淺談鹽城港航大廈電氣設計

雋 婉 茹

(南京長江都市建筑設計股份有限公司, 江蘇 南京 210002)

0 引 言

超高層建筑是指建筑高度超過100 m的民用建筑,具有高度高、面積大、造價高、總體建筑功能復雜、設備豎井多且布置緊密等特點。電氣設計時應重點關注以下幾點:變電所位置及個數、若設置樓上變電所時變壓器等設備的垂直運輸方案;選擇柴油發電機組作為應急電源時,柴油發電機組的電壓等級、與應急母線的切換點位置;豎向供電電纜類型及安裝方式;火災自動報警系統組成形式;建筑物防雷系統;物業管理范圍對電氣設計的影響。所以電氣專業在設計時應充分考慮上述要點,合理選擇設計方案。

1 項目概況

港航大廈位于鹽城先鋒島東北角,新洋港運河和串場河交匯處,是整個島嶼的船頭位置,作為島嶼起點與島中心區相互對望,寓意“領航”和“燈塔”。作為當地首個超高層建筑,該項目旨在創造生態化、現代化的綜合商務服務區,成為鹽城市的新地標。

港航大廈鳥瞰效果圖如圖1所示。

圖1 港航大廈鳥瞰效果圖

該項目為一類高層公共建筑,建筑高度為149.15 m,總建筑面積約68 402.82 m2,其中地上建筑面積約45 383 m2,地下建筑面積約23 145.92 m2。地下2層,地上36層。因酒管公司技術指標未明確,故酒店擬按四星級及以上星級標準常規設計。各樓層主要使用功能如表1所示。

表1 各樓層主要使用功能

2 供配電系統

2.1 供電方案

負荷用電指標如表2所示。

表2 負荷用電指標

經負荷統計,地下車庫用電量約619 kW,商業及辦公用電量約2 740 kW,酒店(包含酒店設備用房)用電量約2 562 kW。

該項目屬于超高層建筑,原本宜在避難層(24F)設置分變配電室,但因以下原因并不適用。首先,變壓器等設備自重大、體積大,垂直運輸十分困難,其重量也會增大結構荷載、影響配筋從而增加造價;其次,避難層位于酒店部分,上下方均為酒店客房,變壓器工作時會產生振動,且存在電磁干擾,影響酒店星級品質。因此,結合供電半徑、產權歸屬、設備運輸等因素綜合考慮后,開閉所及變配電所設置如表3所示。

表3 開閉所及變配電所設置

供電方案示意圖如圖2所示。

圖2 供電方案示意圖

該項目采用兩路獨立的10 kV電源供電,變電所低壓配電采用消防與非消防負荷分組的供電方案,并在低壓側設置母聯,滿足一、二級負荷及消防負荷的供電可靠性要求。考慮到酒店運行需求及酒店定位,在-1F柴油發電機房內設1臺常載功率為1 000 kW柴油發電機組,為酒店部分提供重要負荷的備用電源和消防負荷的應急電源。

2.2 消防用電設備供電

GB 50016—2014《建筑設計防火規范》中第10.1.8條要求,消防負荷應由末端雙電源切換箱供電,比較常用的做法是多個防火分區共用2個消防配電總箱,由總箱放射式配線至各消防設備房內的末端雙電源切換箱。

雙電源切換開關設置過多會帶來元件故障點增多的風險,且目前電纜供電可靠性在不斷提高,因此GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》[1]旨在減少雙電源切換箱的使用,保證消防負荷供電可靠性。該標準第13.7.4條規定,除消防水泵房、消防控制室、消防電梯機房可以設置末端雙電源切換箱外,各防火分區僅在配電小間內設置雙電源切換箱。從配電小間雙電源切換箱采用放射式或樹干式供給防火分區內的消防風機、防火卷簾、電動擋煙垂壁等消防負荷。樹干式供電如圖3所示。放射式供電如圖4所示。

圖3 樹干式供電

圖4 放射式供電

放射式供電最安全可靠,任意一路負荷供電出現故障都不會使故障范圍擴大而影響其他消防設備使用。但是如果單個防火分區內消防設備功率不高且防火分區個數較多時,變電所出線回路太多,占用變電所低壓柜間隔多,造價高。而對于樹干式供電,如果故障點位于“樹干”,將會造成后續消防負荷斷電,風險系數高。除地上部分的應急照明系統外,不推薦采用樹干式供電。樹干式供電從變電所引出回路少,從成本造價角度來說,樹干式供電比放射式供電更經濟。

