城市公园立体空间电气设计

2021-12-30朱思进

现代建筑电气 2021年10期

朱思进

(深圳中深建筑设计有限公司, 广东深圳 518000)

0 引言

城市公园是现代化城市景观建设的新方向,是城市生态系统、城市景观的重要组成部分,满足城市居民的休闲需要,提供休息、游览、锻炼、交往以及举办各种集体文化活动的场所。随着我国城市化率的提升,要合理利用城市公园地下地上空间,形成地下室公园配套兼城市公共通道、地上公园绿化、二层过街廊桥的垂直城市纽带。

1 项目概况

某项目位于深圳城市副中心核心地段,1F绿化岛总用地面积为39 631.84 m2,-1F建筑面积为25 000 m2。2F廊桥建筑面积为13 000 m2,连廊长为2 000 m。A地块无地下室,B～H各地块均有地下公园配套兼做城市公共通道和商业使用。地下室不仅与周边楼宇地下室连通,而且各地下室之间有过路地下通道相连并至H地块尾端相邻公园地下室。在2F廊桥由A地块体育馆蜿蜒曲折的连接至终点H地块相邻公园。

2 供电方案

该项目在B地块、E地块、H地块地下一层设置1#、2#、3#变电所,供电局10 kV中压电源引至E地块1F公共开关房。总设备容量为5 389 kW,总计算容量为3 710.3 kW,总设备安装容量为4 730 kVA。各变电所变压器、发电机设置情况如表1所示。

表1 各变电所变压器、发电机设置情况

10 kV中压路由在E地块1F公共开关房引出两路10 kV高压电源,一路采用高压桥架引下至E地块高压配电室环网柜,再由综合管井经2F廊桥高压桥架引至B地块-1F综合配电房。另一路采用高压桥架引下至F地块-1F,再由综合管井经2F廊桥高压桥架引至H地块-1F综合配电房。

3 电力配电

3.1 廊桥及景观照明预留

A地块最远端宝安体育馆附近景观用电需从B地块1#变电所引接电源;从1#变电所经综合管井至二层廊桥,沿廊桥腹下桥架引至末端配电箱需要500 m距离。根据JGJ/T 163—2008《城市夜景照明设计规范》[1]第8.1.2条,夜景照明设备供电电压宜为0.23/0.4 kV,供电半径不宜超过0.5 km。照明灯具端电压不宜高于其额定电压值的105%,并不宜低于其额定电压值的90%。设计在A地块远端预留40 kW电量,功率因数取0.85,需要系统取1。计算电流为71.5 A,断路器选择100 A,干线电缆选择4×50+1×25。依据《工业与民用配电设计手册》(4版)第865页～第866页[2],采用电流矩计算电压损失公式:

ΔU%=ΔUa%IL

式中:ΔU%——线路电压损失百分数;

ΔUa%——三相线路每1 A∶km的电压损失百分数;

I——负荷计算电流;

L——线路长度。

查表9.4-19，选用规格的交联聚乙烯绝缘电力电缆用于三相380 V系统的电压降百分数为0.184%/(A·km)。经计算得ΔU%=0.184×71.5×0.5=6.58%,小于10%满足规范要求。

3.2 公园配套用电预留及空调系统配电

该项目地下公园配套应甲方要求均按餐饮考虑,由于是地下室无法使用燃气。故对于餐饮主要用电厨房设备,按户内面积500 W/m2考虑。经计算户内配电箱容量规格有5 kW、10 kW、15 kW、20 kW、25 kW、30 kW、35 kW、40 kW、50 kW、70 kW、85 kW、120 kW。可以设计这些模数的标准配电箱,每台配电箱内设置一个C16 A照明回路,一个D16A风机盘管回路,一个D20A漏电备用回路。并限定各模数配电箱尺寸,留有足够扩充空间。配套用房配电总箱最大选用225 kW,每户均设远传电表。进线设置电气火灾监控探测器,报警值取300～500 mA,满足规范JGJ 48—2014《商店建筑设计规范》[3]第7.3.16条:对于大型和中型商店建筑的营业厅,除消防设备及应急照明外,配电干线回路应设置防火剩余电流动作报警系统。

查文献[2]表11.7-15可知,公园配套内平均每台用电设备正常泄漏电流约为1.00 mA,设厨房用电设备平均每台1 kW,最大225 mA的测量泄漏电流不会引起电气火灾监控系统误报警。

