會展建筑負荷分析與供配電系統(tǒng)設(shè)計

錢梓楠

(同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

近年來，隨著國內(nèi)外貿(mào)易的持續(xù)穩(wěn)定增長，作為促進合作交流的會展業(yè)，已經(jīng)成為構(gòu)建現(xiàn)代市場體系和開放型經(jīng)濟的重要平臺。國內(nèi)會展行業(yè)呈現(xiàn)數(shù)量穩(wěn)步提高、規(guī)?？焖僭鲩L的良好態(tài)勢，據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年，國內(nèi)供舉辦4 022個展會，直接經(jīng)濟產(chǎn)值達到6 297億元，其中，采集到面積的經(jīng)貿(mào)類展覽會 3 663 個，展會總面積達到12 379萬m2。隨著會展業(yè)的持續(xù)升溫，國內(nèi)展覽館的數(shù)量和面積均保持不斷增加的態(tài)勢，據(jù)統(tǒng)計，2017年國內(nèi)展覽館數(shù)量達到153個，室內(nèi)可租用總面積約為935萬m2。

作為電氣專業(yè)負責(zé)人，筆者參與了鄭州新國際會展中心的全程設(shè)計工作，在前期項目的經(jīng)驗總結(jié)及正在使用的展覽項目用電數(shù)據(jù)收集中，也在思考會展類建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，并比較不同展位供電方案，以下闡述一些個人的思考和心得，以供參考。

1 工程概況

鄭州新國際會展中心項目，一期用地面積64萬m2，總建筑面積為29.5萬m2，其中地上建筑面積為27.1萬m2，凈展覽面積為17.6萬m2，包括一個登錄廳和16個標(biāo)準(zhǔn)展廳，交通和配套用房面積9.6萬m2，地下建筑面積2.3萬m2。

每個標(biāo)準(zhǔn)展廳建筑面積約為1萬m2，長141m、寬82m，實際布展凈面積約8 000m2，展區(qū)凈長120m、凈寬70m，屬于比較典型的特級會展建筑及標(biāo)準(zhǔn)甲等展廳。

依據(jù)JGJ 333-2014《會展建筑電氣設(shè)計規(guī)范》，本會展中心負荷等級為一級，一級負荷包括展覽客梯、排污泵、生活水泵、通信機房電源、變配電所電源等，其中應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)屬于一級負荷中的特別重要負荷。在能源中心樓設(shè)置本地塊10kV中心開閉所，由市政引來六路10kV電源(1#～6#)至10kV配電中心，10kV進戶經(jīng)過計量分配后送至各個10kV/0.4kV變電所。六路10kV電源，兩兩一組，同時供電互為備用。要求滿足一級負荷的要求。當(dāng)一路電源損壞時，另一路電源不致同時損壞。本項目變壓器及10kV冷凍機安裝容量為65 674kVA。各變電所容量詳見表1。

為確保其中應(yīng)急響應(yīng)負荷，包括應(yīng)急指揮中心、安全防范系統(tǒng)、重要的計算機系統(tǒng)電源、消防設(shè)備(含消防控制室用電、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防泵、噴淋泵、消防電梯、防火卷簾、防排煙風(fēng)機、防火閥門等)、應(yīng)急及疏散照明等的供電可靠性，除10kV雙重電源外，同時考慮分區(qū)設(shè)置柴油發(fā)電機組作為第三路電源，另外應(yīng)急照明和消控中心用電還設(shè)置EPS和UPS作為后備電源。之所以分區(qū)設(shè)置柴油發(fā)電機組，也是基于400V柴油發(fā)電機供電半徑的考慮。分區(qū)設(shè)置400V低壓發(fā)電機組，機組設(shè)于每四個展廳中間的聯(lián)絡(luò)輔助用房，每臺機組為就近4個展廳應(yīng)急響應(yīng)負荷供電，經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較，比集中設(shè)置10kV發(fā)電機，展廳變電所內(nèi)再設(shè)中壓ATS或?qū)Ｓ脩?yīng)急變壓器的方案更合理，故而采用此400V發(fā)電機分區(qū)設(shè)置的方案。

各變電所容量 表1

每個展廳設(shè)置一個10kV變電所(因建筑平面布局需要，分為兩個變配電室)，由園區(qū)10kV中心開閉所引來兩路10kV雙重電源，內(nèi)設(shè)2×1 600kVA變壓器，低壓配電系統(tǒng)接地制式采用TN-S系統(tǒng)。市電管線路由和柴油發(fā)電機管線路由平面圖詳見圖1～2。

