浅谈盐城港航大厦电气设计

隽 婉 茹

(南京长江都市建筑设计股份有限公司, 江苏 南京 210002)

0 引 言

超高层建筑是指建筑高度超过100 m的民用建筑,具有高度高、面积大、造价高、总体建筑功能复杂、设备竖井多且布置紧密等特点。电气设计时应重点关注以下几点:变电所位置及个数、若设置楼上变电所时变压器等设备的垂直运输方案;选择柴油发电机组作为应急电源时,柴油发电机组的电压等级、与应急母线的切换点位置;竖向供电电缆类型及安装方式;火灾自动报警系统组成形式;建筑物防雷系统;物业管理范围对电气设计的影响。所以电气专业在设计时应充分考虑上述要点,合理选择设计方案。

1 项目概况

港航大厦位于盐城先锋岛东北角,新洋港运河和串场河交汇处,是整个岛屿的船头位置,作为岛屿起点与岛中心区相互对望,寓意“领航”和“灯塔”。作为当地首个超高层建筑,该项目旨在创造生态化、现代化的综合商务服务区,成为盐城市的新地标。

港航大厦鸟瞰效果图如图1所示。

图1 港航大厦鸟瞰效果图

该项目为一类高层公共建筑,建筑高度为149.15 m,总建筑面积约68 402.82 m2,其中地上建筑面积约45 383 m2,地下建筑面积约23 145.92 m2。地下2层,地上36层。因酒管公司技术指标未明确,故酒店拟按四星级及以上星级标准常规设计。各楼层主要使用功能如表1所示。

表1 各楼层主要使用功能

2 供配电系统

2.1 供电方案

负荷用电指标如表2所示。

表2 负荷用电指标

经负荷统计,地下车库用电量约619 kW,商业及办公用电量约2 740 kW,酒店(包含酒店设备用房)用电量约2 562 kW。

该项目属于超高层建筑,原本宜在避难层(24F)设置分变配电室,但因以下原因并不适用。首先,变压器等设备自重大、体积大,垂直运输十分困难,其重量也会增大结构荷载、影响配筋从而增加造价;其次,避难层位于酒店部分,上下方均为酒店客房,变压器工作时会产生振动,且存在电磁干扰,影响酒店星级品质。因此,结合供电半径、产权归属、设备运输等因素综合考虑后,开闭所及变配电所设置如表3所示。

表3 开闭所及变配电所设置

供电方案示意图如图2所示。

图2 供电方案示意图

该项目采用两路独立的10 kV电源供电,变电所低压配电采用消防与非消防负荷分组的供电方案,并在低压侧设置母联,满足一、二级负荷及消防负荷的供电可靠性要求。考虑到酒店运行需求及酒店定位,在-1F柴油发电机房内设1台常载功率为1 000 kW柴油发电机组,为酒店部分提供重要负荷的备用电源和消防负荷的应急电源。

2.2 消防用电设备供电

GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中第10.1.8条要求,消防负荷应由末端双电源切换箱供电,比较常用的做法是多个防火分区共用2个消防配电总箱,由总箱放射式配线至各消防设备房内的末端双电源切换箱。

双电源切换开关设置过多会带来元件故障点增多的风险,且目前电缆供电可靠性在不断提高,因此GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[1]旨在减少双电源切换箱的使用,保证消防负荷供电可靠性。该标准第13.7.4条规定,除消防水泵房、消防控制室、消防电梯机房可以设置末端双电源切换箱外,各防火分区仅在配电小间内设置双电源切换箱。从配电小间双电源切换箱采用放射式或树干式供给防火分区内的消防风机、防火卷帘、电动挡烟垂壁等消防负荷。树干式供电如图3所示。放射式供电如图4所示。

图3 树干式供电

图4 放射式供电

放射式供电最安全可靠,任意一路负荷供电出现故障都不会使故障范围扩大而影响其他消防设备使用。但是如果单个防火分区内消防设备功率不高且防火分区个数较多时,变电所出线回路太多,占用变电所低压柜间隔多,造价高。而对于树干式供电,如果故障点位于“树干”,将会造成后续消防负荷断电,风险系数高。除地上部分的应急照明系统外,不推荐采用树干式供电。树干式供电从变电所引出回路少,从成本造价角度来说,树干式供电比放射式供电更经济。

