裝配式建筑電氣設計關鍵技術研究

白金彪

（河北拓樸建筑設計有限公司，河北 石家莊 050000）

1 預制裝配式建筑主要特征及優(yōu)勢

1.1 預制裝配式建筑特征

預制裝配式建筑有著較為廣闊的應用范圍以及較為獨特的性能。比如：該結構體系采用的隔墻質量好且輕便，在隔離方面作用顯著。在完善建筑功能方面，可以發(fā)揮石膏板、輕鋼龍骨等材料的特點。在外墻施工中，可以設置保溫層，達到節(jié)能的效果。并且裝配式建筑有著良好的密封性，在噪聲控制方面效果良好，具有較好的吸聲作用，可以提高用戶居住的舒適度。此外，該結構體系有著突出的抗震性能，所用的材料大多較為簡單輕便，可以將整體結構自載量有效減少。

相比傳統(tǒng)建筑施工方式，裝配式建筑逐漸朝著集中化生產(chǎn)的方向發(fā)展。大多數(shù)構件可以在工廠集中生產(chǎn)，這在節(jié)省施工現(xiàn)場工作量、減少施工時間方面效果顯著。此外，預制裝配式建筑的實用性、環(huán)保性較高，可以集中控制處理類似的問題，如可以集中噴刷建筑磨具，有效提高建筑外觀的完整性[1-2]。

1.2 預制裝配式建筑優(yōu)勢

20世紀60年代就已經(jīng)涌現(xiàn)出了大量裝配式建筑。早期裝配式建筑有著較為呆板的外形，后來經(jīng)過不斷改進設計，實現(xiàn)建筑靈活性和多樣性的增加，豐富了裝配式建筑的樣式。裝配式建筑建造過程中，主要在車間生產(chǎn)加工部分構件，然后在現(xiàn)場進行組裝，相比于傳統(tǒng)的建筑施工方式可以大大減少現(xiàn)澆作業(yè)，并且裝配式建筑還能夠從很大程度上減少原材料浪費問題，這和我國建筑行業(yè)綠色節(jié)能發(fā)展目標十分契合。預制裝配式建筑能夠改進建筑施工要求，實施標準化施工，縮短施工時間，還可以為建筑提供預制的鋼板等材料，其中很多材料可以回收再利用[3-4]。此外，在裝配式建筑施工過程中能夠有效減少施工噪聲污染，并減少人為誤差和錯誤，達到建筑工程精確度提升的效果。

2 裝配式建筑電氣設計

2.1 設計原則

在設計裝配式建筑電氣系統(tǒng)時，設計師需要深刻地認識裝配式建筑的特點和加工方式，深入調查各個施工環(huán)節(jié)，做好電氣設計、設備安裝、管線敷設等細節(jié)的科學合理的規(guī)劃設計，保證后續(xù)能夠順利地完成施工作業(yè)。同時，還要詳細分析電氣設計的各個分項分部，對細節(jié)內容反復考慮，保證能夠和最終的要求相吻合。在安裝設備、敷設管線過程中需要充分尊重實際，比如在敷設底盒和管線時要注意盡量在吊頂或者裝飾墻中進行安裝，使混凝土中預埋管線盡量減少，充分保障預制板管線預埋工作順利開展。

2.2 模塊化設計

設計師在規(guī)劃設計裝配式建筑電氣模塊時，要充分尊重建筑物本身的特點，比如在模塊化分解戶型時，要注意以部品為核心合理分解各個模塊，按照成套型模塊、單位空間模塊、部品模塊等方式進行合理的劃分。設計師還要注意從空間模塊中分離出戶型空間內部模塊，形成墻面、夾層等部品模塊，在其中植入強弱電電盒、照明設備、連接管線等，實現(xiàn)模塊化設計。

2.3 空間化設計

在采用模塊化設計理念規(guī)劃設計裝配式建筑電氣系統(tǒng)時，要尊重建筑實際需求和實際特點，將建筑的內部空間劃分為不同的區(qū)域。建筑空間主要包括辦公室、會議室、洗漱間等多種功能區(qū)域。以人為本是規(guī)劃設計建筑空間和內部電氣系統(tǒng)的基本原則，要將建筑服務于人的功能充分發(fā)揮出來。因此，在規(guī)劃設計電氣設備系統(tǒng)時，要按照空間分布模數(shù)來做好設計內容的合理確定。比如在規(guī)劃設計建筑照明設備設施時，通常按照9 kW以內的標準設計辦公空間照明，按照6 kW/m2的標準限定90 m2以下的戶型照明。在建筑空間內部，不同的電氣設備之間彼此會產(chǎn)生不同程度的影響，同時，各個設備還要共同協(xié)作完成電氣系統(tǒng)的正常運行。因此，在設計中要注意對不同電氣設備適配性進行充分考慮，尤其是同一空間的設備。

