原标题：【IBE】体育馆提升改造工程电气设计——以西安城市运动公园体育馆为例

  【导读】本文以“十四运”体育馆提升改造项目之一的西安城市运动公园体育馆为例，分析此类提升改造项目在供配电系统、照明系统、火灾自动报警系统等方面的改造需求，总结其电气设计要点，并分析其在供配电系统、场地照明、高大空间火灾自动报警系统等方面采取的技术方法，以期为同类型项目设计提供参考。

  随着陕西省成功申办2021年第14届全国运动会，筹委会选定西安城市运动公园体育馆为篮球(女子18岁以下组) 比赛场地。西安城市运动公园体育馆由于建成年代早、建设标准低、设施老化致部分功能缺失，且消防设施也不满足现行规范要求，必须提升改造以满足全运会的比赛要求。

  西安城市运动公园体育馆建成于1996年，是为迎接第四届全国城市运动会建设的体育场馆。体育馆建筑面积24000m²，地上1层，局部4层，建筑高度34.61m。结构及形式为钢筋混凝土框架结构。

  改造后，场馆规模定位为大型，体育建筑等级为乙级。馆内观众席座位数7597座，可满足篮球及其他室内球类比赛(除羽毛球赛) 的场地要求。

  体育馆一层设变配电所一座，内设2台SCB10-1000kVA 干式变压器。环网柜、无功功率补偿柜以及部分断路器分合闸困难，损坏元件因已停产无法维修。为满足体育馆承接不同活动需要，低压配电系统来进行了多次改造，配电系统混乱。场地照明采用金属卤化物灯，应急灯具采用碘钨灯，部分灯具已无法正常使用。现状比赛场地水平照度1500lx，垂直照度750lx，灯具控制采用手动控制。一层消防控制室内有火灾报警及联动柜，设备老旧且部分已停产，火灾报警及联动系统设置简单，不满足现行规范要求。原有防雷、接地系统经检验测试单位检测合格。

  故改造需求:重新设计变电所及低压配电系统、照明系统、火灾自动报警及联动系统。

  本次改造定位为大型场馆，乙级体育建筑等级。依据JGJ 31—2003《体育建筑规划设计规范》，JGJ354—2014《体育建筑电气设计规范》，GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》，体育馆用电负荷等级按表1执行。

  原系统高压10kV电源为双重电源，满足一级负荷供电要求，本次沿用原高压供电回路。为满足现设备用电负荷容量及绿色节能要求，将变压器更换为2台SCB13-1250kVA变压器。10kV供电系统为单母线分段，中间设联络开关，平时两路电源同时工作，分列运行，当一路电源故障时，通过手动操作联络开关，由另一路电源负担全部负荷。两路10kV电源进线开关与母联开关之间实行电气联锁，防止两路电源并列运行。供电系统拓扑图见图1。

  低压配电线路利用建筑内状况良好的电井敷设，单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电，重要负荷及消防用电设备是采用双路电源供电末端切换。

  低压配电系统预留移动发电车的备用电源接口，方便重大赛事期间自备发电机组电源的接入。在电视转播机房提供2台转播车专用配电箱，采用双电源供电设ATS装置。并根据馆方要求，考虑到赛后承接演唱会、音乐节等大型活动舞台用电需求，在场地南北两侧各预留专用双电源配电柜(考虑舞台布置在单侧，不同时使用)。

  为保证馆内大量网络通讯设备及体育工艺控制设备的电源质量，在变电所内设谐波治理装置，同时在信息中心机房、通讯机房、灯光控制室设就地谐波治理装置。

  体育馆比赛场地主要考虑场地照明、观众席照明。场地照明设计时按馆方要求将照明灯具更换为LED灯具，并依据GB 50034—2013《建筑照明设计标准》及JGJ 153－2016《体育场馆照明设计及检验测试标准》中关于篮球比赛的照度(高清转播) 规定进行设计。为满足第十四届全运会HDTV电视转播对画面质量的要求，确定体育馆照明等级为最高等级VI级，具体技术指标见表2。设计时保证场地有足够的水平照度、垂直照度、均匀度，适宜的光线色温和良好的显色性。