该项目地下车库防火分区个数多,消防用电设备也多,消防用电设备供电方式如图5所示。图5结合了放射式和树干式供电的优点,既减少了变电所的出线回路,又比树干式供电可靠性更高,在实际工程中使用较经济合理。

图5 消防用电设备供电方式

3 火灾自动报警系统

3.1 系统形式

根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[1]第13.3.3条,从提高火灾自动报警系统可靠性出发,港航大厦火灾自动报警系统采用集中报警与区域报警相结合的报警模式。消防控制室设置在裙房一层,内设置集中型火灾报警控制器(联动型)等消防报警相关系统主机,避难层(12F和24F)分别设置区域报警控制器,区域报警控制器与火灾自动报警主机之间采用环形接线,12F区域报警控制器的报警范围为12F～23F,24F区域报警控制器的报警范围为24F至屋顶层。

另外,在避难层公共区域设置消防电话分机、无线对讲分机和消防广播,设置原则为消防电话分机间距不大于20 m,消防广播间距不大于25 m。避难层的消防电话系统及火灾应急广播系统均采用独立回路单独敷设至消防控制室的消防专用电话主机和应急广播控制器,保证火灾时避难层与消防控制室通信顺畅可靠。港航大厦火灾自动报警系统设置示意图如图6所示。

图6 火灾自动报警系统示意图

3.2 高度超过12 m大空间场所的火灾探测器选择

火灾探测器是通过对比火灾发生前后物理或化学变化来判断是否有火灾发生的。一旦火灾发生,火灾探测器能将火灾的特征参数,如温度、光、烟雾、CO等物理化学变化转化为电报警信号,传送至火灾报警控制器,达到火灾发生初期的预警作用。

根据GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[2]第12.4.1条规定,高度大于12 m的空间场所宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器,一般采用的火灾探测器有线型光束感烟探测器、管路采样式吸气感烟探测器、火焰探测器及图像型火灾探测器。

3.2.1 线型光束感烟探测器

线型光束感烟探测器是通过在水平线路上发射和接收光束,探测光束被烟气遮挡情况来判断是否发生火灾,主要用于平时无烟雾,火灾时有烟雾的大空间场所。优点是探测距离长,保护面积大,高度调节范围大。但是探测器易受日光和人工光源影响,可能会产生误报警,或烟气稀薄时探测器可能无法探测到。

3.2.2 管路采样式吸气感烟探测器

管路采样式吸气感烟探测器是通过空气采样管将保护区内的空气吸入探测器,与探测器中空气作对比来判断是否有火灾发生,主要用于空间高度较高、气流较大或需要早期探测的场所。其优点是灵敏度高、误报率低,但价格也高。

3.2.3 火焰探测器

火焰探测器是通过探测火焰发出的光谱来判断火灾是否发生的。按照探测光谱不同,分为红外火焰探测器和紫外火焰探测器。适用于火灾初期有强烈的火焰辐射、需要对火焰快速响应的场所,譬如日常工作时有烟雾效果的摄影棚、易燃物仓库等。

3.2.4 图像型火灾探测器

图像型火灾探测器利用摄像机、红外热成像器件等视频设备对现场火灾信号进行采集、识别和分析,以此来判断是否有火灾发生,其是火灾探测器和视频监控设备的结合,适用于室外、隧道和室内等高大空间场所。

该项目1F店门厅高度约13.6 m,结合实际工程情况、施工便利性、造价、美观性,最终采取线型红外光束感烟探测器与图像型火灾探测器相结合的方式。在距地面6 m和13 m处各设置两套红外光束感烟探测器,距地13 m处设置4台图像型火灾探测器。酒店门厅火灾探测器布置如图7所示。

图7 酒店门厅火灾探测器布置

需要注意的是,图像型火灾探测器在安装时,应根据实际使用环境调整探测器的安装角度,保证火焰可以被完全监控到。红外光束感烟探测器与图像型火灾探测器分别基于不同的火灾参数,互相配合,可实现对酒店门厅火灾情况的全面探测[3]。

4 结 语

超高层建筑电气设计中,重点是合理选择供配电系统方案、准确判定负荷等级、合理选择火灾自动报警系统的形式。设计时需根据项目实际情况综合考虑,注意避免出现不可逆失误。