謝 文 黎

[同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司,上海 200092]

0 引 言

檔案館可分為特級、甲級、乙級三個等級,其中特級檔案館是指中央級檔案館,耐火等級為一級,是檔案館建設中要求最高的,一般包括檔案庫房、對外服務用房、業(yè)務技術用房、行政辦公用房、附屬用房、武警及后勤服務用房、地下車庫等功能用房。對設計要求也是最高的,主要表現在功能齊備、安全穩(wěn)固、綠色智能。檔案庫內設施越來越多,對供配電的要求也越來越高。做好檔案館的電氣設計,能夠提升檔案庫的安全性和可靠性,并且要求要充分考慮火災、水災、地震以及戰(zhàn)爭、恐怖襲擊中的防范和救生。檔案館還要滿足通信、樓宇、辦公、消防和安防智能化要求,設計時應充分考慮未來科技發(fā)展趨勢,有前瞻性。

1 供電系統(tǒng)可靠性

根據JGJ 25—2010《檔案館建筑設計規(guī)范》[1]的規(guī)定,特級檔案館應自備電源;檔案庫、變配電室、水泵房、消防用電設備等的用電負荷不應低于一級。另外根據使用單位的實際使用要求,信息系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)用電、珍品庫用電等均屬于一級負荷?？紤]到特級檔案館的實際使用要求和一般規(guī)定要求,除由兩路市電供電外,另自備應急柴油發(fā)電機組作為第三路電源;在工程實踐中,一、二級負荷的供電要求由電業(yè)提供二路雙重10 kV級電源,雙重電源分別引自兩個上級不同區(qū)域變電站,二路電源同時供電,高壓聯絡,當其中一路電源發(fā)生故障時,另一路電源不應同時受到損壞,可承擔全部電力負荷。為保證一級負荷中特別重要負荷的供電可靠性要求,一般均設置柴油發(fā)電機組為樓內特別重要負荷的應急供電,發(fā)電機出口電壓為0.4 kV,儲油量按發(fā)電機連續(xù)滿負荷工作時間8 h耗油量設計。針對檔案館的特點,供電安全可預留移動柴油發(fā)電車接口,使得檔案館的電氣可靠性進一步加強:移動柴油發(fā)電車可以在市政電源和固定柴油發(fā)電機失效時啟用,電源的來源更加有保障;主要保障檔案館內部重要的檔案庫房用電、安防設備用電、信息設備用電以及消防設備的用電[2-5]。

特級檔案館供配電系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 特級檔案館供配電系統(tǒng)架構

2 供電容量的確定

檔案館的負荷種類較多,一般有空調設備負荷、照明負荷、展覽負荷、辦公和后勤建筑負荷、修復設備負荷。其中檔案庫房內的空調系統(tǒng)對于檔案館的使用至關重要。一般的檔案館空調系統(tǒng)具有以下特點[6]。

(1) 庫房溫/濕度設計參數選取:選取最適合檔案保存的溫/濕度環(huán)境:溫度20±2 ℃,相對濕度50±5%,保證庫房區(qū)域無蟲害和霉菌。避免霉菌生長繁殖的最適宜溫、濕度范圍:25～37 ℃,相對濕度>60%。

(2) 精準的溫/濕度控制:可采用雙冷源新風機對室外空氣進行獨立處理,減少庫房溫濕度波動。采用四管制恒溫、恒濕空調機組,選用高精度電熱式蒸汽加濕器、PLC控制器,庫房的溫濕度控制精度高于規(guī)范要求。設置位置是所有普通檔案庫房和所有檔案技術用房。

檔案館庫房空調系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 檔案館庫房空調系統(tǒng)示意圖

以上負荷種類多,其負荷特點也有特殊性。

(1) 空調設備具有啟動時沖擊負荷大的特點,需要考慮其沖擊性負荷的特性。

(2) 技術用房的設備按照每天幾場的頻次播放,所以配電時需要考慮負荷的時間特性;有些設備特定時間點使用,如消毒設備僅特定時間使用;需考慮檔案每年定期整理檢查保護的特點,如空調設備在達到使用條件時使用的電量會很低。

