場地照明燈具應(yīng)有防跌落措施,燈具前玻璃罩應(yīng)有防破碎保護措施。乙級及以上等級的體育建筑應(yīng)設(shè)置馬道,馬道結(jié)合場地照明燈具及擴聲系統(tǒng)進行設(shè)置,其寬度不宜小于800 mm,并應(yīng)設(shè)置防護欄桿及檢修照明。通向馬道的通道不少于兩處。

7 常用設(shè)備電氣裝置

因為體育場館的功能多樣性需要,電氣專業(yè)在設(shè)計時需考慮媒體設(shè)備、專用設(shè)施系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)等用電預(yù)留。如預(yù)留彩色電視轉(zhuǎn)播車的用電負荷,三相交流380 V,40 kVA；文字媒體坐席、攝影記者席設(shè)置電源插座(采用IP44的防濺式),交流220 V,兩孔和三孔組合插座,負荷容量按500 W計；評論員席設(shè)備兩組插座,交流220 V,兩孔和三孔組合插座,負荷容量按1 000 W計；轉(zhuǎn)播機房的用電負荷,三相交流380 V,30 kW；體育場內(nèi)配電點預(yù)點位參照《體育建筑電氣設(shè)計安裝(GJBT—1038)》中的示意圖進行,每路總量不大于30 kW。智能化系統(tǒng)用電按專業(yè)弱電設(shè)計提供容量進行預(yù)留用電負荷。另根據(jù)建筑對廣告位及大屏顯示的位置進行預(yù)留相應(yīng)的用電負荷。

8 防雷接地

體育建筑應(yīng)根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(GB 50057—2010)》的規(guī)定,進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,按二類防雷建筑物設(shè)防。對于金屬屋面(鋁錳鎂金屬板)的體育建筑,金屬物面厚度能滿足防雷要求時,利用金屬屋面及其鋼結(jié)構(gòu)作接閃器。除了LPZ0區(qū),進入建筑物的強弱電線路也均要設(shè)置電涌保護器。利用建筑物柱內(nèi)主筋及基礎(chǔ)內(nèi)主鋼筋作為引下線和接地裝置,共用一個接地系統(tǒng),接地電阻≤1Ω。帶有淋浴功能的衛(wèi)生間和沐浴間均設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié),且在轉(zhuǎn)播車等預(yù)留位置設(shè)置等電位箱。本項目采用TN-S接地形式。

9 電氣消防

體育場規(guī)模大,中心比賽區(qū)域空曠高大,看臺觀眾容納人員數(shù)量多,人員密集,一旦發(fā)生火災(zāi),人員疏散秩序混亂,可能會造成嚴重的人員傷亡和惡劣的社會影響,因此,電氣消防設(shè)計在體育場電氣設(shè)計中是重中之重。本項目在體育場一層靠室外設(shè)置一個消防控制室,消防控制室內(nèi)設(shè)置的消防設(shè)備包括火災(zāi)警控制器、消防聯(lián)動控制器、消防控制室圖形顯示裝置、消防專用電話主機、消防應(yīng)急廣播控制裝置、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)控制裝置、消防電源監(jiān)控器、消防水位顯示、消防外線電話等設(shè)備。按具體情況設(shè)置煙感、溫感、紅外對射(體育館室內(nèi)層高超過12 m,電氣消防采用線型光束感煙火災(zāi)探測器,相鄰兩組探測器的水平距離不應(yīng)大于14 m,探測器至側(cè)墻水平距離不應(yīng)大于7 m,且不小于0.5 m。)等各類火災(zāi)探測器,水流指示器、壓力報警閥、防火閥、消火栓按鈕,并通過輸入模塊作為監(jiān)視連接在總線上。各常開防火門均設(shè)置防火門監(jiān)控模塊,且由防火門所在防火分區(qū)內(nèi)的兩個獨立的火災(zāi)探測器或一個火災(zāi)探測器與一個手動火災(zāi)報警按鈕的報警信號,作為防火門關(guān)閉的聯(lián)動觸發(fā)信號。自動噴淋系統(tǒng)聯(lián)動控制方式由濕示報警閥壓力開關(guān)作為觸發(fā)信號,直接啟動噴淋消防泵。消火栓系統(tǒng)聯(lián)動控制方式由出水干線上設(shè)置的低壓壓力開關(guān)、高位消防水箱水管上設(shè)置的流量開關(guān)或報警壓力開關(guān)作為觸發(fā)信號,直接啟動消火栓泵。消防控制室內(nèi)的聯(lián)動控制器均能直接手動啟動消火栓泵和噴淋泵?；馂?zāi)時按要求啟動各類消防設(shè)備,執(zhí)行電梯迫降,并切斷非消防電源。按規(guī)范設(shè)置消防廣播系統(tǒng)和聲光報警系統(tǒng),并與專供比賽使用的擴聲系統(tǒng)合用,火災(zāi)時強切至消防廣播,并與聲光報警器交替工作。在變配電房、風機房、消控中心、弱電機房等處設(shè)置消防電話分機,各手動報警按鈕處設(shè)電話插孔,消防控制室設(shè)消防電話總機及119專線電話。如此才能保證觀群和運動員、工作人員等的生命財產(chǎn)安全。

10 電氣綠色節(jié)能

本工程根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置分項計量能源管理系統(tǒng), 所有電器產(chǎn)品采用節(jié)能型。項目設(shè)計智能照明控制系統(tǒng),對公共區(qū)域照明進行節(jié)能控制。電氣設(shè)計中如場地照明設(shè)備、熒光燈電子鎮(zhèn)流器、電動機、通信系統(tǒng)、LED大屏幕系統(tǒng)等均為諧波源。為減少諧波對電氣設(shè)備的危害,常規(guī)的方法有：優(yōu)化供配電系統(tǒng)降低諧波干擾；使用無源諧波濾波器；使用有源諧波濾波器。

11 結(jié) 語

體育場館設(shè)計根據(jù)項目特點,要與建筑及室內(nèi)專業(yè)密切配合,遵循相應(yīng)設(shè)計規(guī)范,綜合考慮,使設(shè)計更規(guī)范,更合理安全,更綠色節(jié)能。

Electrical Design of the Gymnasium

ZHANGFeng

2016-10-14

張 豐(1983—)，男，浙江杭州人，工程師，從事建筑電氣設(shè)計工作。

TU85

B

1008-3707(2017)02-0061-05