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现代大型图书馆的电气设计

图书馆是兼具藏书、阅览、查询、学术交流及公共服务等多种功能的公共建筑。随着信息技术的不断发展,21世纪的图书馆更具有信息化、数字化的时代特点。大型图书馆的电气设计内容通常包括变配电系统、动力及照明低压配电系统、智能照明系统、电力监控系统、防雷及接地系统、剩余电流火灾报警系统及用电安全措施。弱电部分的设计内容包括通信及网络综合布线系统、有线电视系统、安防门禁系统、公共广播系统、消防报警和联动控制系统以及楼宇自控系统。

图书馆的电气设计系统较多,本文从供配电系统的特点、照明设计的特殊性、电气消防与安防设计的特点、通信及网络综合布线系统的特点及楼宇自控系统的特点等几个方面进行分析说明。

1、供配电系统设计

1.1负荷等级

根据JGJ38—1999《图书馆设计规范》的要求,藏书超过100万册的图书馆负荷等级为一级,电子査询部分为特别重要的用电负荷。因此,图—36—
书馆的消防用电设备,如消防控制中心、保安监控中心、应急照明、消防用排烟风机、正压风机、消防水栗、消防电梯均为一级负荷。图书馆内的网络中心为一级负荷。一级负荷的供电要求需两路独立电源供电,且要求末端切换,因此自变配电室馈出的放射式配电回路较多。设计中需注意小容量配电回路的导线截面应满足电缆热稳定校验的要求。1.2容量估算

20世纪90年代以前的图书馆用电负荷较少,主要以藏书阅览为主,另配有少量的电子查询计算机,其余的全是照明负荷。因此单位用电负荷一般都很小。

现代图书馆与过去的图书馆相比,不但增加了大量空调负荷,而且由于信息化、数字化的需求,馆内有电子阅览室、多媒体阅览室、电子查询等,计算机负荷较为集中,其余大部分区域为照明负荷。综合比较,图书馆的用电负荷指标与一般的办公建筑相当,略微偏小。根据以往的工程经验,图书馆的用电负荷指标按80VA/m2为宜。1.3配电系统

藏书100万册以上的图书馆由于具有大量的一级负荷、二级负荷,因此通常有两种配电方式。

一种是选用两台容量较大的变压器供电。两台变压器同时运行,互为备用,两段低压母线为单母线分段,中间设联络开关。大容量的空调负荷应均匀分布在两段母线上,以利于变压器的经济运行。另一种是选用3台变压器,其中两台为馆内照明及动力负荷供电,第三台专供馆内空调负荷,在过渡季节停止运行,以利于节能降耗。在设计过程中,应按照工程的实际情况来选择配电系统的配电方式。

1.4线缆敷设

图书馆内的线缆敷设通常采用沿封闭式防火桥架在吊顶内明敷并穿钢管在墙内、柱内暗敷的方式。电子阅览室、多媒体阅览室内的线缆敷设可以采用在架空地板内沿金属线槽敷设;也可以考虑由建筑专业预留150~200mm厚的地面垫层,在垫层上做地面电缆沟加钢盖板的形式。电子査询部分的电源线和网络线较为密集,敷设时常采用组合式地面线槽、地面出线箱及地面插座。总之,应结合实际情况采用经济、耐用的方案。

1.5谐波抑制

电子查询部分作为特级负荷,不仅需要两路独立电源、供电末端自动切换,还要设立UPS电源方能满足要求。通常全馆内的电子查询有集中查询和分散查询两种方式,查询计算机的数量根据馆内人流量来确定。10〇〇〇~20000m2的图书馆大约需要设置60~80台查询计算机,20000〜40000m2大约需要设置80~120台査询计算机。UPS电源宜集中设置,分散配电。

由于图书馆计算机负荷较多、较大,特别是电子査询部分的计算机较为集中,因此产生的谐波电流也较为严重。需要采用相应措施来抑制谐波的影响,例如将三相负荷尽量平衡,将电源线中的中性线加大截面,加装有源滤波器等。另外,为监测谐波电流的影响,在电子查询部分的配电主回路上宜加装防止剩余电流火灾报警的测温线圈。

2、照明设计

图书馆的照明设计在满足GB50034—2004《建筑照明设计标准》中的照度标准要求和在功率密度值指标的前提下,还要考虑到图书馆照明的特殊性。

现代图书馆的阅览室目前多为藏阅合一型,图书为开架阅览。书架与阅览桌同室布置,阅览桌靠窗一侧,书架设在另一侧。这种布置方式对照明设计提出如下要求。

(1)照度同室分区考虑。阅览区主要考虑水平照度,而书架区主要考虑垂直照度。阅览区的水平照度按规范要求是在距地0.75m2的水平面为300lx,书架的垂直照度要求是距地面0.25m髙度为50lx。灯具布置应结合书架及阅览桌的摆放,充分利用灯具的水平照度或垂直照度,如图1所示。
现代大型图书馆的电气设计
(2)选用的光源,其色温和显色性应满足视觉舒适性的要求。根据《建筑照明设计标准》的要求,图书馆阅览室的光源色温为3300~5300K,光源的显色指数(此)不小于80。因此,图书馆的照明光源应以三基色日光灯为主。

