馬 寧

(中旭建筑設計有限責任公司，北京 100044)

水墨題材美術(shù)館強電設計重點

馬 寧

(中旭建筑設計有限責任公司，北京 100044)

著眼于水墨題材美術(shù)館與其他類型觀覽建筑之間的不同之處，逐一從負荷分級、負荷統(tǒng)計、變壓器和應急電源的合理選擇，展廳和藏品庫一般照明設計方面進行分析、總結(jié)、歸納。旨在梳理水墨題材美術(shù)館強電設計重點，最終為廣大設計人員提供一套清晰并且可以借鑒的強電設計經(jīng)驗。

負荷等級 變壓器 應急電源 照明

0 引言

隨著物質(zhì)生活水平的提高，越來越多的人開始把資金投向中國名人字畫收藏市場，這使得名人字畫收藏在當下成為收藏界的熱點之一。筆者有幸參與某私人美術(shù)館的電氣設計。該館尚屬國內(nèi)首個專業(yè)庫藏，并以固定展覽形式大量展出近現(xiàn)代水墨題材繪畫真跡的美術(shù)館。項目類型比較特殊，設計要求比較苛刻，對電氣設計提出了更高要求。

1 建筑概況

該美術(shù)館位于非采暖地區(qū)，工程總投資7億，館內(nèi)藏品估值200多億。建筑主要房間功能包括固定展廳、臨時展廳、藏品庫房、后勤辦公、藝術(shù)機構(gòu)培訓用房等。其中美術(shù)館展廳、庫房與藝術(shù)培訓機構(gòu)用房的地上部分相對獨立，地下通過車庫連通。總建筑面積近70 000m2，美術(shù)館部分約44 000m2，屬大型美術(shù)館；地上3層、地下2層，建筑高度31.9m，屬一類高層建筑。

2 負荷分級

2.1 負荷等級思考的重點

負荷等級的確定除應滿足規(guī)范的有明確要求外，還應考慮用電設備的使用性質(zhì)、運行特點以及中斷供電后是否會造成政治和經(jīng)濟影響、是否會造成社會秩序混亂和人身傷害等。

基于上述原則，設計時需重點考慮以下幾點。

1)該館的固定展廳、固定展品庫房為展覽和儲藏近現(xiàn)代水墨繪畫的場所，對室內(nèi)溫/濕度要求很高。為其服務的工藝性空氣處理機(恒溫恒濕空調(diào)箱)一旦中斷供電，將會對繪畫作品的顏色、色牢度等產(chǎn)生不可逆的影響。因此，恒溫恒濕空調(diào)箱及為其提供冷熱源的風冷熱泵機組應按特別重要負荷供電。

2)根據(jù)區(qū)域的風險等級和使用性質(zhì)，建筑內(nèi)的一些特定場所將劃分為重要部位和次要部位。對美術(shù)館而言，風險等級意味著藏品遭盜竊、搶劫、掉包等事故而丟失的危險程度。按JGJ 66-2015《博物館建筑設計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，明確了珍貴藏品展廳(本工程指固定展廳)、珍品庫房(本工程指固定展品庫房)屬重點部位，其用電應按特別重要負荷供電。此外，次要部位規(guī)范雖然沒有提及，但也容易發(fā)生藏品丟失風險，諸如與重點部位相連的走廊及貨運通道及貨品交接區(qū)應劃歸于次要部位，其用電按不低于二級負荷考慮。

3)美術(shù)館防藏品丟失是設計重點之一，因此安防系統(tǒng)供電可靠性設計成為重中之重。安防網(wǎng)絡設備機房、安防監(jiān)控室及弱電豎井內(nèi)的安防接入交換機都應按特別重要負荷供電。

4)按GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，一類高層建筑的消防負荷等級為一級。但對于本美術(shù)館而言，存在大量特別重要負荷。眾所周知，特別重要負荷除雙重電源供電外，還應增設應急電源，即兩路10kV電源停電或故障，應由柴油發(fā)電機組、UPS電源、EPS電源等繼續(xù)向特別重要負荷供電。因為兩路10kV停電意味著建筑內(nèi)特別重要負荷仍然在不允許中斷供電的時間段內(nèi)繼續(xù)工作，此期間尚有可能發(fā)生火災，電氣設計仍要保證消防安全。所以本建筑的消防負荷等級不能按一級負荷供電，按本建筑最高負荷等級供電應為妥，以保證用電設備運行時消防設備供電可靠性一直處于保障狀態(tài)下。

