浅谈科技馆电气设计

杨宏宇(中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048)

浅谈科技馆电气设计

杨宏宇
(中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048)

依据现行国家规范、标准，结合某科技馆工程案例，对确定供配电方案、10/0.4kV变配电系统、照明配电系统、高大空间的火灾应急照明以及火灾自动报警系统设置等几个问题进行了分析说明。

科技馆 供配电系统 照明配电系统 吸气式感烟探测器

0 引言

博物馆按藏品和基本陈列内容可划分为历史类、艺术类、科学与技术类、综合类4种类型博物馆。按建设规模又可分为特大型馆、大型馆、大中型馆、中型馆、小型馆5类。笔者近年来有幸参与负责了多个博物馆类项目的电气设计工作，下面就以某科技馆为例，介绍科学与技术类博物馆的设计感受。

1 工程概况

该科技馆总建筑面积约34 400m2，其中地上建筑面积25 600m2，地下建筑面积8 800m2，属于大型博物馆的建筑规模。依据建标101-2007《科学技术馆建设标准》，本工程又属于特大型科技馆。功能分区和空间设计情况如下。

地下一层：主要功能为球幕影院、维修车间、库房、员工食堂、对外餐厅、设备机房和地下车库等。层高7.5m，影厅局部高9.3m。

一层：主要功能为主入口门厅、儿童科学乐园、学术交流中心、科普剧场、球幕影院、青少年探索实践展示空间、科技成果即时展区以及辅助办公区，辅助办公区层高5.0m，其余部分层高10.0m。

夹层：主要功能为公众休息交流、餐饮区和辅助办公、会议等，层高5.0m。

二层：主要集中设置了展示空间，包括地方特色展示区、科学展示区、生态环境展示区、生命科学展示区、军事科技展示区，以及与展厅相应的公众休息交流区(方便为参观者讲解和提供实践机会)等，层高5～15m。

2 10/0.4kV变配电系统

2.1供电电源

本工程的供电条件较好，两路10kV电源引自两个方向的开闭所，可满足双重电源供电标准，另外一级负荷中的特别重要负荷不多，容量小，故未采用柴油发电机组。

2.2负荷分级

本工程安防系统用电为一级负荷中特别重要负荷；消防控制室、消防水泵、消防电梯及其排水泵、防排烟设施、火灾自动报警及联动控制装置、自动灭火系统、火灾应急照明及疏散指示标志、消防用电设备、走道照明、值班照明、警卫照明、主要业务和计算机系统电源、电子信息设备机房电源、客梯电力、排污泵及门厅备用照明为一级负荷； 展厅用电、空调电力为二级负荷；其他照明及电力负荷为三级负荷。

2.3变压器装机容量的确定

由于科技馆用电负荷不确定因素多、变化大，确定一个较准确的用电负荷密度标准比较困难。除地下车库外，公众开放区(主要包括展陈区、教育区、服务设施等功能用房)均需进行后期二次装修。

考虑本工程体量大及业主需求，最终设置了4台变压器，其中2台为800kVA，为冷冻机房大型空调机组等季节性负荷供电；另外2台为1 250kVA，为其他负荷供电。变压器总装机容量4 100kVA，功率密度约119VA/m2。

一般在施工图阶段，展陈设计很难同步跟上，造成展陈预留用电电量与后期实际使用电量相差较大，故在本项目中，建议与展陈相关的开关、电缆等在展陈施工图设计完成后，重新进行核算再组织安装施工作业。

综上所述，高低压一次主接线示意图详见图1。

图1 高低压一次主接线示意图

3 低压配电系统

安防系统、火灾自动报警系统、经营管理的计算机网络系统等重要负荷需在机房设置不间断应急电源(UPS)；一级负荷、消防负荷均采用双路供电；对于单台容量较大的负荷或重要负荷(如冷冻站、水泵房、广播机房、网络机房、消防监控室、展陈用电等设备)采用放射式供电。按照明插座、空调、电力、特殊用电分项计量，并设置配电回路及末端配电箱。

本工程平面为椭圆形状，均匀分布了5个核心筒，每个核心筒设置1个强电竖井和1个弱电竖井。其中，为需要进行二次装修的场所分别预留照明配电箱和插座配电箱，配电箱位置尽量设在电气竖井内。

各展陈区如果不具备设置电气竖井的条件，避开观众活动区域、交通要道，选择接近电气竖井的位置挂墙明装，精装时根据布展情况移位或进行装饰处理。空调、动力配电箱设于机房或就近位置。

