藏书楼修复电气设计分析论文

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摘要：在对保护性建筑认识的基础上，以上海市徐家汇藏书楼为例介绍了保护性建筑修复工程电气设计的特点以及主要情况。

关键词：修复工程电气设计

1对保护性建筑的一些认识

20世纪90年代以来，随着房地产市场的兴起，各地旧城区改造掀起一波又一波热潮。其中不少地方采取“全拆全建”、“整旧如新”的改造方式，使一批历史街区和优秀历史建筑遭到破坏。近代上海的开埠已经有一百多年的历史，百余年来建造在这里的高楼大厦、亭台楼阁、园林场馆，有的巍峨魁伟，有的精致秀丽，有的典雅古朴，上海被称为“万国建筑博览会”是当之无愧的。至于与历史事件和历史名人有关的建筑更是不计其数，它们代表着各个年代的上海城市历史文化，有的是无价之宝。在描写上世纪30年代的一些小说以及影视剧中，往往会把上海外滩的海关钟声、国际饭店的雄姿、百乐门舞厅闪烁的霓虹灯等作为烘托历史故事的背景。这些已在一些国人心中埋下深深的印象，这就是历史文化的重要价值。

今天人们已经认识到：每一座城市都有属于她的独特的建筑，这是城市创造力和城市精神的表现。这些代表历史文化的建筑物，不但显现城市文化的深度，体现城市特有的个性魅力，而且还能提升这座城市的神韵和光彩，是其它事物和新的建筑无法替代的。所以，如果无视城市历史文化遗产的重要价值，在城市建设和改造中，简单地推倒了事，把历史的“文脉”切断，那会造成无法弥补的损失。现在各级政府和部门已加大了对保护性建筑的保护力度，《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》于2003年1月1日的实施，更是让许多人为之振奋。

近年来，笔者有机会先后参加了对上海的中共一大会址、百乐门舞厅、徐家汇藏书楼、国泰电影院等保护性建筑修复工程的电气设计。现以徐家汇藏书楼为例，谈谈笔者对保护性建筑修复工程电气设计的粗浅体会。

2工程概况

徐家汇藏书楼原系徐家汇天主堂藏书楼，是上海著名近代保护性建筑。包括两幢楼，均为砖木结构，始建于1867至1896年间。一幢为四层西式神甫楼，另一幢为两层外国传教士的藏经楼，重重叠叠的书架、栏杆、楼梯布局，是当年参照梵蒂冈图书馆书房的样式建造的。它汇集了原徐家汇天主堂藏书楼、亚洲文会图书馆、上海租界工部局图书馆等宗教和文化机构的32万册旧外文文献，其中1515年至1800年初欧洲出版的西文珍本计1800种二千余册，另有92种绝大部分都是在上海出版的外文报纸等等。其内容涉及哲学、宗教、文学、艺术、历史、地理、法学、数学、天文学等各门学科；其语种包括拉丁语、法语、英语、西班牙语、德语、日语、俄语等20种语言；其珍贵的版本价值、史料价值和学术价值体现了馆藏旧外文文献资源的丰富内涵。它们是研究中西关系史、中西文化交流史、欧美汉学等的珍贵史料。保护这些书籍先得保护书库。

目前人们对保护性建筑通常采取三种保护方式：一是完全保护型，即开展文物式原汁原味的保留；二是局部保护型，即在保留建筑外貌的基础上对结构和功能进行改造；三是风貌保护型，即保留原规划布局、建筑语言符号和绿化环境，采用现代科技手段进行更新改造。徐家汇藏书楼则是根据上海市委市府提出的“整旧如旧，恢复原貌”的要求，进行修复改造。

3徐家汇藏书楼修复工程电气设计特点

保护性建筑的建造年代悠远，其电气部分大多是：用电负荷单一(原仅供照明)，等级较低，用电量小(如徐家汇藏书楼修复前用电量仅40kW左右)，低压(220／380V)单电源引入；无专用配电间或配电间狭小；接地系统简单，仅在进户处作独立接地；电气线路年久失修，长期高密度超负荷使用，系统混乱；弱电部分仅有电话。

实施修复时，为满足文物保管与修复、科学研究、陈列展览等三大功能的需要并实现计算机网络与信息管理、消防与安防技术，建筑形体的展示与艺术勾勒，而需给陈旧的楼房添加现代化设备并健全功能。主要包括：消防系统(消火栓和预作用喷淋系统、火灾自动报警和消防联动控制)、通信、计算机网络、安全防范、应急照明和泛光照明、空调等。上述系统和设备的增加，必然提高了建筑的用电负荷等级，并需配置相应的功能房。为遵循