2.2 用電負荷分類

一級負荷中特別重要負荷包括變電所所用照明，操作和控制電源；消防應急照明(包括疏散照明、消防狀態(tài)下仍需正常工作場所的備用照明)；消防水泵(包括室內(nèi)消火栓泵、室外消火栓泵、自動噴灑泵等)、防排煙風機(包括排煙風機、排煙補風機、正壓風機等)、消防電梯、消防排水泵；火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)、濕式滅火控制系統(tǒng)、濕式-泡沫聯(lián)用滅火控制系統(tǒng)、預作用滅火控制系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、漏電火災報警系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、消防疏散指示系統(tǒng)設備電源；安防系統(tǒng)設備用電(包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)設備用電、出入口管理系統(tǒng)設備用電、防盜入侵系統(tǒng)設備用電)；電子信息系統(tǒng)用電；有恒溫恒濕要求的藏品庫房、展廳、展陳空間(藏品展示柜)的精密空調(diào)；珍品固定展室，珍品固定庫房及相關(guān)走廊照明等用電；珍貴臨展庫房、珍貴臨展廳照明等用電；重要藏品庫房警衛(wèi)照明；展品庫房外的雨水排水泵。

其他一級負荷包括客梯；一般排水泵、生活水泵；弱電豎井及弱電間非安防系統(tǒng)交換機等網(wǎng)絡設備；藝術(shù)培訓機構(gòu)運營管理用計算機網(wǎng)絡設備用電；安防控制室以及電子信息機房專用空調(diào)。

二級負荷包括一般臨展庫房照明等用電；臨展庫房走廊照明；一般臨展廳照明；一層大廳照明等用電；文創(chuàng)配套用房照明。

三級負荷包括除特別重要負荷、一級、二級負荷以外的非保證性負荷。如辦公區(qū)、車庫、業(yè)務區(qū)域走廊、設備機房走廊正常照明；舒適性空調(diào)用電；通風設備用電等。

3 負荷統(tǒng)計與變壓器選擇

3.1 負荷統(tǒng)計

本篇僅統(tǒng)計美術(shù)館部分，詳見表1。

3.2 變壓器容量復核

對于二級、一級、特別重要負荷容量占全部負荷總?cè)萘勘壤叩慕ㄖ?，需要對變壓器容量進行復核。目的在于復核單路10kV或一臺變壓器出現(xiàn)故障，另一臺變壓器在卸載三級負荷后，是否能夠負擔全部二級及以上負荷。

該美術(shù)館中，當一路10kV電源停電或故障時，另一路電源負擔的全部二級及以上負荷的計算負荷約1 527kW(已計入平消負荷)，此時單臺變壓器運行負荷為100%。在干式變壓器配強制風冷的情況下，可以長期過載1.2倍。由于上述變壓器滿載運行屬于特殊情況而非變壓器長期運行狀態(tài)，因此也不會對變壓器壽命產(chǎn)生過多影響，滿足運行要求。

4 應急電源設置

除市政兩路10kV電源(雙重電源)供給外，設置自備應急電源是保證美術(shù)館特別重要負荷供電可靠性的關(guān)鍵。特別重要負荷除兩路電源末端互投供電外，還應根據(jù)其使用性質(zhì)以及允許中斷供電時間合理選擇不同類型的應急電源，主要包括柴油發(fā)電機組、UPS電源、EPS電源、蓄電池等。

表1 美術(shù)館負荷計算表

美術(shù)館消防報警相關(guān)設備(包括消防控制室報警及聯(lián)動控制設備、漏電火災報警控制器、防火門監(jiān)控器、消防疏散指示系統(tǒng)控制器)除設備配套的蓄電池作為備用電源外，還要按最高負荷等級由柴油發(fā)電機組提供應急電源。

而安防控制室內(nèi)的安防設備和電子信息機房網(wǎng)絡交換機、服務器等設備除了由柴油發(fā)電機組提供應急電源外，還要加裝UPS電源以滿足供電連續(xù)性的要求。消防應急疏散照明設置集中蓄電池作為應急電源；消防備用照明單獨設置EPS作為應急電源，也可采用柴油發(fā)電機組、EPS電源聯(lián)合設置的方案。