在同一空間的建筑中，各個電氣設備需要共同協(xié)作保證室內環(huán)境條件處于舒適宜居的水平，不同的電氣設備服務對象都是相同的，所以各個設備最終的服務目標相同。比如在同一空間中室外采光效果會受到窗簾開合的影響，同時窗簾的使用也會對照明設備的使用頻率、太陽輻射量、空調的能耗量產(chǎn)生較大的影響。因此，要明確空間中電氣設備的關系，提高設備運行的穩(wěn)定性和科學性。

3 裝配式建筑電氣設計要點

3.1 標準化設計

在裝配式建筑電氣設計中，要堅持以標準化設計為指導，加強智能化裝配式建筑的研究、開發(fā)和應用，將裝配式建筑的共性基本單元明確，將標準化作業(yè)程度提高。建筑統(tǒng)一空間內的空調、照明、門禁、電源插座、廣播等機電設備配置是否合理，直接決定了其服務水平。采用模塊和模塊組合的方式進行標準化設計能夠將標準化少規(guī)格、多組合的設計優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。在裝配式建筑電氣設計中，要對構件標準化生產(chǎn)給予足夠的重視，盡量減少構件種類，從而提升現(xiàn)場安裝效率和工廠化生產(chǎn)效率。

3.2 電氣管線設計

裝配式建筑電氣設計的核心為管線設計。當前，很多裝配式建筑電氣設計中主要采取現(xiàn)場澆筑層內和工廠預制構件中兩種預埋管線的方式。隨著裝配式結構體系的不斷改進創(chuàng)新，可以實現(xiàn)在工廠內一次性澆筑預制墻體內電管和線盒的效果。在疊合樓板應用過程中可以將水平管線敷設于樓板現(xiàn)澆疊合層中，不過需要現(xiàn)場制作完成。同構件的管線過渡和互聯(lián)方式是不通過預埋管線管理的重點，在優(yōu)化布置管線過程中，要盡量減少交叉環(huán)節(jié)，提高電氣系統(tǒng)設計的安全性，同時達到節(jié)約施工成本的效果。

3.3 室內配電箱定位

配電箱作為裝配式建筑室內強電箱，需要符合電氣設計標準規(guī)范。通常情況下，配電箱安裝于套內走廊、起居室、門廳等位置，要保證箱底高度超過1.6 m。室內配電箱要盡量和負荷中心接近，保證科學合理地安裝配電箱，減小電能傳輸距離，降低電能損耗，將配電箱的功能和作用全面發(fā)揮出來。配電箱有著較多的進出管線，安全隱患較多，為了盡可能地提高其使用安全性和穩(wěn)定性，需要避免在預制樓板區(qū)域內安裝配電箱，避免在預制樓板內預埋管線，要盡量簡化構件，將工廠加工和施工現(xiàn)場安裝的難度盡量降低。

3.4 電井選址

在規(guī)劃設計裝配式建筑電氣系統(tǒng)過程中，要加強關注電井這一重要內容。設計師要加強優(yōu)化電井選址等方面的內容，注意所選位置的安全性，盡量采取有效措施，避免發(fā)生電井損壞問題。通常預制裝配式建筑的構件是集中在工廠生產(chǎn)然后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝，在實際操作中要盡量減少開鑿等施工作業(yè)，以免施工不當降低構件的安全性和穩(wěn)定性，增加裝配式建筑整體的安全風險，要盡量保證建筑物整體穩(wěn)定性。

3.5 點位預留

為了盡量提高構件制作的便捷性和規(guī)范性，通常需要在預制件中完成箱體、接線盒的預留，根據(jù)預制件模數(shù)準確定位預制構件。在預制墻體上通常需要做好開關插座、弱電設備、消防設備的預留工作，設計人員要做好預留接線盒位置的合理設置，通常接線盒選用86標準。此外，還要預留好疊合樓板中消防探測器、照明燈具等設備，為疊合板樓板現(xiàn)澆層內管線連接奠定堅實的基礎。要由專業(yè)測量人員準確地定位接線盒位置，然后由專業(yè)電氣安裝人員完成安裝作業(yè)。

3.6 電氣系統(tǒng)防雷設計

在進行裝配式建筑電氣系統(tǒng)防雷設計中需要注意，引下線可以使用預制鋼筋結構，通過連接引下鋼筋，避免雷擊威脅裝配式建筑電氣系統(tǒng)。通?？梢岳娩摻钗菝娼娱W、預制柱鋼筋形成一個系統(tǒng)的防雷接地裝置。裝配式建筑一旦遭受雷擊，這一鋼筋結構體系能夠將電力分流到地面，使雷擊對建筑物產(chǎn)生的傷害盡量降低。另外，在高層預制裝配式建筑中可以連接疊合梁的現(xiàn)澆層柱鋼筋，形成均壓環(huán)，達到優(yōu)化防雷效果、保護裝配式建筑的目的。