該項目地下車庫防火分區個數多,消防用電設備也多,消防用電設備供電方式如圖5所示。圖5結合了放射式和樹干式供電的優點,既減少了變電所的出線回路,又比樹干式供電可靠性更高,在實際工程中使用較經濟合理。

圖5 消防用電設備供電方式

3 火災自動報警系統

3.1 系統形式

根據GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》[1]第13.3.3條,從提高火災自動報警系統可靠性出發,港航大廈火災自動報警系統采用集中報警與區域報警相結合的報警模式。消防控制室設置在裙房一層,內設置集中型火災報警控制器(聯動型)等消防報警相關系統主機,避難層(12F和24F)分別設置區域報警控制器,區域報警控制器與火災自動報警主機之間采用環形接線,12F區域報警控制器的報警范圍為12F～23F,24F區域報警控制器的報警范圍為24F至屋頂層。

另外,在避難層公共區域設置消防電話分機、無線對講分機和消防廣播,設置原則為消防電話分機間距不大于20 m,消防廣播間距不大于25 m。避難層的消防電話系統及火災應急廣播系統均采用獨立回路單獨敷設至消防控制室的消防專用電話主機和應急廣播控制器,保證火災時避難層與消防控制室通信順暢可靠。港航大廈火災自動報警系統設置示意圖如圖6所示。

圖6 火災自動報警系統示意圖

3.2 高度超過12 m大空間場所的火災探測器選擇

火災探測器是通過對比火災發生前后物理或化學變化來判斷是否有火災發生的。一旦火災發生,火災探測器能將火災的特征參數,如溫度、光、煙霧、CO等物理化學變化轉化為電報警信號,傳送至火災報警控制器,達到火災發生初期的預警作用。

根據GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》[2]第12.4.1條規定,高度大于12 m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數的火災探測器,一般采用的火災探測器有線型光束感煙探測器、管路采樣式吸氣感煙探測器、火焰探測器及圖像型火災探測器。

3.2.1 線型光束感煙探測器

線型光束感煙探測器是通過在水平線路上發射和接收光束,探測光束被煙氣遮擋情況來判斷是否發生火災,主要用于平時無煙霧,火災時有煙霧的大空間場所。優點是探測距離長,保護面積大,高度調節范圍大。但是探測器易受日光和人工光源影響,可能會產生誤報警,或煙氣稀薄時探測器可能無法探測到。

3.2.2 管路采樣式吸氣感煙探測器

管路采樣式吸氣感煙探測器是通過空氣采樣管將保護區內的空氣吸入探測器,與探測器中空氣作對比來判斷是否有火災發生,主要用于空間高度較高、氣流較大或需要早期探測的場所。其優點是靈敏度高、誤報率低,但價格也高。

3.2.3 火焰探測器

火焰探測器是通過探測火焰發出的光譜來判斷火災是否發生的。按照探測光譜不同,分為紅外火焰探測器和紫外火焰探測器。適用于火災初期有強烈的火焰輻射、需要對火焰快速響應的場所,譬如日常工作時有煙霧效果的攝影棚、易燃物倉庫等。

3.2.4 圖像型火災探測器

圖像型火災探測器利用攝像機、紅外熱成像器件等視頻設備對現場火災信號進行采集、識別和分析,以此來判斷是否有火災發生,其是火災探測器和視頻監控設備的結合,適用于室外、隧道和室內等高大空間場所。

該項目1F店門廳高度約13.6 m,結合實際工程情況、施工便利性、造價、美觀性,最終采取線型紅外光束感煙探測器與圖像型火災探測器相結合的方式。在距地面6 m和13 m處各設置兩套紅外光束感煙探測器,距地13 m處設置4臺圖像型火災探測器。酒店門廳火災探測器布置如圖7所示。

圖7 酒店門廳火災探測器布置

需要注意的是,圖像型火災探測器在安裝時,應根據實際使用環境調整探測器的安裝角度,保證火焰可以被完全監控到。紅外光束感煙探測器與圖像型火災探測器分別基于不同的火災參數,互相配合,可實現對酒店門廳火災情況的全面探測[3]。

4 結 語

超高層建筑電氣設計中,重點是合理選擇供配電系統方案、準確判定負荷等級、合理選擇火災自動報警系統的形式。設計時需根據項目實際情況綜合考慮,注意避免出現不可逆失誤。