“整旧如旧”的原则，电气专用房间的增设、电气线路的敷设方式和走向等，在满足现行相关规范的前提下，因地制宜，尽量做到不破坏原有建筑的结构，又不影响其使用功能。

4供配电

4.1用电负荷

随着藏书楼消防、安防等现代化功能的注入，用电负荷的级别有了提升。修复工程中新增的应急照明、消防、安防等按规范要求属二级负荷，其余则为三级负荷。空调功能的增加，使用电负荷大增，总计算有功功率达280kW。受总平面的限制，五位置安放将整个建筑作为一个整体进行控制的集中空调系统的室外机组，而采用了可“见缝插针”相对分散布置的多联分体空调系统，使安装空间减少达50％，能耗降低。即便如此空调用电负荷仍占了整个用电负荷的49％，约为照明负荷的1．6倍。而二级负荷占整个用电负荷的24％。

4．2供配电系统

根据上海市《低压用户电气装置规程》(DGJ08—100-2003)修复后的藏书楼用电负荷已超过200kW，必须设置用户变压器，为此引入lOkV电源一路并选用10／0．4kV、400kV·A变压器一台(负荷率为0．7)，供常用；另引入220／380V低压独立电源一路(容量65kW)作为备用。低压系统的接地采用TN—S型式。建筑内的工作照明、应急照明和空调采用树干式分层配电，既便于发生火灾时非消防电源的自动切断，又方便正常运行操作和检修；消防、安防和计算机网络等采用放射式配电，双电源末端切换。

4．3变配电间

利用建筑底层原杂房和部分走道改造为变配电间，把高压柜(真空开关)、带防护罩的干式变压器和抽屉式低压柜合置在同一间内。地坪重做架空楼板，并增设总等电位联结。采用下进上出的走线方式，柜下设电缆沟、顶板下吊电缆桥架。变配电间布置见图2。

5照明

修复工程电气设计将照明分为工作照明、应急照明、安防照明和景观(泛光)照明。

展室、文保研究室和修复室的工作照明要求较高，所以选用的光源色温小于3300K，显色指数Ra大于80，无眩光。为保护馆藏经书文物(有些是百余年前出版的羊皮书)不受紫外线的辐射损伤，设计选用了欧司朗的L36W型低紫外线荧光灯管作为书库内书架上的照明光源，并配以飞利浦灯具的特殊过滤遮光罩，以吸收紫外线而使光源产生的紫外线辐射伤害降到最低限度。

该修复工程的应急照明主要设在消防控制与安保监控室、疏散走道、公共阅览室、变配电间、消防泵房等处，是在正常照明失效时，为继续工作(暂时继续工作)而设的备用照明；以及在火灾的情况下，用以确保安全出口通道能被有效辨认，使人们能从室内安全撤离至室外(或某一安全地区)，而在疏散走道和公共出口等处设置的疏散照明。应急照明采用了以电网引来有效独立电源作为后备交流应急电源的集中供电式系统，其供电容量、供电时间和转换时间均能满足要求，但在重大灾害时，其供电可靠性可能受到破坏，失去应急照明供电的作用。为此，对特别重要场所如消防控制与安保监控室、公共阅览室、变配电间、消防泵房的备用照明和疏散照明灯具，另加带蓄电池并采用三线式配线，以使蓄电池处于常充电状态。

本工程中，安保照明实际为应急照明的一部分。由于安保摄像机的灵敏度与被摄目标的照度密切相关，不同灵敏度的摄像机所需的入射光通量是不同的。《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198—94)规定，监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。本工程中安保系统选用最低照度为1lx的高灵敏度彩色摄像机，参照《涉外建设项目安保电视系统设计规范》(DBJ08—16—99)，其被摄目标的环境照度宜为30lx。为使夜间能有效地对藏书楼进行监控，在层应急照明配电箱另设与安保系统联动的开关，一旦防盗报警系统接收到入侵信号，将由安保控制室手动或自动直接开启安装有摄像机的走道、展厅、书库等处的相应应急照明灯，以保证摄像机清晰工作的足够照度。

泛光照明的设置是为充分表现藏书楼的整体建筑形象和艺术内涵，使其立面有比较均匀的照度、适当的阴影和亮度对比。设计确定沿街面为主要观察点，将泛光照明灯具离开建筑物一定的距离设置，采用同一方向照射，突出重点区域，从而达到了较佳的效果。

6火灾自动报警与消防联动控制系统

修复工程增加的主要功能之一是消防，设计考虑了使修复后的建筑能满足现行的有关消防规范和规定，同时结合原有建筑(结构)的实际情况使之可行，而设置了消防泵及消火栓系统、预作用喷淋系统、火灾自动报警与消防联动控制系统。消防水泵房设置于建筑的半地下室，而在建筑的底层专辟一间有直通室外出口的消防控制室，并兼作安防和网络控制室。

为节省安装位置和空间，火灾自动报警与消防联动控制系统采用壁挂式主机，设有一个回路，实际使用地址总数为96个(其中智能型感烟探测器57个，地址编码器11个，带地址手动按钮11个，控制模块15块，警铃模块2块)，并设有消防紧急电话。当确认火灾报警时，开启相关层警铃，消防广播；当喷头动作时，水流开关和预作用阀动作，由主机启动喷淋泵；当消火栓按钮动作时，消防泵直接启动，主机接收消火栓按钮动作信号；在以上设备动作的同时，由主机切断非消防电源，而设备动作的状态信号由主机接收、显示并打印。

