曹方瑩, 曹承屬, 宋大偉

(中建八局設(shè)計管理總院, 上海 200135)

0 引 言

當(dāng)前體育發(fā)展趨于國際化和大眾化,各個國家、地方舉辦體育賽事的數(shù)量日益增多,規(guī)模日益增大。隨之而來的是大量體育建筑的建設(shè),大型比賽場館在賽后的運(yùn)營管理上顯現(xiàn)出諸多問題,因此需綜合考慮體育場館賽時賽后的各類情況,進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的意義重大。

1 項(xiàng)目概況

洛陽奧林匹克中心項(xiàng)目一期,位于洛陽市伊濱經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),司馬光路與龍顧路,玉溪西街與光武大道之間,總建筑面積約17.5萬m2,含體育場、游泳館、室內(nèi)田徑訓(xùn)練館。其中體育場、游泳館為甲級體育場館。體育場建筑面積約11.9萬m2,建筑高度52.4 m,地上6層,固定坐席5萬座。游泳館建筑面積4.96萬m2,建筑高度36.6m,主體1層,局部3層,地下1層,坐席2 000座。室內(nèi)田徑訓(xùn)練館建筑面積6 506.32 m2,建筑高度19.15 m,主體1層,局部2層,為訓(xùn)練用場館。

項(xiàng)目可承辦地區(qū)性及全國性單項(xiàng)比賽;可舉辦音樂會、演唱會等各種類型的演藝活動;滿足會展以及全民健身使用需求。

2 體育建筑供電特征

體育建筑功能除供體育競技、體育鍛煉等活動使用,還包括演藝娛樂、集會、展覽、商業(yè)餐飲等方面。因此體育建筑供電方案設(shè)計在滿足體育比賽要求的同時,還應(yīng)綜合考慮體育場館的多功能利用,主要有以下幾個特征。

(1) 系統(tǒng)性:系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)基于業(yè)態(tài)和運(yùn)營考慮;根據(jù)場館、商業(yè)等不同業(yè)態(tài)和運(yùn)營設(shè)置相對獨(dú)立的系統(tǒng)。

(2) 可靠性:特、甲級體育建筑應(yīng)確保重大體育賽事及活動的供電可靠性(如比賽場地照明、擴(kuò)聲系統(tǒng)、計時計分裝置、燈光控制室、場地大屏、新聞攝影、電視轉(zhuǎn)播及裁判員和運(yùn)動員生活區(qū)熱水用電等);消防、應(yīng)急照明、安防系統(tǒng)的供電可靠性。

(3) 前瞻性:除服務(wù)于體育競技專用設(shè)施用電容量外,基于運(yùn)維角度下,用于廣告、項(xiàng)目展示等LED屏容量;多功能活動、演藝、展覽等用途的用電容量;用于全民健身、餐飲、購物等商業(yè)類用電容量,在用電容量上均應(yīng)有所預(yù)判,預(yù)留發(fā)展前景。

(4) 靈活性:通過合理的機(jī)房布置、布線系統(tǒng)和配電系統(tǒng),能保證舉辦不同活動都能有效地組織和調(diào)度供電能力,實(shí)現(xiàn)一館多用的建筑特點(diǎn)。

(5) 經(jīng)濟(jì)性:特、甲級體育建筑大量負(fù)荷只在比賽、演出時使用;大型演出、運(yùn)動會開/閉幕式有大量的臨時性用電需求;大型賽事及大型活動頻率不高等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)對建設(shè)初投資、運(yùn)行能耗、運(yùn)行維護(hù)等費(fèi)用有巨大影響,需相對平衡。

(6) 綠色節(jié)能:采用高效率、低能耗的節(jié)能產(chǎn)品,如綠色節(jié)能變壓器、大功率LED燈、導(dǎo)光管技術(shù)的應(yīng)用、諧波治理等,以及新能源的利用,以此降低體育建筑綜合能耗,節(jié)約能源。

(7) 智慧化:智慧化是當(dāng)前變配電系統(tǒng)的發(fā)展方向,將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能深度融合,實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控、故障預(yù)警,達(dá)到安全、高效、智慧、協(xié)同的效果。

3 主要功能區(qū)負(fù)荷指標(biāo)、負(fù)荷容量

3.1 主要功能區(qū)負(fù)荷指標(biāo)

洛陽奧體匹克中心主要建筑功能及商業(yè)業(yè)態(tài)用電指標(biāo)如表1所示。

表1 洛陽奧體匹克中心主要建筑功能及商業(yè)業(yè)態(tài)用電指標(biāo)

3.2 負(fù)荷分級及容量統(tǒng)計

該項(xiàng)目體育場、游泳館為甲級體育場館,根據(jù)JGJ 354—2014《體育建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[1]和GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[2]中相關(guān)規(guī)定確定各用電設(shè)備負(fù)荷等級。體育場主要負(fù)荷分級及容量如表2所示。游泳館主要負(fù)荷分級及容量如表3所示。