4 照明配电系统

设备机房、地下车库等无二次装修要求的房间照明需设计到位，室内(外)展陈区、维修车间、室外照明、夜景立面照明等均按放射式供电预留用电条件。展厅、大堂、车库等公共区域设置智能照明控制系统。

本工程火灾应急照明系统采用集中电源、集中控制型智能疏散指示系统。在楼梯间、安全出口、主要疏散通道等沿墙、柱设置了疏散指示标志。其中需要进行二次装修的区域基本都属于人员密集场所，为避免重复建设带来的经济损失，依据规范对地面连续疏散指示标识提出了具体设计要求，各地消防验收标准不一，是否安装到位需要与当地消防部门沟通确定。

5 其他

博物馆类建筑经常包含高大空间的场所，本工程几乎各层都有。此类场所的照明配电和消防报警系统往往是设计中的难点和重点。

1)照明配电

一般有二次装修场所的普通照明仅预留照明配电箱即可，但应急照明需设计到位。JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》13.8.5条文中规定，应急照明在正常供电电源停止供电后，疏散照明应急电源供电转换时间应≤5s。GB 50034-2013《建筑照明设计标准》条文3.2.3规定，应急照明应选用能快速点亮的光源。光源常规选择荧光灯、节能灯、发光二极管灯等，在正常断电时可在几秒钟内达到标准流明值。

本工程建筑外表面由浅灰色玻璃幕墙和浅灰色铝板相间构成，表皮外设置三向交叉的格栅(格栅起到良好的遮阳作用)。整个二层空间只有脊柱落地，形成完整宽敞的展示空间。

为保证整体效果，二层灯具只允许安装于结构桁架正下方。在灯具的选用上，发现采用常规光源的灯具光强不够；金卤灯等高强度气体放电灯虽然光强满足要求，但是启动时间过长；无极荧光灯虽然可以瞬时启动，但体积过大，影响美观。经多种灯具比对后，最终选择了某品牌的高功率LED筒灯，该灯具体积适中，容量87W，配光角度内光强范围为6 000～7 000cd，最不利点处灯具安装高度18m，安装间距约15m，地面照度>20lx，满足疏散照度要求。

2)消防报警

若某空间场所高度>12m，火灾自动报警系统一般采用吸气式、线型光束或图像型感烟探测器中的一种或多种形式。

本工程采用了管路吸气式感烟探测器，主要在二层异形屋面随顶部脊线敷设。同时给排水专业在净高>8m的展厅等场所设置了大空间智能型主动喷水灭火系统，与火灾自动报警系统及联动控制系统综合配置，一旦红外探测组件探测到火情，装置上的电磁阀会自动打开，同时自动启动大空间自动扫描射水高空水炮加压泵并报警；安装有消防水炮的场所，其红外探测组件为另一种火灾报警探测器，这样可以同时满足两种及以上火灾参数的火灾探测器的规范要求。

此外，笔者要强调一点，GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》2013版条文12.4.6规定，电气线路应设置电气火灾监控探测器，照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。此条文经常被忽视，设计人员应引起特别注意。

6 结束语

博物馆建筑应根据项目规模、类型、外电源条件等具体情况，确定负荷等级及供配电方案。在设计前应充分了解陈列展示区的展品情况，明确对供电可靠性的要求。对于设有珍贵文物、贵重藏品的博物馆，要依据GA 27-2002《文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定》和GB/T 16571《博物馆和文物保护单位安全防范系统要求》，设置相关的安防系统，加强防范措施。本文以笔者亲身实践项目为例进行介绍，以为同行设计人员提供一些参考。

[1] 建标101-2007科学技术馆建设标准[S].北京:中国计划出版社,2007.

[2] GB 23863-2009博物馆照明设计规范[S].北京:中国标准出版社,2009.

[3] JGJ 66-2015博物馆设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[4] GB 50034-2013建筑照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[5] JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[6] GB 50016-2014建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2015.

[7] GB 50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

[8] 李蔚.建筑电气设计要点难点指导与案例剖析[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

DiscussiononElectricalDesignofScienceandTechnologyMuseum

Yang Hongyu

According to the existing national standards, combined with a science and technology museum project case, the power supply and distribution, 10/0.4kV distribution system, lighting system, the large space fire emergency lighting and fire alarm system setting are analyzed.

technology museum, the power supply and distribution system, lighting distribution system, aspirating smoke detector