獨(dú)棟別墅電氣設(shè)計分析

侯冉冉（五洲工程設(shè)計研究院， 北京 100053）

1 獨(dú)棟別墅的定義及分類

1.1 獨(dú)棟別墅的定義

“別墅”這一名稱是舶來品?，F(xiàn)在常說的“別墅”，實際上涵蓋了國外的兩種物業(yè)類型：一種是House，另一種是Villa。House指“房子”、“住宅”；而Villa才是真正的“別墅”。根據(jù)國土資源部對別墅的定義：是指獨(dú)門獨(dú)戶獨(dú)院，2～3層樓形式，占地面積又相當(dāng)大，容積率又非常低。別墅是包括地下層在內(nèi)的最多三層的獨(dú)棟住宅形式，帶室內(nèi)車庫。像很多亞別墅、類別墅，如：四層獨(dú)立洋房、聯(lián)排排屋、雙拼排屋、疊加排屋都是高檔住宅，是House，而不是別墅。

獨(dú)棟別墅屬于私密性很強(qiáng)的獨(dú)立式住宅，具有悠久的歷史，也是別墅建筑的終極形式，其室內(nèi)室外都屬于獨(dú)立空間，房屋周圍通常具有綠地、庭院等附屬設(shè)施。現(xiàn)階段的別墅區(qū)通常有數(shù)十幢獨(dú)立別墅住宅，小區(qū)內(nèi)公共設(shè)施完備，有中心花園，水池綠地，還設(shè)有健身房、文化娛樂場所以及購物場所等。別墅（Villa）容積率一般不大于0.35。

本文中所提到的別墅特指獨(dú)棟別墅。

1.2 獨(dú)棟別墅的分類

通常是根據(jù)別墅的建筑形式或建筑風(fēng)格進(jìn)行分類。針對當(dāng)前國內(nèi)別墅產(chǎn)品的現(xiàn)狀，筆者根據(jù)別墅的不同用途又將其分為家用型別墅和商用型別墅兩類。

家用型別墅顧名思義是供私人居住、家庭使用的別墅。

商用型別墅一般為度假中心、會議中心、高檔會所等附設(shè)的以營業(yè)為目的的酒店式別墅。

這兩種別墅的共同點是：電氣設(shè)計相對普通住宅類建筑復(fù)雜，強(qiáng)弱電系統(tǒng)繁多，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通建筑。

這兩種別墅的不同點：家用型別墅的設(shè)計以私用性為出發(fā)點，按照住宅模式進(jìn)行設(shè)計；而商用型別墅設(shè)計在滿足顧客的需求之外，還應(yīng)注意其營業(yè)性公共建筑的特點。

2 別墅電氣設(shè)計的特點

別墅園區(qū)的特點是占地面積大、容積率低。別墅屬于高端消費(fèi)產(chǎn)品，以為顧客提供更高的生活品質(zhì)和享受為根本目的。別墅內(nèi)部用電設(shè)備較多，系統(tǒng)設(shè)置較為復(fù)雜。無論是用電負(fù)荷容量還是各類系統(tǒng)功能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通住宅的標(biāo)準(zhǔn)，對新產(chǎn)品和新技術(shù)的應(yīng)用也走在市場的前列。然而現(xiàn)行的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中對別墅設(shè)計并無明確規(guī)定，因此別墅電氣設(shè)計應(yīng)當(dāng)采取新的思路和方式來滿足其功能的需要。

3 別墅電氣設(shè)計遵循的原則

別墅電氣設(shè)施應(yīng)與別墅單體及其景觀協(xié)調(diào)一致。

別墅電氣設(shè)施宜選用高檔次產(chǎn)品，滿足用戶的高端生活要求，并保證其安全可靠性。

別墅電氣設(shè)計中應(yīng)重視人性化需要，注意合理設(shè)計布線管路及用電點的位置，既滿足裝修的需要，又可以提高其使用的舒適性。

4 別墅的電氣設(shè)計

4.1 別墅的負(fù)荷特點和供電方式

與普通住宅不同，家用型別墅常作為第二居所，并不一定常年有人居住，往往是周末或假期才有人居住，用電負(fù)荷隨時間的波動較大。而同樣大小的別墅由于居住人數(shù)的不同，其負(fù)荷表現(xiàn)也大為不同。商用型別墅也是在周末或假期使用率較高，與業(yè)主的管理方式關(guān)聯(lián)較大。

