体育馆建筑电气设计要点分析

近年来，随着国家体育文化事业的蓬勃发展，急需建设一批高标准的体育场馆。体育馆建筑有如下特点：在重大比赛和演出的过程中一旦出现断电现象就会对政治、经济造成一定的影响；目前国内大型体育馆都有国家重大赛事转播的需求，场馆内的场地照明设计关乎运营效果；体育场馆体量大、空间跨度大、人员密集、疏散困难，准确高效的火灾探测报警及疏散至关重要。笔者有幸参与了一些体育馆工程的设计，如苏州湾体育中心、阜阳奥林匹克体育中心、海南某体育馆等。本文就笔者参与设计的海南某体育馆为例，对体育馆电气设计中的重点技术问题做一些探讨。

1项目概况1.1建筑规模本体育馆为甲级体育馆，总建筑面积为7.85万㎡，体育馆建筑高度为48.60米，建筑层数为地下一层，地上六层（比赛厅为单层大空间），其内场可举办冰球、手球、篮球、排球、乒乓球、羽毛球、等球类以及各类重竞技类，如举重、摔跤、拳击等竞技比赛及搭台体操比赛。建设的场馆能满足举办NBA及全运会运营要求等大型赛事要求，并拥有多功能训练馆、新闻中心等配套用房。

1.2项目技术对比体育馆建筑用电指标是一个非常重要的设计前置条件，通过对类似项目的技术参数对比分析，得出本项目的设计指标，根据总装机容量及供电要求，结合当地市政条件，确立了2路市电（10KV）加固定柴油发电机并预留临时发电机接口的供电方案。类似体育馆建筑电气设计指标及供电方案对比详见下表：

1.3变配电所和柴油发电机房布置由于体育场馆造型的特殊性，中间一般为场地空间，四周为功能用房，因此变配电室的设置无法实现靠近负荷中心的理想状态。为解决体育馆单体面积大、负荷分散等供电难题。本项目根据建筑平面布局、供电半径、防火分区、工艺用电、能源中心、运行维护及市政电源进线位置等多个因素，最终确定变配电所和柴油发电机房的位置及数量。设置有1#、2#、3#变配电房，1#变配电房设置在南侧，供电给南侧用电负荷；2#变配电房设置在北侧，供电给北侧用电负荷；3#变配电房设置在一层靠近能源中心位置的上方，供电给能源中心设备。本项目设置的变电所靠近负荷中心，减少了低压侧线路长度，降低线路损耗，至末端配电箱最长供电距离不大于120m；配电线路全长压降不大于5%；三相负荷均衡分配，三相不平衡度不大于15%。机房布置合理，供电路由最优，有利于节约建造和运营成本，本项目变配电所和柴油发电机房设置情况如表，详见下表：

1.4智能化系统及机房布置体育建筑智能化系统设计达到的需求目标：创造安全、健康、舒适和高效率的训练、比赛、工作与休憩环境；能够最大限度地节约能源；能够满足用户对不同功能的使用要求；具备现代化的通信手段和会议条件。弱电智能化系统包括：公共广播与应急广播系统；综合安防系统（SA）；综合通信系统（CA）；多媒体会议系统；建筑设备监控；建筑能耗管理系统；智能建筑集成系统；UPS系统。本项目弱电系统的主要机房设置情况如下表：

2供配电系统设计2.1负荷分级体育建筑电力负荷等级根据体育建筑的等级和使用要求进行分类，根据《体育建筑电气设计规范》JGJ354-2014，本体育馆的电力负荷等级分类如下：一级负荷：体育馆的排烟风机、正压风机、消防水泵、应急照明等消防设施用电，主席台、贵宾接待室、新闻发布大厅和场地比赛时照明用电负荷，计时计分、现场影响采集及回放、升旗控制系统及其机房用电负荷，网络通信机房、扩声及广播机房等用电负荷，电台和电视转播设备及安防用电设备用电等；二级负荷：临时医疗站、兴奋剂的检查室、血样收集室等用电设备，VIP办公室、奖牌储存室、运动员及裁判员用房、售检票系统用电负荷，主要通道及楼梯间照明用电、客梯用电、观众席照明等照明负荷，建筑设备管理系统，生活水和污水泵等；三级负荷：普通办公用房、广场照明、普通库房、景观照明用电、空调设备用电等。