(3) 安裝功率大,但同時使用負荷容量不大,主要為有些空調設備裝機容量很大,但是設備運行規(guī)律下可能同時系數很小,需要根據運營情況確定功率。

檔案館各區(qū)域功率密度值如表1所示。

表1 檔案館各區(qū)域功率密度值

根據設計經驗,經過分析比較,特級檔案館的綜合指標在100～150 VA/m2,對于初步估計特級檔案館的用電負荷很有指導意義,但最終容量的計算還是要以最終的實際資料為準。

3 變配電系統(tǒng)的確定

3.1 變配電所的位置確定

檔案館按照區(qū)域的不同一般按照使用功能和區(qū)域劃分變電所,便于管理;考慮到空調負荷比較大,設置專用的空調設備專用變壓器,從變電所引母線至,分散小電流的負荷考慮到經濟性不受此限制?？照{設備的容量非常大,占到總用電量的65%以上,需要設置專用變電所,考慮到經濟性和壓降的原因,宜考慮在負荷中心設置專用變電所,空調負荷和其他負荷分開設置。

3.2 高低壓配電系統(tǒng)

特級檔案館的面積一般都在10萬m2左右,用電容量一般都在10 000～15 000 kVA,因此高壓進線一般都為2路10 kV或20 kV高壓進線。由于特級檔案館對供電高可靠性的要求,均要求進行高壓聯絡,當其中一路電源發(fā)生故障時,另一路電源不應同時受到損壞,可承擔全部電力負荷或者一、二級負荷。

3.3 備用電源

為加強一級負荷中重要負荷及保障負荷的供電可靠性,特級檔案館均設置柴油發(fā)電機作為保障電源。柴油發(fā)電機和市電通過ATS切換后送至一級負荷中的特別重要負荷。

4 防雷接地系統(tǒng)的設計

根據JGJ 25—2010《檔案館建筑設計規(guī)范》的規(guī)定,特級、甲級檔案館應為第二類防雷建筑物。

該項目按二類防雷建筑進行防雷設防。

(1) 防雷系統(tǒng)由防雷接閃器、引下線、均壓環(huán)(網)等組成部分。

(2) 為防直擊雷,利用主樓屋面金屬板、金屬屋架或女兒墻設置避雷帶作為接閃器,屋面上所有金屬物件與避雷帶可靠連接。

(3) 為防側擊雷,外墻上的欄桿、門窗等金屬物均與避雷裝置連接;各層利用樓層外圈梁內2根直徑>φ16 mm主鋼筋做水平均壓。

(4) 特級檔案館的雷電防護等級應為A級。為減少電磁脈沖對檔案館電子設備的破壞強度,應在電源系統(tǒng)加裝四級電涌保護器(SPD)。同時在天線及饋線系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)加裝SPD。

5 特級檔案館的智慧化提升

5.1 空氣質量探測系統(tǒng)

檔案庫區(qū)分為普通檔案庫、簿冊檔案庫、地圖/藍圖檔案庫、珍藏檔案庫和照片檔案庫。環(huán)境的要求:檔案庫房溫/濕度控制范圍應該符合JGJ 25—2010《檔案館建筑設計規(guī)范》的要求,庫房空調系統(tǒng)應具有空氣過濾和凈化功能,防止室外空氣中的煙塵和有害氣體進入庫房。庫房空氣質量執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質量標準》一級標準。物聯溫/濕度控制器、室內低功耗溫濕度傳感器、工藝段物聯傳感器、CO2/TVOC物聯傳感器、新風機物聯控制器等設備。新風按需攝入,減少室外氣候干擾;檔案庫內溫/濕度傳感器變間接控制為直接控制;通過恒溫、恒濕機組的變頻控制來實現變風量/變溫度/變濕度耦合調節(jié);實施空調器控制箱物聯化改造,實現空調系統(tǒng)整體聯動;系統(tǒng)性排查和修復空調結構隱患。

檔案庫房空氣質量探測系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 檔案庫房空氣質量探測系統(tǒng)

5.2 母線溫度測量監(jiān)控系統(tǒng)

考慮到供配電系統(tǒng)關鍵節(jié)點的安全提升,該項目擬設置對項目中使用的大量傳輸導體母線關鍵部位的溫度實時監(jiān)測系統(tǒng):對母線關鍵部位進行溫度測量,可在母線直身段、連接頭、彎頭等部位布置測溫點,對母線槽內母排溫度進行實時監(jiān)控、高溫預警及報警,預警值及報警值均可設置,以實現全方位參數監(jiān)控,提升供電可靠性。