表2 體育場主要負(fù)荷分級及容量

表3 游泳館主要負(fù)荷分級及容量

主要功能區(qū)域負(fù)荷指標(biāo)的確定均通過多方了解溝通,科學(xué)商定。例如:原體育場、游泳館場地照明初步設(shè)計階段預(yù)留電量分別為1 600 kW、300 kW,采用傳統(tǒng)大功率金鹵燈。后通過對LED專業(yè)體育場燈具進(jìn)行深入研究,了解到體育照明大功率LED燈可以瞬時開關(guān)和調(diào)光,結(jié)合智能控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)各種照明場景及瞬時切換,滿足不同賽事及文藝演出的需求,并無需增加和調(diào)整燈具位置。同時燈具的性能、光源壽命、功率效率均優(yōu)于傳統(tǒng)金鹵燈。因此最終施工圖階段,將場地照明電量調(diào)整為1 200 kW和200 kW,大幅減少了場地照明設(shè)備容量預(yù)留。

原體育場場地及看臺廣告容量分別于兩處集中預(yù)留,每處預(yù)留電量為250 kW;后經(jīng)過多次與業(yè)主進(jìn)行溝通商量,對商業(yè)發(fā)展進(jìn)行預(yù)判,最終將場地及看臺廣告用電容量均勻分布于體育場四處,每處電量為125 kW。

3.3 供配電系統(tǒng)

體育建筑的參數(shù)指標(biāo)綜合、供配電系統(tǒng)、能源管控以及機(jī)房設(shè)置之間是相互聯(lián)系、相互影響。各項(xiàng)用電指標(biāo)也非簡單的各功能用電指標(biāo)的累加。本項(xiàng)目主要遵循以下幾個原則:

(1) 將比賽用電、空調(diào)負(fù)荷用電、商業(yè)用電和其他負(fù)荷用電分成幾大組別,根據(jù)各組別的負(fù)荷容量確定[3],將大容量冷凍站負(fù)荷采用獨(dú)立的變壓器組,以便適用季節(jié)性負(fù)荷的使用需求,節(jié)約能源。負(fù)荷計算時充分考慮同時使用可能性,控制變壓器安裝容量,充分利用變壓器帶載能力。

(2) 體育場館具有文藝演出的功能,因演出類負(fù)荷與體育工藝負(fù)荷不會同時使用,采用共用一組變壓器,按容量大者計算變壓器容量。另高壓供電系統(tǒng)中預(yù)留了2個高壓供電回路,為大型活動臨時租用箱變提供電源。

(3) 項(xiàng)目中體育場和游泳館為甲級體育建筑,根據(jù)JGJ 354—2014《體育建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定,重大賽事的電源保障系統(tǒng)采用臨時發(fā)電車、UPS等,在系統(tǒng)、土建條件中預(yù)留相應(yīng)的接口條件,采用租賃方式。

(4) 對于開/閉幕式場地及開/閉幕式用電不納入永久供電的系統(tǒng)中。

(5) 因設(shè)置多個變電所,采用智能電力監(jiān)控系統(tǒng),便于統(tǒng)一管理,保障供電用電系統(tǒng)的安全性。

該項(xiàng)目變配電系統(tǒng)設(shè)計方案為:采用兩路獨(dú)立的市政10 kV電源供電,平時常用,互為備用。10 kV高壓配電所設(shè)于體育場1F。受供電半徑限制及遠(yuǎn)距離末端負(fù)荷低壓出線開關(guān)靈敏度和線路電壓降的影響,共設(shè)置6個10/0.4 kV變電所及一個室外箱式變電站。另在體育場主體的4個變電所及游泳館變電所預(yù)留臨時柴油發(fā)電機(jī)接口,既可保證賽時用電的可靠,而在無比賽時不用,以節(jié)約能源。變電所設(shè)置位置、服務(wù)區(qū)域、裝機(jī)容量、單位負(fù)荷指標(biāo)及預(yù)留臨時柴油發(fā)電機(jī)容量如表4所示。

表4 變電所設(shè)置位置、服務(wù)區(qū)域、裝機(jī)容量、單位負(fù)荷指標(biāo)及預(yù)留臨時柴油發(fā)電機(jī)容量

變壓器總裝機(jī)容量為12 700 kVA。預(yù)留臨時柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)位,重大賽事時租用,分別帶50%場地照明及其他臨時性重要負(fù)荷,預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量為1 890 kW。

項(xiàng)目為響應(yīng)河南省公用和專用充電設(shè)施使用效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,提高新能源車充電保障能力,加入大型客車充電設(shè)施的設(shè)置。從充電設(shè)施使用的便利性及高效性出發(fā),將快慢充充電設(shè)施分開設(shè)置。于室外總體設(shè)置室外箱式變電站,專為大、小型客車快充設(shè)施提供電源;慢充充電設(shè)施均位于游泳館地下一層汽車庫內(nèi)。

4 結(jié) 語

體育建筑配電系統(tǒng)設(shè)計的安全性、可靠性、靈活性、前瞻性、綠色節(jié)能性以及智慧性應(yīng)受到社會各界的重視,在保障供電的安全可靠的同時,能提升能源利用效率,實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。