別墅區(qū)由于普遍離市區(qū)較遠(yuǎn)，一般較少采用市政集中供暖，同時為了防止冬季無人居住時采暖管道凍裂爆管的問題，通常采用中央空調(diào)，小區(qū)鍋爐房集中供暖的方式。

別墅之間一般空間較大，同時供電點之間較為分散。為了保證建筑和環(huán)境效果，別墅區(qū)供電電源經(jīng)常采用戶外箱式變電站，或依托會所、物業(yè)用房等公建設(shè)立高低壓配變電所。采用箱變時，應(yīng)盡量采用與環(huán)境協(xié)調(diào)的頂棚或柵欄對其封閉，并通過景觀對其掩飾，盡量弱化其存在感。

對于面積過大的小區(qū)，可設(shè)立多個分變電所，采用環(huán)網(wǎng)的形式將各變電所連接起來。

對于商用型別墅，其配電系統(tǒng)根據(jù)其經(jīng)營模式分為兩種情況。一種與家用型別墅相同，另外一種采用酒店式管理。對于采用酒店式管理的別墅應(yīng)注意其是否采用客房管理系統(tǒng)，如采用應(yīng)根據(jù)客房系統(tǒng)設(shè)計其配電系統(tǒng)。

4.2 別墅的負(fù)荷計算

由于別墅單體面積大，用電設(shè)備較多，使得別墅整體負(fù)荷較大，但同時又有些用電設(shè)備使用的幾率不高。根據(jù)建筑物面積大小需要系數(shù)通常為0.7～0.85之間。對于獨(dú)棟別墅，面積一般在300m2以上，一般為2～3層，每戶安裝容量一般為25～35kW，經(jīng)常采用戶式中央空調(diào)，建議采用三相供電。電能計量宜采用數(shù)碼式三相電度表。目前，設(shè)計規(guī)范和手冊對于別墅的單位面積負(fù)荷無明確的規(guī)定，通常取100W/m2計算。

4.3 別墅內(nèi)配電間的設(shè)置及吊頂內(nèi)布線的要求

別墅屬于高端消費(fèi)產(chǎn)品，其建筑內(nèi)部設(shè)置的照明動力等設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于普通住宅。在實際設(shè)計中，建筑師經(jīng)常忽略配電裝置的安裝位置及其布線路徑的需要，往往要求將配電箱嵌墻安裝或設(shè)置在一層的樓梯平臺下。由于出線回路較多，別墅配電箱通常尺寸較大，無法嵌墻暗裝，由配電箱穿管暗敷出線的方式也無法敷設(shè)。當(dāng)采用線槽或橋架的走線方式時，穿越樓梯平臺會對建筑效果產(chǎn)生破壞。因此，別墅應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置獨(dú)立的配電間，并在建筑設(shè)計中考慮其上下走線的通道。

由于別墅面積較大，供電回路較多，建筑面層的厚度經(jīng)常無法滿足室內(nèi)布線全部采用穿管暗敷的需要。當(dāng)采用局部線槽或橋架水平走線時，應(yīng)與建筑專業(yè)密切配合，對其吊頂內(nèi)用于走線的空間高度提出要求，以滿足布線需要。

4.4 別墅電氣動力設(shè)計

別墅配電箱內(nèi)進(jìn)線開關(guān)建議裝設(shè)漏電保護(hù)器，額定動作電流整定范圍在300mA。在用戶配電箱中裝設(shè)浪涌保護(hù)器做過電壓保護(hù)；在住宅配電箱插座回路裝設(shè)30mA漏電保護(hù)器，以切斷接地故障電流。

廚房插座、衛(wèi)生間插座、空調(diào)插座、一般插座應(yīng)分回路供電，預(yù)防由接地電弧引起的火災(zāi)。在布置插座時應(yīng)注意以下方面：插座安裝高度低于1.8m時應(yīng)采用安全型，在潮濕場所應(yīng)采用密閉式或保護(hù)性插座，安裝高度不低于1.5m；廚房插座距煤氣豎管，煤氣表0.3m以上；衛(wèi)生間內(nèi)任何開關(guān)和插座與成套淋浴間門口的距離不得小于0.6m。

別墅內(nèi)的房間面積較大，插座的布置在距離上不宜超過3.6m，這是考慮到家用電器自帶電源線不超過1.8m，這樣可以盡量避免使用插線板供電。

對于某些采用分體空調(diào)制冷，采用電暖氣采暖的別墅，考慮到空調(diào)與電暖氣不會同時使用，可將空調(diào)與電暖氣設(shè)置在同一回路，以節(jié)省出線。