母線測溫監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 母線測溫監(jiān)控系統(tǒng)

5.3 檔案安全監(jiān)控措施的設計亮點

安防系統(tǒng)采用集成式管理系統(tǒng),配置多媒體綜合集成管理平臺。安全技術防范系統(tǒng)的監(jiān)控應能適應重要檔案存儲、陳列設計、布展功能調整的需要。藏品庫區(qū)、陳列展覽區(qū)、藏品技術區(qū)應設置出入口控制系統(tǒng),業(yè)務與研究用房、行政管理用房、強電間、弱電間設置出入口控制系統(tǒng);并在主入口處設置防爆安檢和體溫探測裝置。除上述設置外,針對檔案館的特點,擬在進入檔案區(qū)域的所有出入口增設人臉識別攝像機,確保檔案館的更加安全。

(1) 檔案區(qū)入口設置人臉識別攝像機為管理員提供預警工具。

(2) 識別未經授權人員,詢問并進行引導,為檔案館帶來安全、有序的管理。

(3) 針對園區(qū)外部安全,除物理隔離與布局安全外,在園區(qū)設置物理隔離的區(qū)域設置電動升降防撞柱,區(qū)分外部臨停區(qū)域與內部禁行區(qū),加強車輛管控和侵入管控。

5.4 漏水檢測系統(tǒng)

一般考慮在檔案區(qū)域設置漏水檢測系統(tǒng):檔案庫房區(qū)域的恒溫、恒濕機房,頂層頂面區(qū)域,屋頂水箱間。

漏水檢測系統(tǒng)示意圖如圖5所示。

圖5 漏水檢測系統(tǒng)示意圖

5.5 基于BIM的運維管理系統(tǒng)

檔案館機電系統(tǒng)復雜,具有以下特點:建筑設備數量和種類繁多;采用多種基于數據化和信息化的創(chuàng)新性技術,并將其應用到施工操作和管理中去,使得施工階段可以與運管階段聯通,實現建筑技術的效用延伸,提升整個建筑生命周期的運管效用,降低建筑的全壽命周期成本?；贕IS+BIM融合可視化管理系統(tǒng),引入“一張圖”的概念,通過3D可視圖一覽整個項目所有情況,集監(jiān)測、控制、維護、管理功能于一體,實現對整個項目的實時控制管理。平臺基于項目的信息化應用及控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成和功能對接,基于3D可視化的電子地圖對項目內部的設備設施進行控制和管理,并與電子地圖地理坐標進行相互關聯,達到綜合管理和集中控制的目的。且平臺具有極強的可擴展性。平臺可以實現以下功能:信息化控制應用可視化集成(含智能化部分子系統(tǒng));設備狀態(tài)自動巡檢,故障報警;所有資源一張圖顯示,支持多種應用數據疊加;對接項目營銷、管理、服務模塊;應急預案管理等。

基于BIM的運維管控系統(tǒng)界面如圖6所示。

圖6 基于BIM的運維管控系統(tǒng)界面

5.6 特級檔案館的智慧應急管理系統(tǒng)

特級檔案館由于其特定的重要性要求,對于天氣、消防等突發(fā)情況,應設置應急管理系統(tǒng),需要對各種突發(fā)情況設置預案和應急處理措施。

(1) 應能實時獲取當地氣象部門的天氣信息,相關重要天氣變化應實時接入系統(tǒng),并對相關天氣變化有應對預案。

(2) 檔案館內的火災自動報警系統(tǒng)和安防系統(tǒng)的信號應實時接入系統(tǒng),并對相關報警信息設置預案。

(3) 應急管理系統(tǒng)設計應具有日常工作管理、預案管理、預警管理、應急值班、應急資源調配與監(jiān)控、輔助應急指揮、預測預警等功能。

6 結 語

本文介紹了特級檔案館電氣和智能化設計和施工配合中的一些經驗。檔案館作為珍貴歷史資料的重要保存場所,其機電設計是一個巨大而復雜的系統(tǒng),只有詳細了解了整個系統(tǒng),才能更好完成檔案館的電氣設計要求和現代檔案館建設的要求。