圖1 市電管線路由平面圖

圖2 柴油發(fā)電機管線路由平面圖

2 展覽建筑的負荷統(tǒng)計及供配電系統(tǒng)容量確定

會展建筑規(guī)模與定級，根據(jù)JGJ 333-2014《會展建筑電氣設(shè)計規(guī)范》3.2.1條，本項目為特大型會展建筑，下一步就是確定布展用電負荷密度取值；根據(jù)該規(guī)范第3.2.4條，按照輕型展、中型站和重型展給出了三個布展負荷密度的取值范圍。第3.2.4規(guī)定，一般會展中心每年都有不同產(chǎn)品多種展會，負荷變化較大，應(yīng)以當(dāng)?shù)厮k不同產(chǎn)品多種展會中最大所需用電負荷確定實際所需用電負荷，工程中當(dāng)無法取得調(diào)研數(shù)據(jù)時，可參考下列數(shù)據(jù)確定輕型展、中型展、重型展負荷密度取值。

1.輕型展按(50～100)W/m2計算。

2.中型展按(100～200)W/m2計算。

3.重型展按(200～300)W/m2計算。

另外，一般情況下，會展建筑每年都有不同展會，用電負荷變化較大。僅以輕型展、中型展、重型展確定用電負荷是否合適，是否需以當(dāng)?shù)厮e辦的不同展會中最大用電負荷來確定實際所需用電負荷，需要由實際調(diào)研后確定。

實際上，對于展廳布展用電的需求，在設(shè)計初期一般為不確定因素，每個主題的布展用電需求可以說千差萬別，也和會展項目所在的城市能級、會展中心的定位密切相關(guān)。如一些國家級的會展中心，對應(yīng)承接的展覽項目更多元，且級別會更高。相對來說，一些省會級城市或區(qū)域中心城市，承接的可能是一些區(qū)域市場或省內(nèi)展覽項目，級別不算很高，對應(yīng)的用電指標(biāo)需求相對會低一些。

筆者針對近年新建的一些特大型會展項目做了一些梳理，對會展體量、布展面積以及單位面積布展用電需求進行了對比，可以供未來設(shè)計類似能級的會展項目做一些參考，詳見表2。

從表2收集的數(shù)據(jù)和對比可以看出，初期確定的展廳布展用電負荷密度對后期的展廳變壓器裝機密度指標(biāo)影響巨大。如果前期業(yè)主方有專門的布展顧問，可以將這部分需求大致明確。本項目業(yè)主方聘請的顧問是運營上海新國際博覽中心的漢諾威公司，其提供了大量已經(jīng)組織過的展覽會議用電需求，對未來的需求也做了大致明確。

根據(jù)其對2016～2018年布展需求梳理，大致做了總結(jié)，詳見表3。

可以看到，對于上海龍陽路新國際博覽中心這個會展項目，大部分展覽主題是在100W/m2以下的，涉及到150W/m2以上的只占到11%?？梢韵胍姡褂[建筑尤其是大型展館按重型展預(yù)留的變壓器可能對應(yīng)絕大部分展會，其負載率較低，當(dāng)然這也與會展面對的客戶群和展覽業(yè)態(tài)有關(guān)。據(jù)了解，重型展中一般類似汽車展這種展覽類型，負荷密度相對較高，在上海虹橋國際會展中心建成之前，兩年一度的上海國際汽車工業(yè)展覽會都是在龍陽路的新國際博覽中心舉辦，部分展廳變壓器裝機容量達不到標(biāo)準(zhǔn)，還需要臨時租賃發(fā)電車來保障額外負荷。可以想見，有些省會城市或區(qū)域中心城市的會展項目，可能一年也少有用電需求較高的重型展，其變壓器裝機容量的指標(biāo)不宜定的過高，采用租賃發(fā)電機組滿足個別展會的高用電需求也不失為一個可以考慮的方案。畢竟大容量的變壓器安裝后，長期的空載損耗和會展期間偏低的負載率，無論對于電網(wǎng)還是對于運營方都是一種浪費。而本項目作為河南鄭州這一中部省會城市新建會展中心，采用200W/m2的布展用電負荷密度基本可以涵蓋絕大多數(shù)展會業(yè)態(tài)的需求。

3 展廳機電管線敷設(shè)方式

大型會展每個標(biāo)準(zhǔn)展廳一般都是上萬平米大體量單體，大跨度的無柱空間，且布展和展廳本身機電末端需要大量機電管線敷設(shè)空間，需要提前規(guī)劃走向，對于大型展覽建筑，一般機電管線敷設(shè)方式有以下三種。

對比圖 表2

2016～2018年布展需求梳理 表3

(1)高位機電管線走廊+地面布展主溝形式

一般典型的大型會展展廳，在展廳首端尾端會有配套用房，沿著展廳長邊兩側(cè)會設(shè)置輔助用房，如衛(wèi)生間、強弱電間，長邊配套用房高位一般是空調(diào)機房?？照{(diào)機房沿長邊布置，對于氣流組織比較有利，可以節(jié)約大量風(fēng)管，有利于控制造價。