配套用房配电总箱出线回路套用不同规格的户内箱出线系统,标准化设计提高效率,并预留20%备用回路方便后期改造增容。

VRV空调室外机设置于-1F夹层半地下空间,外墙设有出风百页。空调配电箱需远离百页落地300 mm支架安装;配电房下出线采用桥架300 mm支架敷设至每台空调外机处,再采用电缆穿管敷设至空调外机接线盒。

3.3 电梯、排水泵、污水泵、排油烟风机配电

电梯、排水泵、污水泵、隔油间设备等二级负荷均在适当位置设置双电源总箱,末端设置设备电源箱。排油烟风机、喷口风机垃圾房等三级负荷在适当位置设置总箱,末端设置设备电源箱。本项目垂直交通有客梯、自动扶梯、无障碍升降平台,客梯提升高度13.5 m。设计建议客梯配置自动平层功能,由于客梯为无机房电梯,电源配电箱就近安装在非装修区域。设置梯井照明、梯井插座、备用回路和电压保护水平不低于1.2 kV的SPD。说明电梯控制箱厂家自带并定位,总包方把配线电缆引至厂家控制箱,以免引起后期纠纷。

同一设备用房内设备可共用一台电源配电箱,节约造价。如排油烟风机、清洗水箱、油烟净化器、冷雾主机均为三级负荷,风机控制、设备保护均在同一配电箱内。特别注意的是,垃圾房当有湿垃圾冷库时应预留电源,垃圾房还有灭蝇灯、送排风机以及排风机风管上的UV除臭装置。隔油间设备配电箱除了给隔油设备提供电源,还需要控制隔油间排水泵、排风机,为UV除臭、空调室内机配电。

3.4 灾后排气风机、消控室、弱电间、弱电机房配电

配电房、弱电机房暖通专业设有灾后排气风机,发电机房设有防爆型事故风机。事故风机配电宜设置在气体灭火房间外,房间内设置远程启停按钮。发生火灾时,事故风机应通过火灾报警系统联动关停风机,关闭电动阀。通常情况下,配电房、弱电机房等气体灭火房间的空调宜与事故风机分开配电房,发生火灾时,空调电源通过切非关闭。若有困难时可以合用配电箱,这时切非不应在低压配电柜,而应在事故风机配电箱处切非,因为配电箱安放在气体灭火房间外,此时可通过手动合上脱扣器,启动事故风机排除灾后废气。文献[4]中,事故风机并非消防电源,但其需要在火灾发生后继续工作,故其配线采用耐火电线,可靠性更高。

3.5 消防设备配电

依据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)[5]第10.1.8条,消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。该项目消防控制室、消防水泵、排烟风机和补风风机的配电,由配电房主配电柜和应急配电柜分别引出干线电源至相应区域配电间内的主用消防电源总箱和备用消防电源总箱。再由2台总箱放射式引出分支干线至消防控制室、消防水泵房控制室、排烟风机房的双电源切换配电箱。

对于消防应急照明,如电井、风机房、消防水泵房备用照明等,由配电房引出主/备用两路消防电源至相应区域配电间内的双电源照明总箱,再由总箱放射式单回路引出至相应防火分区的应急照明集中电源、备用照明箱。

4 照明配电

4.1 应急照明及疏散指示系统

该项目地下室建筑面积为24 000 m2,其中公园配套用房、城市公共通道共约15 000 m2。依据JGJ 48—2014《商店建筑设计规范》第1.0.4条,5 000～20 000 m2属于中型商店。依据规范第7.3.10条,中型商店的疏散通道和安全出口应设置智能疏散照明系统。依据规范第7.3.11条,大型和中型商店建筑的营业厅疏散通道的地面应设置保持视觉连续的灯光或蓄光疏散指示标志。GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》[6]第3.2.92条规定“展览厅、商店、候车(船)室、民航候机厅、营业厅等开敞空间场所的疏散通道应符合下列规定:1) 当疏散通道两侧设置了墙、柱等结构时,方向标志灯应设置在距地面高度1 m以下的墙面、柱面上;当疏散通道两侧无墙、柱等结构时,方向标志灯应设置在疏散通道的上方。”

该项目设计集中控制集中电源型消防应急照明及疏散指示系统。城市公共通道吊顶最高处3.75 m,采用中型标志灯,并设置地面疏散指示灯。在通道无墙、柱间距远的情况下,设计选择中型标志灯吊顶下500 mm链吊安装。