3.7 室內、電纜溝接地布置

工作人員要根據(jù)配電裝置分布情況做好室內接地布置，將不同裝置和接地線的連接線路準確地確定好，避免發(fā)生串聯(lián)接地等不良問題。通常在布置室內接地裝置時，要對屋內分布的各種用電配電裝置和地角型鋼等進行充分考慮，加強檢查接地線的接入口和臨時檢修處，為了保證后續(xù)施工作業(yè)的便捷，還要用接地標志進行明確的標記。工作人員要嚴格按照施工標準布置連接電氣設備的接地線，同時加強對施工質量的驗收。施工人員在布置電纜溝的接地時，要以戶外電纜溝的布局情況為基礎，做好接地線的合理敷設。通常情況下，采用焊接的方式完成電纜支架的連接，施工期間要采用多點連接方式連接支架和主接地網(wǎng)。在驗收階段，技術人員要注意嚴格檢查3方面的內容：1）采用活動接頭連接戶外電纜溝的支架接地引線；2）嚴格按照規(guī)范焊接接頭接觸面；3）盡量保證構支架接地引下線處于一致方向。

4 模塊化機電設計

所謂模塊化設計，主要是實現(xiàn)設計一體化、工廠生產(chǎn)一體化，將機電設計的智能技術、信息技術進行充分利用，借助BIM等現(xiàn)代信息技術深化設計機電工程圖紙，對設備各個專業(yè)的施工工藝和施工工序進行充分考慮，合理分段設備和管線，完成模塊化機電部品的工廠預制生產(chǎn)，最后集中運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場完成組裝。和傳統(tǒng)的現(xiàn)場制作、焊接、安裝等施工工藝相比，模塊化機電設計減少了施工現(xiàn)場作業(yè)，節(jié)省了施工現(xiàn)場所用時間，無需明火操作，將安裝過程中的安全風險大大降低，有助于安裝效率的提升，在保證安裝精度的同時可以大幅度節(jié)省人工、材料成本。不過，模塊化機電設計方式需要在前期投入大量的資金，準備工作多且煩瑣，對各方人員的模塊化設計施工技術水平有著嚴格的要求。當前，裝配式設備機房、模塊化機電管線等是模塊化機電設計的主要內容。

模塊化機電管線等例如墻面設備管線，是模塊化機電設計的主要內容，如圖1所示。模塊化機電設計的基本流程：1）收集機電工程管線產(chǎn)品資料；2）利用BIM技術深化設計；3）分組、分段開展模塊化設計和預制工作；4）工廠按照詳細圖紙進行加工；5）運輸?shù)跹b；6）現(xiàn)場拼裝，并且進行調試和驗收。

圖1 墻面設備管線帶剖面、立面

在裝配式建筑電氣設計中，可以加強BIM等信息技術的應用，編碼各個構件，將構件的編號、名稱、規(guī)格等詳細信息錄入編碼當中，保證現(xiàn)場作業(yè)時工作人員能夠明確構件具體信息，有序開展施工作業(yè)。

5 裝配式建筑電氣設計的未來發(fā)展

隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，未來裝配式建筑將會進一步朝著智能化、節(jié)能環(huán)保方向進步。建筑內部存在諸多不同結構的機電設備系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和空間結構，電氣工程也會越來越多地應用自動化、智能化技術和設備。在應用智能化技術中，要充分做好配置工作。為了緊密地聯(lián)系同一空間下的不同設備，必須要協(xié)調好各項數(shù)據(jù)信息，將其上傳到中央處理器中，然后做好遠程監(jiān)控、智能化控制。在數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，可能會出現(xiàn)智能建筑和裝配式建筑難以高效融合的問題，無法保證電氣系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、自動化控制的效果。所以，設計師要注意加強智能建筑框架的改善優(yōu)化，深入分析智能化電氣設計要求，結合裝配式建筑特點和要求，全面考慮各項因素，綜合開展設計工作。設計師可以劃分不同的智能化空間，加強不同空間智能化控制技術的應用，控制空間電力設備。還可以建設智能化系統(tǒng)，拼接多個單元，最終形成一個完整的整體[5]。

6 結束語

綜上所述，隨著我國裝配式建筑不斷發(fā)展，電氣工程也要隨之改進優(yōu)化。當前裝配式建筑電氣設計中仍然存在一定的不足，需要相關工作人員明確裝配式建筑的特點和需求，合理設計電氣系統(tǒng)，提高各個電氣系統(tǒng)和電氣設備運行的穩(wěn)定性、可靠性，提升裝配式建筑整體設計水平，提高裝配式建筑的功能性、舒適性、安全性，保證其更好地服務于民眾。