體育館建筑電氣設計要點淺析

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【摘要】文章以大型甲級體育館項目為主要研究對象，對體育館建筑電氣設計要點進行多角度探究，包含場地照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、用電指標以及火災自動報警系統(tǒng)等，希望能對體育館建筑電氣設計提供有益建議。

【關鍵詞】體育館建筑；電氣設計；要點

1引言

近年來，隨著我國經濟的蓬勃發(fā)展，人民的生活也日漸富足，與此同時，人們對體育文化以及體育場館的需求也日漸增長。對于體育館建筑而言，由于會進行國家重大賽事的轉播，如果電力供應不充足或電力保障不到位，斷電將會造成較大的不利影響。本文以某冬奧室內競賽場館為例，介紹體育館建筑電氣的設計要點。

2項目概況

2.1項目簡要

本項目是北京2022年冬季奧運會冰球項目的比賽場館（見圖1）?？偨ㄖ娣e9783m2，擴建部分面積13726m2，功能為冰球訓練場地及賽時管理用房；原建筑面積84110㎡，功能為冰球比賽場地及賽時需求配套的功能房間。其中，地上建筑面積68415m2，原建筑面積59640m2，擴建建筑面積8775m2；地下建筑面積29421m2，原建筑面積24470m2，擴建建筑面積4951m2。建筑主要功能：冬奧會男/女冰球比賽、訓練及附屬功能，冬殘奧會冰車冰橇比賽。建筑層數：地上4層，地下1層。建筑高度：改造主館建筑檐口為31.836m，擴建訓練館建筑檐口為12.6m。

2.2項目技術對比

由于電力的重要影響作用，體育館建筑用電指標是體育館建筑設計過程中基礎的考慮因素。原設有1600kW柴油發(fā)電機組，其機房設在首層1＃變電室旁邊，當一路市電失電跳閘后，發(fā)電機空載啟動備用，當二路市電均失電跳閘后，保證發(fā)電機在15S之內自動投入帶負載運行。發(fā)電機供電回路與市電供電回路設有機械聯(lián)鎖，以防向市電網倒送電。

2.3變配電所和柴油發(fā)電機房布置

冰球場館的中間部分為冰球比賽項目場地，外圍往往為功能性區(qū)域。因此，變配電室往往位于場館邊緣，并且距離電力負載量較大的區(qū)域較遠。為防止因場館面積過大以及負荷分散等原因導致的電力供應不足問題，在確定變配電所和柴油發(fā)電機房的位置及數量時，應當充分綜合六種因素：①市政電源進線位置；②體育館建筑平面布局；③防火分區(qū)；④供電半徑；⑤能源中心；⑥運行維護。

3供配電系統(tǒng)設計

3.1負荷分級

體育館建筑的電力負荷等級分級應當參照兩類要素：①體育建筑的等級；②體育建筑的使用要求。具體而言，體育館建筑的電力負荷等級可以分為三類（見表1）。

3.2變配電系統(tǒng)