2.2变配电系统为提高供电可靠性，在对体育建筑的负荷进行准确分级后，应采取针对性强的技术措施，设计要点如下：供电电源：为满足一级负荷的供电要求，采用2路双重10KV独立市政电源同时供电，当一路10KV线路故障或检修时另一路10KV线路不应同时损坏。在本建筑一层分别靠近1#、2#变电所侧设置2间柴油发电机房，以满足当10KV市政电源发生故障时，满足一二级负荷以及体育比赛用电的可靠性需求。场地照明：为保障重要比赛期间场地照明的供电可靠性，预留临时移动柴油发电机接口为比赛场地照明提供第三路电源。比赛场地照明末端采用双电源供电，照明回路交叉供电方式，各带50%灯具，同时在其中一路设置在线式UPS作为后备电源，UPS供电时间不小于15min，以保证一路电源断电情况下，50%的照度要求。系统运行：a正常情况下两路10KV市电同时供电，各带50%负荷，10KV侧及0.4KV低压母线联络开关均为断开情况，两段母线均为分列运行；其中10KV变压器10KV侧联络开关、0.4KV低压侧为手动联络。b当每对变压器其中一台故障或其中一路市电断电时，末端ATS双电源自动切换开关首先自动投切；当两台变压器均发生故障或两路市电均断电时，此时发送市电失电信号给柴油发电机启动控制器，柴油发电机在收到信号后15s内自动启动成功，相应柴发电源双切开关自动投切，此时由柴发供电。本项目10/0.4kV变配电系统示意图如下图所示：

3场地照明设计3.1光源选择及灯具布置体育馆照明系统是体育馆建筑电气设计的一大核心系统，要综合考虑体育建筑等级分级、不同使用功能分级、不同运动项目的照度要求、不同场地的单位功率密度限值，因此必须要选择好对应的标准，控制场地照明灯具的数量，避免不必要的投资，节省运行成本，从而节省能源，采用高效的照明光源是照明节能的主要手段，随着大功率LED产品技术的成熟，LED光源也被越来越多的体育场馆采用。本场馆为大型比赛场馆，屋顶采用网架结构，配合马道，场地照明灯具均采用LED光源，灯具及相应的驱动器箱均安装在马道上。场地照明设计参考《体育场馆照明设计及检测标准》JGJ153-2016的相关标准，本场馆照明分级为等级Ⅵ，场地灯光设计符合HDTV转播重大国家比赛、重大国际比赛的要求。本项目照明光源及灯具选择表如下：场馆内因有观看比赛和电视转播要求，对场地照度均匀度U1、U2要求较高（U1＝最小照度／最大照度，U2＝最小照度／平均照度），本项目主摄像机垂直平均照度2000lux，辅摄像机垂直平均照度1400lux，水平照度均匀度U1/U2大于0.7/0.8，主摄像机垂直照度均匀度U1/U2大于0.6/0.7，辅摄像机垂直照度均匀度U1/U2大于0.4/0.6。体育馆场照明平面图如下图：

3.2照度计算体育馆的照明计算需考虑照度水平、照度均匀度、亮度分布、眩光限制及各功能照明的控制要求，合理选择照明方案。一般运用成熟的BIM技术和三维照明设计软件（如DIALux、3DMax、Agi32等）进行多方案计算。本项目利用DIAlux软件进行计算。篮球比赛模式照度计算如图所示，场地水平照度平均值为3868lux；场地应急照明计算如下图，照度平均计算值54lux，满足规范要求。

4高大空间的火灾自动报警系统设计根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013中12.4.1的要求，高度大于12m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。本项目训练馆和体育馆净空高度均超过12m，对于此区域采用空气采样配合图像型火灾探测器进行探测保护。图像型火灾报警系统图和空气采样火灾报警系统图分别如下图所示：

5体育馆的防雷设计体育建筑应根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定，进行防雷计算后确定其防雷等级。体育建筑属于人员密集场所，本建筑按二类防雷建筑物设防。具体防雷措施如下：防直击雷：体育馆利用金属屋面、金属格栅屋面作为接闪器，金属屋面材质为1mm厚铝镁锰板、0.8mm镀锌结构钢板等；金属格栅为25x100铝合金金属格栅，厚2mm。金属板间的连接应是持久的电气贯通，可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接。要求屋面上所有金属物件应与接闪带可靠连接。防侧击雷：本建筑物的外墙上所有突出的金属栏杆、金属门窗均与均压环连为一体。利用各楼层(包括屋面层)轴线上楼板水平主钢筋和每根结构柱内纵向两根主钢筋做均压环，从一层起，每隔一层在最靠近均压环与防雷引下线交界处的外墙上预留一块100x100x8钢板，与幕墙焊接为一体。幕墙的防雷：本工程中的幕墙为构件式幕墙，利用每隔一层幕墙的金属水平框架作为幕墙的立面水平接闪器。防雷引下线：利用结构柱内的两根对角主钢筋(不小于2×∅16)作为引下线，引下线平均间距应不大于18m。柱子顶端预埋一块100x100x8钢板，用于柱子内主钢筋与