當(dāng)別墅長期無人時，用戶往往在離開時切斷總電源。但別墅的消防、安防系統(tǒng)應(yīng)繼續(xù)工作，配電時應(yīng)注意將其設(shè)置為不受總電源控制。

現(xiàn)階段流行在浴室中安裝電視，根據(jù)規(guī)范要求：在2區(qū)內(nèi)只可裝設(shè)電熱水器和II類防電擊類別的照明器。因此，應(yīng)將電視裝于2區(qū)范圍外，同時應(yīng)采用浴室專用的防水型電視。

4.5 別墅電氣照明設(shè)計

別墅照明分室內(nèi)照明和室外照明兩部分。

1）室內(nèi)照明

別墅多為2～3層，每個房間的面積較大，照明種類及燈具數(shù)量遠(yuǎn)多于普通住宅，過去設(shè)計中常用的一室一燈的設(shè)計方法是不適用的。因此，首先應(yīng)根據(jù)房間功能參照相應(yīng)的照度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，同時根據(jù)具體的裝修照明方案劃分回路。如門廳、客廳、影音室、會客室及健身房等場所應(yīng)根據(jù)不同的照明效果對燈具劃分回路，對大容量的吊燈、花燈等根據(jù)容量單獨(dú)設(shè)置回路。照明回路應(yīng)盡量細(xì)分，回路數(shù)量一定要預(yù)留足夠。建議采用智能照明控制系統(tǒng)，以回路為單位對照明進(jìn)行控制。這樣不僅能實現(xiàn)燈光系統(tǒng)的調(diào)控，還可以依據(jù)實際需要預(yù)設(shè)照明場景，并針對時段、場所屬性、室內(nèi)外照度等因素對燈光進(jìn)行自動調(diào)整，從而有效地節(jié)省能源、提升室內(nèi)外環(huán)境品質(zhì)。

2）室外照明

別墅室外照明較為復(fù)雜，除庭院照明、道路照明外還經(jīng)常包括水景照明。道路照明可選用陶瓷金屬鹵化物燈，庭院照明選用小功率金屬鹵化物燈或其他高效顯色性的光源,通常采用乳白玻璃或磨砂玻璃燈具以減少眩光。水景燈一般可選用鹵鎢燈光源。鹵鎢燈具有良好的連續(xù)性光譜，燈光經(jīng)過水體反射或折射后具有強(qiáng)烈的藝術(shù)效果。燈具選用應(yīng)注意防水性能。水景燈對安全性要求較高，維護(hù)困難。近年來經(jīng)常采用光纖照明作為水景照明燈具。利用光纖作為傳輸介質(zhì)，在安全區(qū)域集中設(shè)置照明電氣部分，保障了人身安全。通過對發(fā)光點采取加裝彩色轉(zhuǎn)盤或濾光片等措施能夠隨意的改變光色，在方便安裝及控制的同時，還具有很好的節(jié)能效果。

4.6 別墅防雷設(shè)計

根據(jù)防雷規(guī)范中防雷等級的劃分，獨(dú)棟別墅通常達(dá)不到三類防雷建筑物的設(shè)計要求。而實際情況中，獨(dú)棟別墅經(jīng)常處于郊區(qū)、山區(qū)及河湖水邊等空曠地帶，遭受雷擊的概率還是較高的。因此建議按照三類防雷要求設(shè)置防直擊雷裝置。這里需要注意的是，有些防雷設(shè)計為了保證建筑物的立面效果，往往采用將避雷帶暗敷在結(jié)構(gòu)層內(nèi)的做法，筆者認(rèn)為這是不恰當(dāng)?shù)?。?dú)棟別墅，尤其是中式風(fēng)格的別墅，其屋面經(jīng)常采用琉璃瓦等屋面材料，當(dāng)發(fā)生雷擊時暗敷的避雷帶無法對其屋面表面進(jìn)行保護(hù)，可能造成屋面瓦片損壞，屋面擊穿漏水等情況。而被擊毀的瓦片有可能造成跌落傷人。因此，建議在雷擊多發(fā)地區(qū)的別墅屋面避雷帶應(yīng)盡量采用明敷。明敷避雷帶也可以通過工藝水平將避雷帶設(shè)置成景觀設(shè)計的一部分。