為防止出現(xiàn)因供電穩(wěn)定性下降導致的電力供應不足現(xiàn)象，應當根據體育建筑的負荷分級制定相應的保障措施。1）供電電源為防止出現(xiàn)一級負荷供電不足的現(xiàn)象，電源分別引自安慧站110kV變電站及南泥溝站110kV變電站。采用10kV電纜由上述兩個變電站分別各引一路引入國家體育館電纜分界室，10kV電纜為中性點經低電阻接地系統(tǒng)。高壓電纜分界室設在首層，設有層高2.2m的電纜夾層，兩組兀接柜分別向1#變電室內的高壓柜供電。變電室：原場館設置兩個10kV變電室。其中1#主變電室設在首層南側，設置2臺1600KVA變壓器、2臺1250KVA變壓器和1臺800KVA變壓器；2#分變電室設在地下一層北側，設置2臺1250KVA變壓器和1臺800KVA變壓器。1#變電室設有2.2m的電纜夾層，進出線下進下出為主，2＃變電室不設架空層，進出線電纜采用上進上出的方式。副館設置專用變配電室，采用2臺2000KVA變壓器，進出線下進下出為主，下設2.2m高電纜夾層。原場館總裝機容量9800KVA。冬奧會賽前擬在訓練館增加變配電室，安裝2臺2000KVA變壓器，為制冰及新建訓練館供電。進出線以下進下出為主，下設2.2m高電纜夾層。2）場地照明為防止出現(xiàn)比賽期間場地照明供電不足的現(xiàn)象，可以將移動柴油發(fā)電機作為第三路電源。需要注意的是，在設計過程中，應當為其預留充足的接口。雙電源供電應當被作為比賽場地照明末端所采用的主要供電方式，就后備電源而言，可以采用在線式UPS。同時，該電源的供電時長應當超過20min，否則將難以保證一路電源斷電后的照明亮度需求。3）系統(tǒng)運行通常情況下，兩路10kV市電同時供電時，10kV側及0.4kV低壓母線聯(lián)絡開關不會均處于閉合狀態(tài)。其中，分列運行往往是兩段母線的運行方式，采用手動聯(lián)絡的部分主要有三個：①0.4kV低壓側；②10kV變壓器；③10kV側聯(lián)絡開關。如果每對變壓器都能保持正常運轉，末端雙電源自動切換開關將不會自動投切。如果兩臺變壓器均出現(xiàn)運轉不正常的現(xiàn)象，柴油發(fā)電機將會收到失電信號，并在不超過20s的時間內啟動控制器[1]。

4場地照明設計

4.1光源選擇及燈具布置

對體育館建筑的電氣設計而言，其主要目的在于保證體育館內的照明系統(tǒng)能夠時刻處于正常運轉的狀態(tài)。為此，在對體育館照明系統(tǒng)進行設計時，應當根據體育館建筑的等級確定照明系統(tǒng)的設計標準，并根據其使用功能以及所涵蓋的體育項目種類確定具體所需的照明燈具數量，從而在保證場地單位功率密度適當的情況下防止出現(xiàn)資源浪費以及運行成本過高的現(xiàn)象。在比賽場館內，為保證照明系統(tǒng)亮度并減少能耗，屋頂應當以網架結構為主，并配備數量充足的LED光源（見圖2）。由于現(xiàn)場觀看比賽和電視轉播比賽對場館內的亮度具有較高的要求，為保證場館內照度能夠達到較高水平，本文以U代替場館內照度均勻度，并按照U=最小照度/最大照度進行計算。如果場館內主攝像機垂直平均照度為2100lx，輔攝像機垂直平均照度為1500lx，則U應當既不小于0.7，又不大于0.9。

4.2照度計算

確定體育館照明方案時，應當著重考慮五類因素:①亮度分布；②照度水平；③眩光限制；④各功能區(qū)域照明的控制要求；⑤照度均勻度。為更合理、準確地計算出體育館照度，往往會在BIM技術以及三維照明設計軟件中選擇某一種進行計算（見表2、表3）。

5高大空間的火災自動報警系統(tǒng)設計

通過分析相關案例以及國家相應的設計要求規(guī)范可以發(fā)現(xiàn)，如果體育館建筑內部空間高度在10m以上，在設計火災自動報警系統(tǒng)及確定火災自動報警裝置時，不能僅僅以一種火災參數作為確定火災探測器的標準，最少應當選用兩種。具體而言，在設計該系統(tǒng)和確定所使用的裝置時，應當將空氣采樣檢測裝置與圖像型探測器結合使用，從而充分提升系統(tǒng)的有效性和準確性。

6結語

綜上所述，由于體育館建筑內部的功能比較繁雜，并且內部空間差異較大，使得該類建筑電氣系統(tǒng)的設計具備較強的復雜性和重要性。為使體育館建筑的電氣設計更加科學合理，并且可靠性更強，尤其應當詳細考慮火災及雷電因素對供電系統(tǒng)可能造成的各種不利影響，從而為體育館建筑的電力供應提供穩(wěn)固保障。

參考文獻

[1]胡祝格.體育館建筑電氣設計要點淺析[J].現(xiàn)代建筑電氣，2020，123(3):25-30.

[2]敖娜娜.體育館建筑電氣設計要點簡介[J].中國房地產業(yè)，2019(3):205.

[3]鄭青海，王傳義.超高層建筑電氣設計要點的探討[J].科研，2015(50):231.

作者:趙宏 單位:北京市建筑設計研究院有限公司