在当代社会,大型博物馆作为文化、艺术和历史的载体,其功能已远远超越传统的展览和收藏。随着科技的发展,博物馆的展览形式越来越多样化,数字化和互动化元素的加入,使得电气设计成为保障博物馆正常运营和提升观众体验的关键因素。特别是在保护珍贵文物和艺术品、保障公众安全的同时,还需要考虑到能源效率和环保问题o因此,本文的目的在于探讨和解析大型博物馆电气设计的新策略和方法,以满足这些现代化建筑的特殊需求。通过对供配电系统、应急照明系统、火灾自动报警系统的深入研究,旨在提供既安全又高效的电气设计方案,以此作为未来类似项目的参考标准。
1工程概况
该大型博物馆项目位于城市中心,具有独特的“L”形设计,东西长约520m,南北宽度在东侧为85m,西侧为95m,展现出现代化建筑的美学和实用性。总用地面积为48000m2,建筑总面积达42000m2,其中地上建筑面积16000m2,地下建筑面积26000m2。本项目一层常设展厅建筑面积3100m2,该建筑共分为地上3层和地下2层,最大建筑高度为25.50m。设有400个机动车停车位,其中地上120个,地下280个。特别设计的人防设施位于地下一层,可在必要时作为人员掩蔽所。博物馆的建筑分类为多层大型综合性博物馆,采用一级耐火材料,设计使用年限为55年,抗震设防烈度达到7度。
2系统设计方案
2.1供配电系统
2.1.1负荷计算
在设计特大型博物馆的电气系统时,考虑到其建筑总面积约为42000m2,包括16000m2的地面建筑和26000m2的地下结构,将其定位为特大型建筑。根据JGJ66—2015《博物馆建筑设计规范》,此种规模的项目对电气系统的负荷计算有着严格的要求[1]。在本项目中,重要系统如消防、安全、数据中心和珍贵展品区的用电需求被分类为一级负荷。同时,电梯、日常用水泵、污水处理设备及展厅照明等也被归入一级负荷。对于空调、展览用电和厨房设施等,则被划分为二级负荷,而办公区和充电站等被视为三级负荷。负荷计算采用两种主要方法:基于单位面积的负荷估算和需要系数法[2]。最终各展厅负荷如表1所示。
2.1.2具体设计
项目在博物馆地下一层安排一座10/0.4KV的配电站,位于电力负荷的中心位置。该站配备了6台变压器,其中3台为1600KVA型号,另外3台为1350KVA型号,确保各类负荷需求的高效满足[3]。特别是一些变压器,专门用于空调系统,可在负荷较低的季节进行有效的能源管理。设计中考虑博物馆未来可能面临的挑战,如藏品种类的增加、参观者数量的上升,展示方法、文物保护和教育研究的进步对于大功率的恒温恒湿负荷、实验室负荷以及其他重要负荷,设计采用放射式的供电方式。同时,照明和常规负荷则采用了树干式和放射式相结合的供电模式,以实现电力的均衡分配和有效利用。针对博物馆的特殊要求,如火灾报警、应急照明、安全系统和通信系统等关键系统,设计中包含了不间断电源(UPS)作为应急电源,以保证在紧急情况下这些系统的连续运行。供电系统设计方案见图1所示。
2.2应急照明系统
2.2.1设计标准
2.2.2具体设计
2.3火灾自动报警系统
2.3.1开式高压水雾灭火
在设计开式高压水雾灭火系统时,其电气设计需参考气体灭火系统的自动联动控制原则。关键的设计要素包括:高压水雾泵控制柜通常作为整体由供应商提供,而电气工程师的职责是确保消防电源的接入以及手动控制线路的安装。在消防指挥中心,必须实现对高压水雾泵组的远程手动启动功能。为防止系统误操作,每个防火区域都需要装备感烟和感温探测器。在高压水雾覆盖区的每个进出口的内外两侧,应安装声光警报器,并在外部增设喷雾指示灯。此外,每个独立分区都应装备控制阀,并需接入220V的消防电源,配备输入输出模块和手动控制线路。
2.3.2预作用喷水灭火
在规划预作用喷水灭火系统的电气方案时,其控制方式主要包括单联锁(只由火警控制系统激活)和双联锁(由火警控制系统和安装在充气管路上的压力传感器共同控制)。在单联锁系统中,电气工作的核心是管理位于预作用报警阀组之前的电磁阀,而在双联锁系统中,则需要同时管理这个电磁阀和安装在快速排气阀之前的电磁阀。在这个项目中,选择单联锁控制方案。遇到火灾情况时,消防系统的联动控制器会启动预作用报警阀组前的电磁阀,实现系统的湿式转换。电磁阀配备有控制箱,能够实现自动控制、消防指挥中心的远程控制和现场手动控制。电气系统需要为控制箱供应220V的消防专用电源,并安装输入输出模块及手动控制线路。
3设计注意要点
3.1用电安全
在博物馆电气设计中,考虑到公众互动性强,在展览区域电气设计需与室内设计团队紧密协作,确保所有电力设施如配电盘等不暴露于公众视线中。同时,所有公众可接触的电气部件需采用低电压以保障安全,特别是涉水场所的电气设备,必须采用极低电压以避免触电风险。在相对封闭且人员流动较少的储藏区,电气安全措施需更加严格。一是在储藏区配电盘的进线处安装具有防火限流功能的保护器,保护器能在电路发生故障时快速切断电流,有效预防电气火灾。二是合理规划储藏区的电力布局,将主配电盘设置在储藏区外,并将其电力管理纳入整体设备管理系统中,采用“人员到达时通电,离开时断电”的策略,在储藏区入口处设置插卡式电源控制系统,集成门禁与电源控制,无人状态下实现断电[5]。同时,将储藏区的电力系统接入楼宇控制系统,便于远程监控和管理,增强安全性。根据JGJ66—2015《博物馆建筑设计规范》的要求,所有照明和插座都应装配防剩余电流保护装置,以进一步保证用电安全。按照图2所示设计库房配电系统,保证用电安全。
3.2预留进出管线
3.3故障保护
4结束语
博物馆作为文化和历史的重要载体,其电气系统设计的重要性不言而喻。本文深入探讨工程概况、系统设计方案以及设计中的重要注意要点。
通过对供配电系统、应急照明系统、火灾自动报警系统的详细分析以及用电安全、预留进出管线和故障保护的细致讨论,意在提供全面而具体的视角,理解电气系统设计。
通过本文研究和讨论,希望能够为电气设计领域,尤其是对于具有特殊要求的建筑如博物馆等提供新的见解和参考。
[参考文献]
[1]常立强,李战赠.北京大运河博物馆电气设计浅析[J].智能建筑电气技术,2023,17(2):7—9.
[2]傅剑锋,张帆.浅谈重庆工业博物馆主展馆电气设计[J].重庆建筑,2022,21(增刊1):258—261.
[3]常立强,翟奇.博物馆实验室电气设计浅析[J].智能建筑电气技术,2022,16(4):22—25.
[4]张飚.博物馆消防改造电气设计探讨[J].建筑电气,2022,41(4):14—18.
[5]王梦梦.浅谈某博物馆电气设计[J].智能建筑电气技术,2021,15(3):95—98.
2024年第14期第4篇
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