(3)房间面积大,要求照明的均匀度较高。灯具宜选用配光曲线为蝙蝠翼的照明灯具。布灯方式主要以均匀布置为主。可选择的照明方案很多,可采用带格栅的三基色高效节能荧光灯均匀布置。格栅灯具虽然发光效率较高,但对眩光的限制仍有不足,因此也可以利用PS板光带均匀布置,或者可以采用漫反射形式的照明灯具。这种方案建筑专业需配合吊顶的材质。经考察,国外的图书馆大多采用漫反射灯具与PS板光带结合的照明方式。

图书馆的阅览和大型公共空间(例如借阅大厅、大阅览室、报告厅、电子阅览室、休息区等)照明控制应做到方便、合理、经济、节能。通常采用智能照明控制系统。

所谓智能照明控制系统,是一种利用总线控制技术的集散控制系统。它的组成通常包括控制管理主机、装于照明配电箱内的智能继电器、通信总线、现场总线制控制开关及操作软件。在实际使用中应选择与照明回路相配合的智能继电器,主要考虑智能继电器的接点容量和回路数量。另外,智能照明控制系统的设计还应考虑节能的要求,在图书馆内设置照度传感器与移动探测器来控制相关区域照明灯具的开启和关闭。

3、电气消防与安防设计

图书馆是人员密集场所,其书库内书籍又是易燃物品,因此火灾报警系统显得尤为重要。要求按照一级保护对象来实施整体保护,做到疏而不漏,又要求做到技术手段先进,行之有效。这里通常要用到感烟、感温探测器及红外对射探测器,有些高大空间还要采用配合消防水炮动作的光截面探测器和红外微波双签探测器。

对于网络中心机房、珍本/善本库房等重点部位,采用固定式气体灭火系统,报警探测器可以选用早期空气采样探测器。电缆桥架内还可以敷设缆式线型探测器,以监测电缆的温升,预防火灾的发生。总之,消防报警系统必须做到可靠性高、报—38—
警准确。

图书馆的又一防范措施是保安监控系统,为防止图书馆内的藏书损坏或丢失,通常采用监视摄像头作为有效手段,并配合磁感应器来保护馆内的藏书。摄像头的布置应尽量不留死角,既要监视藏书区域,又要监视阅览区域。

馆内的重要房间及工作人员出入口和办公用房应设门禁系统。作为消防疏散用的楼梯间防火门应安装推闩式外开门,并且与消防报警系统联动,在平时正常使用时如有人推动,应能报警并起到门禁的作用,在火灾发生或紧急状态时门禁系统应能自动失效,保证人员的安全疏散。图书馆内的珍本、善本库房应作为二级风险防范单位来设置防盗措施,通常采用两种以上的防盗手段,如红外微波双签报警探测器和监视摄像头相结合的方式。

4、通信及网络综合布线系统设计

通信及网络综合布线系统是电子信息化图书馆的重要组成部分。网络系统分为有线网络和无线网络。馆内的网络水平分支线缆在经济、合理的条件下可以采用超五类或六类非屏蔽双绞线。

现代图书馆具有交流、休闲、聚会的功能,通常在馆内的公共休息区和交流区及阅览区设置一定数量的无线网络接入点来满足人们对无线网络的使用要求。

除电子阅览室以外的其他阅览室,应尽可能多布置有线网口,藏书区也应布置网络插座,以便读者或工作人员作电子查询用。图书馆的网络中心机房应考虑日后发展需要,留出足够的面积,其中,电源室及网络管理人员用房应单独分隔。ups电源室、网络设备间应设置专用空调系统,保持室内环境温度,满足设备要求。

5、楼宇自控系统设计

图书馆内的用电设备较多,特别是送排风机设备及制冷主机、空调附泵等。为了达到节能、经济运行及人员操作简便的目的,现代大型图书馆应具备楼宇自控系统,包括电气设备的远程控制及运行状态的监视、电力系统的监视以及对智能照明控制系统进行集成管理。楼宇自控系统采用集散式控制系统,系统组成包括主控制器、现场控制器、相配套的探测器及执行器、通信总线、管理软件和电脑终端。楼宇自控系统在很多图书馆的多年运行过程中,起到了很大的节能作用,带来了较好的经济效益。

6、结语

图书馆建筑是人们生活中不可缺少的公共活动场所,代表着一个地区的文化水平和现代化程度。因此,应根据图书馆的电气设计特点,并结合工程的实际情况,做到电气设计方案合理、技术先
进可靠,以达到经济实用、节能运行的效果。


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