消防動力負荷由柴油發(fā)電機組提供應急電源。

5 照明

美術(shù)館照明由一般照明、應急照明、值班照明和重點防護區(qū)域的警衛(wèi)照明構(gòu)成。

5.1 一般場所照明設計要點

除繪畫固定展廳、繪畫藏品庫房外，其他區(qū)域照明設計與一般公共建筑區(qū)別不大。需要說明的是，美術(shù)館屬于欣賞藝術(shù)作品的場所，需要為觀覽者提供高雅、凝重、寬松、舒適的氛圍，因此美術(shù)館會每小時人流量有嚴格控制。

非觀覽通道和走廊、地下車庫等處尤其要考慮照明的節(jié)能設計，首選能夠控制光亮度的照明燈具。在本設計中，上述區(qū)域采用了帶微波感應自動控制的燈具，不必納入智能燈光控制系統(tǒng)就能實現(xiàn)節(jié)能控制。當無人、無車經(jīng)過時輸出光通量為平時正常點亮時的20%；當有人、有車經(jīng)過時，輸出100%光通量。微波感應控制較紅外感應控制更穩(wěn)定，抗干擾能力更強，較雷達感應控制價格低，性價比較高。5.2 展廳、藏品庫一般照明設計要點

首先要選擇適當?shù)墓庠础＜堎|(zhì)繪畫作品對光敏感，尤其紫外光(100～380nm波長)對畫品的色牢度影響最大，長久照射會使畫品表面褪色。隨著LED光源的廣泛應用，設計采用了不含紫外光的LED光源對美術(shù)館展廳、藏品庫房進行人工照明。

表2列出了陳列室(展廳)展出不同展品時的照度標準值和年曝光量限值。

水墨畫恰屬對光特別敏感的展品，同時，展品面照度需要與展廳的一般照明照度(背景照明)形成對比，使展品在環(huán)境背景中顯現(xiàn)出來。展廳一般照明按展品面照度20%～30%設計為宜(展品的重點照明通常由專業(yè)照明公司負責)，因此水墨畫展廳的一般照明照度要控制在10～15lx。

表2 陳列室展品照度標準值及年曝光量限值[2]

對于年曝光量，國內(nèi)許多類似繪畫展廳通過人工控制開/閉館時間，這不失為一種最直接、最省成本的方案。而文中所設計的美術(shù)館采用了人體感應裝置，由智能燈光控制系統(tǒng)控制展品重點照明開啟，并從后臺采集開啟的時間總和，從而計算年曝光量，得到科學的數(shù)據(jù)以便管理。

美術(shù)館臨時展廳對于展出的展品具有不確定性，因此要求設計應具有可變性，不單要預留充足的電量，更要充分考慮適宜的一般照明照度值，盡量多地滿足不同展品對照度的要求。文中美術(shù)館臨時展廳一般照明照度按150lx設計，并通過合理的布燈方案以及智能燈光控制系統(tǒng)分組控制：實現(xiàn)展出雕塑所需一般照明的150lx照度；一般繪畫展出所需的100lx照度；對光不敏感的陶制品所需的60～90lx照度；對光敏感的油畫所需的30～45lx照度；對光特別敏感的收藏類紙質(zhì)繪畫所需的10～15lx照度。

藏品展庫的地面照度按75lx設計，分組、分區(qū)域就地開關(guān)控制即可。珍品藏品庫還應設置警衛(wèi)照明，并與安防系統(tǒng)聯(lián)動。當有入侵報警發(fā)生時，點亮警衛(wèi)照明。

6 結(jié)束語

通過實際案例，筆者總結(jié)了以水墨繪畫為主要展品的美術(shù)館強電設計重點，這同時也是區(qū)別于其他類型觀覽建筑、一般公共建筑電氣設計的著重思考點。或有考慮不周之處，望設計同仁批評指正，以策進步。

[1] 北京照明學會照明設計專業(yè)委員會. 照明設計手冊(第二版)[M]. 北京：中國電力出版社，2006.

[2] GB 50034-2013建筑照明設計標準[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] GB 50052-2009供配電設計規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2010.

[4] GB 50016-2014建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2014.

[5] JGJ 66-2015博物館建筑設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[6] GB/T 23863-2009博物館照明設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2009.

Key Points of Electric Power Design for Ink Theme Art Museum

Ma Ning

The differences between ink theme art museum and other types buildings are put forword. The load classification, load statistics, transformers and emergency power of the rational choice, exhibition hall and library lighting design are analyzed and summarized one by one. The purpose is to sort out the focus of the heavy current design in the ink theme art museum, and ultimately a set of clear and useful heavy current design experience for the designers.

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