  考虑比赛场地灯光布置需兼顾文艺演出等用途，场地照明采用直接照明方式，沿马道布置灯具并配特殊的防眩光格栅。经CalcuLuX Area计算，高清电视(HDTV) 转播时平均照度3261lx，垂直照度(主摄)1933lx，垂直照度(辅摄)1299lx，显色指数90Ra，色温5700K; 非转播时综合球类平均照度770lx，满足规范要求，见图2～3。灯光控制采用智能照明控制管理系统，以满足各种比赛、文艺演出等不同使用功能时对灯光模式的需要。

  场地照明配电箱自变电所放射式供电，共设四个双电源切换箱交叉供电，每个配电箱负责25%的灯具。根据GB 50116—2013第12.4.6条，场地及观众席照明配电箱均设有故障电弧式电气火灾监控系统，每个出线回路上设置故障电弧探测器。

  比赛场地上空设有金属桁架马道层，马道层最低处22.9m，最高处26.0m，用于安装场地照明、扩声音箱、广播等设备，电力、弱电线路及桥架均沿马道敷设，若发生火情会导致非常严重后果。现状马道采用支架在距马道地面2m处悬空安装感烟探测器，不满足规范要求。马道层在消防水炮覆盖范围之上，没办法提供相应的保护。马道层金属桁架密集，光束感烟探测器和图像型探测器受限严重，根据GB 50116—2013第12.4.2条，采用吸气式感烟火灾探测器。

  吸气式感烟火灾探测器一般都会采用云雾室型空气采样探测技术或激光型空气采样探测技术。激光型易受到多尘环境、雾气的影响。云雾室型通过对空气中环境粒子统计计数功能自学习适应外部环境条件，排除周围环境影响。当物质过热分解阶段释放的燃烧粒子通过进入到云雾室内时，探测器即可发出报警。故本项目采用云雾室型主动吸气式感烟火灾探测器。

  探测器采样管沿马道铺设，对马道层及整个场地起到了保护作用。马道层共设有9个探测器组，采样管总长度674.6m，设采样孔86个，覆盖范围见图4～5。

  比赛场地层高22.9m，观众席最高处地面标高17.9m，设有6部自动跟踪定位射流灭火装置，马道下吊装。GB 2524—2010《自动跟踪定位射流灭火系统》第3.1条对“自动跟踪定位射流灭火系统”的定义:对火、温度进行自动跟踪定位灭火;第5、6条对水炮性能、试验方法主要提及的是水炮自身的技术参数。消防水炮自带探测器在3C认证时没有针对探测火情报警功能要求。在现场试验中水炮仅对明火且火焰燃烧到某些特定的程度后才做定位灭火，不能发现早期火情。因此，设置线型光束感烟火灾探测器或双波段图像型探测器。

  马道上空已设计主动吸气式感烟火灾探测器，在观众席上空设置线型光束感烟火灾探测器，在比赛场地上空设置双波段图像型探测器，满足GB 50116—2013 第12.4条要求。

  观众席上空设置12组线型光束感烟火灾探测器，安装高度20m。6组光路长度60m，保护角度40°/30°(H×V) ;6组光路长度80m，保护角度20°/15°(H×V) ，见图5。比赛场地上空设置12个双波段图像型探测器，安装高度20m，探测距离70m，保护角度32°×24°(H×V)。

  不同于新建项目设计，此次设计中对原系统来进行了提升改良，并对施工时遇到的难点进行了处理。

  (1) 不能更改变电所位置和尺寸。由于空调系统和别的设备提升，变压器容量提升至1250kVA，但低压柜数量不能增加。在搭建低压配电系统时，优化了配置低压柜出线回路数量，采取集中设置总配电箱大负荷出线) 结构无加固，设备荷载不能增加。特别是

  马道层设备不能超过原荷载值，现照明方案灯具数量比原设计减少，满足荷载要求。(3) 利用BIM建模综合排布机电管线) 。一层走廊梁下

  ，吊顶标高不低于3.0m，空调机房风管出机房的走廊区域占用了大量的空间，电气桥架无法通过。通过BIM建模，电气桥架利用其他房间上空敷设至电源点。图 6 BIM 机电管综优化建模5

  1]陈磊.体育馆提升改造工程电气设计——以西安城市运动公园体育馆为例[J].智能建筑电气技术,2021,15(06):32-35.本文刊登于《智能建筑电气技术》杂志