7安全防范系统

根据《文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定》(GA27-92)，徐家汇藏书楼修复工程安全技术防范系统按一级风险等级的保护要求进行设计，包括防盗巡更报警子系统、电视监控子系统和门禁管理子系统。白天以电视监控为主，对出入口、通道、展示厅、书库进行监视与计算机数字录像，并对进出重要书库的人员实现出入权限控制及出入信息记录；夜间以防盗报警为主，通过周界、书库窗户、出入口通道、展示厅、藏书库进行层层设防。同时要求值班人员定时定点对藏书楼周界进行巡逻，检查围墙、窗户、大门等有无异常情况。

7．1防盗巡更报警系统

防盗巡更报警系统是整个安防系统的核心，设有主控计算机一台，为避免现场大量的管线敷设，主机采用总线通讯方式，通过总线扩展模块接受现场报警点信号。系统由编程器1个、8防区总线扩展模块6块、2防区总线扩展模块2块、通信接口模块1块、数字量输出控制模块1块、系统打印机1台等构成。一旦报警，立即通过计算机CRT(图形显示技术)显示报警区域电子地图，该电子地图上的报警点由正常状态转变为红色闪烁，同时在信息窗口实时显示报警点位代号、报警区域名称及相应的处警预案。系统的联动控制是警后自动化处理功能的重要方面，通过串行通讯口由计算机直接控制数字量受控点。前端防盗探测器的防范配置是：围墙上设置7对主动红外探测器(采用双光束检知方式，适合在雨、雾、雪天等恶劣环境下使用)，形成一道周界报警；内部主要通道、展厅、书库设置墙装双鉴探测器(带下视防潜行功能)23个与被动红外探测器(长距离，防尘、防虫密封，温度补偿)4个；一层、二层的书库窗户设置42个帘幕式探测器。巡更系统集成在防盗报警系统中，共设置8个巡更点，可任意设置巡更路线、巡更时间、巡更内容、巡更人员。

7．2电视监控系统

电视监控系统是日常管理与观察整个藏书楼运行状态的有效手段，更是报警以后现场发生情况取证的重要依据之一。由前端摄像机16台(其中彩色15台)、矩阵切换主机、计算机数字硬盘录像、监视器显示切换四部分组成。为在夜间能有效地对藏书楼进行监控，将在安装有摄像机的通道、展厅、周界围墙等场所的照明与监控系统联动，在控制室值班员能手动或自动进行控制。一旦防盗报警系统接收到入侵信号，电视监控系统自动切换现场画面至指定监视器，并触发录像机进行报警实时录像。前端防盗探测器为直流12V，摄像机为交流24V，每层配置1个3A、12V、DC开关电源与1个3A、24V、AC的变压器。

7．3门禁管理系统

在藏经楼书库门及神甫楼二、三、四层书库门等6处，配置了非接触卡IC“一卡通”门禁管理系统。可根据管理的需要自由设置人员出入的区域与时间，能自动识别、判断、读写、记录出入人员的信息。当有非法闯入、门锁或感应器被破坏等情况出现时，系统会发出异常报警信息。考虑到门禁系统的工作电流较大，线路损耗较大，设计强电220V至每个门禁控制箱，每个门禁配1台开关电源，其输出电压为12V(3A)。

为提高整个安全防范系统的安全性和可靠性，控制室内设置在线220VUPS不间断电源1台，保证整个安防系统连续60分钟以上的供电，防盗巡更报警部分单独供电可连续工作24小时以上。

该修复工程中尚包括计算机网络、电话和有线电视系统。集中了交换设备和配线架的计算机网络柜，合置于消防、安保控制室内。计算机网络信息点的位置，特别考虑原有建筑和整排书架及家具等的布置，并与强电插座相对应。对较大空间布置的目录兼展示厅，则配置无线发射的网络信息点，从而避免了地面走线槽和地插座的设置。其余电话、有线电视系统均属常规设计，限于篇幅此处不赘述。

8其它

a．由于功能的增加使各类强、弱电线路大量增加，合理的走向及敷设方式对保护性建筑而言就，显得格外重要。该项目中电气设计把强、弱电干线金属线槽分布在走道两侧的吊顶里，支线及回路线则穿钢管埋墙暗敷，以尽量减少相互间的干扰。

b．用于消防、应急照明等二级负荷的线路均按规范规定采用耐火电线电缆，成束敷设在线槽里的电线也采用阻燃型。

c．修复工程中增设的消防泵房安置在半地下室，其顶板为木结构，净高2．2m。设计除将木结构顶板全部按防火要求涂刷防火涂料外，另在电气盒、箱、柜的上方顶板部位加装防火板。

d．感烟探测器、监控摄像机、电源插座、网络与电话插座等的布置，除必须满足防火规范、监控和使用部位的要求外，尚需合理定位，并根据现场的实际情况作调整，以尽量保持建筑(天花板等)的原貌。