4.7 別墅的接地設(shè)計

別墅配電系統(tǒng)的接地形式一般采用TN-S或TN-C-S接地方式。各電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分應(yīng)接PE線，PE線或PEN線都與重復(fù)接地裝置連接。別墅接地通常采用聯(lián)合接地裝置。為防止不同類型接地的接地線之間的干擾與反擊，不同類型接地的接地線引至聯(lián)合接地裝置的接地點應(yīng)分開，間距應(yīng)不小于5m；當(dāng)受條件限制可適當(dāng)減少，但不應(yīng)小于3m。根據(jù)規(guī)范要求，聯(lián)合接地接地電阻應(yīng)小于1Ω。

等電位聯(lián)結(jié)是將各個外露可導(dǎo)電部分及裝置外導(dǎo)電部分的電位作實質(zhì)上相等的電氣連接。根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-95規(guī)定，在建筑物內(nèi)應(yīng)作總等電位聯(lián)結(jié)。故在別墅的電源進(jìn)線處設(shè)MEB端子排，并將PE、PEN干線；電氣裝置接地極的接地干線；建筑物內(nèi)的水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道；條件許可的建筑物金屬構(gòu)件等導(dǎo)電體宜在進(jìn)入建筑物處接向總等電位聯(lián)結(jié)端子。別墅衛(wèi)生間內(nèi)的洗浴設(shè)備較多，應(yīng)在衛(wèi)生間處作局部等電位聯(lián)結(jié)。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008的要求，衛(wèi)生間內(nèi)局部等電位聯(lián)結(jié)應(yīng)將0、1及2區(qū)內(nèi)所有外界可導(dǎo)電部分與位于這些區(qū)內(nèi)的外露可導(dǎo)電部分的保護(hù)導(dǎo)體連接起來。具體做法是：在衛(wèi)生間內(nèi)用不小于4mm2的銅芯線將各種金屬管道、金屬構(gòu)件（包括樓板中的鋼筋）以及進(jìn)入衛(wèi)生間內(nèi)的管線，連通至等電位聯(lián)結(jié)端子箱上。為便于更換導(dǎo)線，等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)線在暗敷時應(yīng)穿塑料管保護(hù)。等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)的各種金屬體與聯(lián)結(jié)箱內(nèi)端子排之間的電阻不應(yīng)大于5Ω。衛(wèi)生間內(nèi)的金屬管道的連接處導(dǎo)通不良時應(yīng)作跨接。對于塑料水管或包塑金屬管，等電位跨接線可接在自來水龍頭上；金屬水管的跨接線直接接在水管上。衛(wèi)生間內(nèi)的污水管宜與地漏的管子作等電位聯(lián)結(jié)。

室外照明裝置受外界及人為影響較大，應(yīng)具有較高的設(shè)備防護(hù)等級。室外燈具的基礎(chǔ)通常較小，做等電位聯(lián)結(jié)十分困難，除游泳池、噴泉等特殊危險場所外，一般不做等電位聯(lián)結(jié)，發(fā)生接地故障時危險性較大。當(dāng)采用TN系統(tǒng)供電時，由于所有燈具的金屬外殼都是通過PE線或PEN線互相連通的，當(dāng)某臺燈具發(fā)生接地故障時，其故障電壓可沿PE線或PEN線傳至其他燈具上。在戶外因無等電位聯(lián)結(jié)很易導(dǎo)致電擊危險，故不應(yīng)采用TN系統(tǒng)而應(yīng)采用TT接地系統(tǒng)。TT系統(tǒng)：電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點。TT系統(tǒng)適用于不附設(shè)變電所的建筑和場所的電氣裝置，尤其適用于無等電位聯(lián)結(jié)的戶外場所。為此需在戶外燈具處專門設(shè)置接地極引出單獨(dú)的PE線接燈具的金屬外殼，以避免由PE線引來別處的故障電壓。此時尚應(yīng)為電源線路裝設(shè)RCD作接地故障保護(hù)，額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA。

TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)相比造價較高，在實際應(yīng)用中景觀施工方為節(jié)省費(fèi)用常常不愿采用，這是不可取的?？梢韵葘艟吒鶕?jù)位置劃分為幾個區(qū)域，利用接地扁鋼將同一區(qū)域內(nèi)就近的幾個燈具基礎(chǔ)互相連接，做成局部TT系統(tǒng)，以節(jié)省費(fèi)用。