依据GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》第3.2.42条,医疗建筑、老年人建筑、总建筑面积大于100 000 m2的公共建筑和总建筑面积大于20 000 m2的地下、半地下建筑,不应少于1.0 h。表3.2.5建筑面积大于100 m2的地下或半地下公共活动场所,应急照明照度不低于3.0 lx。该项目是城市公共通道兼中型商业,属于人员密集场所的地下公共建筑。为此将应急照明集中电源蓄电池供电的持续工作时间设为90 min,城市公共通道应急照明照度不低于10.0 lx。

4.2 二次装修电气设计

二次装修电气设计包含装修区域照明、插座、风机盘管、标识、LED屏配电。其中LED屏功率比较大,由智能化专业提资电量;从低压配电房放射式配电。标识用电一般数百瓦,由装修照明配电箱放射式配电。风机盘管、插座由照明配电箱配电,每回路配电设备不大于10台。文献[7]中,照明回路断路器选择C16A,配线长度最大80 m;满足GB 50054—2011《低压配电设计规范》[8]第6.2.4条规定的短路保护灵敏度大于1.3倍的要求,满足规范第5.2.9条固定式电气设备用电短路保护脱扣时间小于5 s的地求。对于插座回路选择C16A断路器,4 mm2导线,查19DX101-1《建筑电气常用数据》[9]表3.24得知,4 mm2电线电阻值为5.172 Ω/km,经计算Id=165 A。

根据规范第5.2.9条规定,供给手持式电气设备和移动式电气设备用电的末端线路或插座回路,TN系统的最长切断时间不应大于0.4 s(220 V)。参考C型脱扣器要做到小于0.4 s的脱扣时间,其短路电流与脱扣器整定值之比需大于10。经计算,短路电流与脱扣器整定值之比为10.3,满足断路器性能要求。对于部分配电线路大于80 m且小于100 m的插座线路,采用6 mm2导线也满足要求。

5 廊桥防雷

该项目二层廊桥年预计雷击次数N=0.088 7,防雷等级均为三类,二层廊桥最高处13.6 m,项目周边均为高楼大厦。按GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》[10]附录A第5条:当建筑物的高度等于或大于100 m,同时其周边在2H范围内有等高或比其低的其他建筑物,且不在所确定建筑物以滚球半径等于建筑物高度的保护范围内时,按式(A.0.3-5)算出的等效面积可减去(H/2)×(这些建筑物与所确定建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。

当四周在2H范围内都有等高或比其低的其他建筑物时,其等效面积可按下式计算:

已知条件:建筑物的长度L=2 000m,建筑物的宽度W=6m,建筑物的高度H=13.6m,当地的年平均雷暴日天数Td=73.9d/a,校正系数k=1.0,周边建筑高于当前建筑。

计算公式:年预计雷击次数N=kNgAe=0.088 7,其中Td为建筑物的雷击大地的年平均密度,Ng=0.1Td,等效面积Ae=LW×10-6=0.012 0km2。

计算结果表明,三类防雷,0.05≤N≤0.25,属于一般性民用建筑物。

利用廊桥金属钢板、钢栏杆(钢板厚度不小于4mm)作为防雷接闪网、接闪带,接闪带、接闪网应与引下线可靠焊接。屋顶所有金属不带电物体(包括金属栏杆、支架等)及钢砼架的钢筋均与接闪带连接。利用廊桥钢柱及它所插入地下室混凝土柱主筋作为防雷引下线,钢柱引下线应与地下室混凝土柱引下线可靠焊接,焊接点不少于4处,焊接点应以不破坏结构完整性为原则,每处焊接面不小于120mm2。

引下线利用地下室混凝土柱子或剪力墙内2根φ16mm以上主筋与相应钢柱连接作为引下线,引下线间距不大于25m,引下线上端与接闪器连接,下端与接地装置连接。引下线在距室外地面下1m处设外甩钢筋φ12mm,长2m。并在首层钢柱引下线距地0.5m处设测试卡子。接地装置为利用基础底梁及基础底板轴线上的上下两层主筋中的两根通长连接做接地网,并将接地网上每个桩基的两根主筋同承台内钢筋可靠连接。利用柱内主筋热焊接做引下线,不应影响结构安全。

根据GB51348—2019《民用建筑电气设计规范》[11]第11.4.2条6款,当利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋或钢结构柱作为防雷装置的引下线时,引下线根数可不限,其中专用引下线的间距不应大于25m,但建筑外廓易受雷击的各个角上的柱子的钢筋或钢柱应被利用做专用引下线。当其垂直支柱均起到引下线的作用时,引下线的根数、间距及冲击接地电阻均可不做要求。该项目跨市政主干廊桥柱跨已大于25m,故设计把非地下室范围之廊桥所有钢柱作为自然引下线;保证满足防雷设计要求[12]。