對于這類場館，一般跨越長邊的機電管線就有兩條通路，為高位機電設(shè)備服務(wù)的可以走在長邊空調(diào)機房上方的管線走廊，為地面布展末端服務(wù)的機電管線敷設(shè)在展廳主溝內(nèi)，形成高位機電管線走廊+展廳主溝及布展支溝模式。布展支溝設(shè)置水氣箱、展位配電箱等布展末端。展廳高位機電管廊示意圖、布展支溝剖面示意圖、布展主溝剖面示意圖詳見圖3～5。

圖3 高位機電管廊示意圖

圖4 布展支溝剖面示意圖

圖5 布展主溝剖面示意圖

(2)僅有地面布展主溝形式

由于建筑設(shè)計原因，有些會展展廳長邊側(cè)無法設(shè)置空調(diào)機房，空調(diào)機房設(shè)于首尾端短邊，通過大風(fēng)管沿長邊敷設(shè)，向中間側(cè)吹。如果采用此種形式，沿長邊高位設(shè)置機電管線走廊就未必是比較好的方案，挑出在側(cè)面的管線走廊構(gòu)筑物對于美觀度、造價控制都是不利的，這種情況下可能需要考慮機電管線全部敷設(shè)于地下主溝內(nèi)。主溝內(nèi)的管線在首端尾端配套用房需要另外設(shè)置機電管線上升管井。

(3)主管線敷設(shè)于樓板下

還有一種展廳，有滿鋪地下室或位于二層，其樓板荷載可能不會達到一般重型展廳的5噸/平方米，適用于一些輕型或者中型展覽，一般會采用機電管線沿樓板下方敷設(shè)，沒有主溝，僅設(shè)置布展支溝或展位井的方式，水氣箱、展位配電箱設(shè)于展位井內(nèi)，展位井采用能達到耐火時間的混凝土或鋼結(jié)構(gòu)包封，掛于樓板下，預(yù)留套管供管線引入。

4 展位供電方式及土建預(yù)留的探討

上文提到，重型展需要設(shè)置200～300W/m2的負荷密度預(yù)留布展電源，以典型的大型會展建筑為例，一般標(biāo)準(zhǔn)展廳的建筑面積約1萬m2左右，去掉配套用房實際可用布展面積大約是75%～80%，以 8 000 m2計算，200～300W/m2的負荷密度，需要預(yù)留的布展用電1 600～2 400kW。以本項目為例,考慮沿長邊布展主溝設(shè)置布展專用母線，東側(cè)主溝和西側(cè)主溝各兩根，分別負責(zé)近端5條布展支溝和遠端6條布展支溝的展位箱。主母線在每個支溝處設(shè)置母線插接箱，引出預(yù)分支電纜為支溝內(nèi)的若干展位箱供電，每個展位箱為4～6個展位服務(wù)，設(shè)置工業(yè)連接器接駁端子供引接。每個母線插接箱內(nèi)設(shè)MCCB 250A/3P開關(guān)，可供接駁100kW布展用電，單邊側(cè)11條支溝極限可滿足1 100kW布展用電接駁，整個展館總的布展接駁用電可達到2 200kW，滿足使用需求。

因布展需求多種多樣，一些輕型展可能是以若干個展位出租形式，上述設(shè)計完全可以滿足需要，可以提供1～6個不同展位的組合，提供不同容量不同電流等級的接口。但對于一些重型展，比如重型機械展、汽車展，參展租戶就不是以展位為單位租賃，而是一家租戶就報下1/8、1/4甚至半個場館或整個場館，其用電需求不能完全覆蓋，因此筆者所在單位在布展主母線上預(yù)留了大電流等級的插接口，提供630A或400A的大容量插接箱，引出電纜設(shè)于周邊強電間設(shè)置配電總箱，并預(yù)留400A以上出線開關(guān)，供有大容量需求的租戶引接。

布展主溝和支溝除了需要考慮電氣專業(yè)的管線外，還有大量的水暖專業(yè)的管線，經(jīng)過多輪綜合后，布展主溝的尺寸在前序章節(jié)中已有描述，確定了1 900W×2 200D的尺寸，支溝的剖面尺寸綜合下來是600W×1 300D，同時預(yù)留一根40×4熱鍍鋅扁鋼，將配電箱外殼、金屬蓋板及機電金屬管線做好等電位接地。設(shè)備次溝剖面示意圖和展位箱示意圖詳見圖6～7。

圖6 設(shè)備次溝剖面示意圖

圖7 展位箱示意圖

對于展位供電、供水、供氣及信息點，一般采用布展溝結(jié)合展位箱的形式，結(jié)合可以配合預(yù)留出線口的蓋板，布展時僅需揭開展位箱局部蓋板，接駁后蓋上又是完整的平面，不影響布展設(shè)施及觀眾參展人流的安全。對于有地下室或者位于二層的展廳，一般采用展位井+展位配電箱形式。

5 結(jié)束語