等電位聯(lián)結(jié)是水景照明防電擊安全最本質(zhì)的措施，應(yīng)將0、1及2區(qū)內(nèi)所有外界可導(dǎo)電部分及外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)導(dǎo)體進(jìn)行電氣聯(lián)通，并設(shè)置總接地端子與接地裝置相連，接地電阻不小于1Ω。

4.8 別墅智能家居系統(tǒng)設(shè)計

1）智能家居管理系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，智能家居管理系統(tǒng)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用在別墅設(shè)計當(dāng)中。

在別墅小區(qū)物業(yè)管理中心宜設(shè)置家居管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實際投資狀況、管理需求和住宅建筑的規(guī)模，對智能化系統(tǒng)進(jìn)行不同程度的集成和管理。

家居管理系統(tǒng)宜綜合火災(zāi)自動報警、安全技術(shù)防范、家庭信息管理、能耗計量及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、物業(yè)收費(fèi)、停車場管理、公共設(shè)施管理及信息發(fā)布等系統(tǒng)。

家居管理系統(tǒng)應(yīng)能接收公安部門、消防部門、社區(qū)發(fā)布的社會公共信息，并應(yīng)能向公安、消防等主管部門傳送報警信息。

其中能耗計量及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)由能耗計量表具、采集模塊/采集終端、傳輸設(shè)備、集中器、管理終端、供電電源組成。能耗計量及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)可采用有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。有線網(wǎng)絡(luò)包括：RS485總線、局域網(wǎng)、低壓電力線載波等。能耗計量及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)有源設(shè)備的電源宜就近引接。距能耗計量表具0.3m～0.5m處，應(yīng)預(yù)留接線盒，且接線盒正面不應(yīng)有遮擋物。

2）智能家居系統(tǒng)

在單體別墅內(nèi)宜設(shè)置智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括家居布線、家庭網(wǎng)絡(luò)、智能家居（中央）控制管理、家庭報警、家居照明控制、背景音樂、家庭影院與多媒體、家庭環(huán)境控制等八大子系統(tǒng)。其中，智能家居（中央）控制管理、家居布線、家庭網(wǎng)絡(luò)及家庭報警系統(tǒng)是必備系統(tǒng)；家居照明控制、背景音樂、家庭影院與多媒體及家庭環(huán)境控制系統(tǒng)為可選系統(tǒng)。

作為多功能、多技術(shù)融合的產(chǎn)物，智能家居最大的特點在于各個功能子系統(tǒng)之間協(xié)同配合，做到互通、互聯(lián)、互動，是現(xiàn)代科技以人為本的生動體現(xiàn)。

作為智能家居系統(tǒng)的核心技術(shù)，通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)決定了系統(tǒng)的適用范圍和使用條件。正確的選擇通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對系統(tǒng)的拓展，施工的成本，使用效果的好壞具有重大意義?？傮w來說以現(xiàn)場總線技術(shù)、無線技術(shù)以及電力載波技術(shù)這三大類為主。

3）通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇

不同的通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有不同的特性，實際選擇時應(yīng)根據(jù)具體情況加以考慮。對于新建獨(dú)立式別墅，三種技術(shù)均可采用；建筑物面積較大、且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對信號屏蔽較嚴(yán)重時，不宜采用無線技術(shù)；地區(qū)供電質(zhì)量較差時，不宜采用電力載波技術(shù)。

5 結(jié)語

獨(dú)棟別墅作為我國新時期發(fā)展的產(chǎn)物在設(shè)計理念上具有其特殊性，其重點在于以人為本，應(yīng)根據(jù)客戶的要求進(jìn)行針對性設(shè)計。在滿足現(xiàn)有規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對新技術(shù)、新產(chǎn)品的大量采用將是別墅設(shè)計未來發(fā)展的主流方向。

[1]王厚余，徐華.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M].3版.北京：中國電力出版社，2005.

[2]王小榮，龔小斌.無線技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J]. 智能建筑電氣技術(shù)，2009（6）.

[3]別墅電氣設(shè)計[OL].http://wenku.baidu.com/view/b3d3 d7827284b73f242501c.html.

[4]對住宅區(qū)室外照明的選用[OL].http://www.doc88.com/p-098909668051.html.

[5]侯冉冉, 張亮. 關(guān)于智能家居系統(tǒng)的探討[J]. 智能建筑電氣技術(shù), 2010（4）.