裝配式建筑電氣設(shè)計研究

朱家康

【摘要】隨著建筑產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展階段，裝配式建筑憑借自身高效率、高精度、高質(zhì)量等優(yōu)勢，成為當下建筑發(fā)展主趨。建筑電氣作為建筑工程核心構(gòu)成，直接決定整個項目質(zhì)量，隨著電氣工程設(shè)計實際綜合能力的顯著提升，但在實際應(yīng)用過程中，仍存在部分困境難以解決。裝配式建筑電氣設(shè)計作為一項綜合性工作，其內(nèi)部包含多個內(nèi)容，需充分結(jié)合相關(guān)規(guī)范和要求，積極開展相應(yīng)的電氣設(shè)計工作，確保整個建筑正常運行。為進一步確保裝配式建筑自身整體質(zhì)量和人身財產(chǎn)安全，電氣設(shè)計人員需嚴格依照相關(guān)規(guī)范和要求，充分考量整個項目實際狀況，完成電氣設(shè)計工作。本文主要闡述裝配式建筑電氣設(shè)計內(nèi)容及其原則，分析電氣設(shè)計要點，進一步保證電氣設(shè)計高效化完成。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑;電氣設(shè)計;設(shè)計要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.061

一、裝配式建筑電氣設(shè)計原則

裝配式建筑電氣設(shè)計需充分選取標準化、系列化的設(shè)計方法，應(yīng)結(jié)合實際狀況，遵循相應(yīng)的基本原則，實現(xiàn)整個電氣設(shè)備布設(shè)于安裝、管線敷設(shè)實現(xiàn)規(guī)范化、標準化，電氣管線間實際銜接更具可靠性、合理性。裝配式建筑電氣設(shè)計需充分結(jié)合實際狀況，科學、合理選取電氣設(shè)備和管線布置方式，提高整個電氣系統(tǒng)可靠及安全，凸顯實際環(huán)保優(yōu)勢。裝配式建筑電氣設(shè)計方案應(yīng)始終遵循以下基本原則：①經(jīng)濟性。裝配式建筑內(nèi)部復(fù)雜程度加劇，涵蓋內(nèi)容較多，成本耗損較大，設(shè)計人員需始終保證設(shè)計質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范和標準的同時，適當控制實際成本投入。②可靠性。應(yīng)始終結(jié)合整個工程實際狀況，以及用電負荷自身等級，確保電氣工程處于各類狀況下，供電具有較佳的可靠性，力爭供電安全性及可靠性。③靈活性。主接線應(yīng)盡量簡易、設(shè)備少、操作便捷，不僅可減少各類錯誤實際操作，而且需充分保證設(shè)備運行可靠性。④安全性。應(yīng)充分考量環(huán)保、安全性，制定精準性的應(yīng)對策略，確保后續(xù)設(shè)備安裝維修及保養(yǎng)安全性、可靠性，從整體層面綜合性考量施工安全性。

二、裝配式建筑電氣設(shè)計要點

1、供配電系統(tǒng)設(shè)計要點

1.1電力負荷確定與計算

（1）電力負荷分級確定：按照電力負荷供電穩(wěn)定性、安全性，以及中斷供電對其整體產(chǎn)生的影響嚴重程度，通常將其可劃分三種類型，即一級負荷、二級負荷和三級負荷。在裝配式建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計中選取負荷等級主要取決于我國相關(guān)規(guī)范和要求。

（2）電力負荷計算：將電力負荷精準計算，核心任務(wù)目標為積極掌握實際總負荷，進一步掌握其實際等級，為后續(xù)申請電源、設(shè)計供配電系統(tǒng)提供參考。整體方案正式設(shè)計過程中，可建議選取相應(yīng)的單位指標法，初期設(shè)計、施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)使用需要系數(shù)法。用電設(shè)備數(shù)量較多，且設(shè)備間實際容量具有較小的差異性，選擇系數(shù)法計算為宜。用電設(shè)備數(shù)量少，以及不同設(shè)備間電容量不盡相同，可建議選用二項式法。

1.2供電電源選擇

裝配式供電電源的選擇，主要是處于供電負荷確定基礎(chǔ)上實施，應(yīng)結(jié)合實際狀況將其控制于合理范圍內(nèi)，以我國規(guī)范和要求為導(dǎo)向，針對一級負荷供電需布設(shè)兩個獨立的電源，且保證其中一個電源供電持續(xù)性和安全性。如將一級負荷供電設(shè)計為兩路市政電源協(xié)同供電，亦或布設(shè)其中一路為市政電源供電，可增設(shè)應(yīng)急發(fā)電機組;二級負荷實際供電系統(tǒng)，最為關(guān)鍵的是線路一經(jīng)產(chǎn)生故障，將不產(chǎn)生中斷或中斷較短時間內(nèi)及時恢復(fù)供電狀況;三級負荷處方面無嚴格的要求，處于正常狀況下，建筑可處于正常用電狀態(tài)。同時，應(yīng)急電源與正常電源間，用結(jié)合實際狀況選取并列運行實際措施，若存在相應(yīng)的特殊狀況，應(yīng)急電源及時切換至正常電源時，應(yīng)采取可靠、安全的運行措施，配電所實際選址過程中，需綜合性分析實際負荷容量及其分布狀況，建議其盡量接近負荷中心。

1.3變配電所的設(shè)計

（1）室外變電站離住宅距離要求：民用建筑與10kV及以下的預(yù)裝式變電站的防火間距不應(yīng)小于3m;建議室外變電站的外側(cè)與住宅建筑外墻的間距不宜小于20m。

（2）變電所防火門要求：變電所位于高層主體或裙房內(nèi)時，通向其他相鄰房間的門應(yīng)為甲級防火門，通向過道的門應(yīng)為乙級防火門;變電所直接通向室外的門應(yīng)為丙級防火門。

（3）高壓配電系統(tǒng)設(shè)計：針對建筑高壓配電系統(tǒng)設(shè)計中，為從本質(zhì)層面控制整個供電安全可靠，同時結(jié)合實際狀況可靈活性進行調(diào)整，建議選取放射式系統(tǒng)。針對變壓器實際布設(shè)場地內(nèi)大型建筑電氣，為保證其配電系統(tǒng)設(shè)計可靠、合理，建議選用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其實際設(shè)計目標包含以下幾方面：第一，明晰整個配電電壓與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及配電干線運行整體負荷;第二，結(jié)合實際狀況，合理確定設(shè)備開關(guān)，利用短接方式判定其可靠性，選用高壓電纜截面，精準性明晰整個干線線路及布設(shè)類型。

（4）低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計：①明晰低壓配電方式，掌握整個配電網(wǎng)實際結(jié)構(gòu)，最為關(guān)鍵的內(nèi)容既要全方位掌握處于水平方向配電干線具體部位、數(shù)量，又需明晰豎直方向配電干線實際狀況。②合理計算分干線、干線運行承受載荷，獲取其實際計算結(jié)果后，以此為核心基礎(chǔ)精準性選取開關(guān)、電纜等類型;③為從本質(zhì)層面保證低壓配電系統(tǒng)工作運行可靠，應(yīng)第一時間做好相應(yīng)的防護措施，合理選取與之相適應(yīng)的保護裝置，制定完善的保護配合方案，以免產(chǎn)生穿越性跳閘。④線路敷設(shè)。線路敷設(shè)作為整個低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容，其敷設(shè)整體形式直接決定整個線路運行可靠性、安全性，以及對后續(xù)檢修工作的開展實施愈發(fā)觀注，建議選取電氣豎井與配電小間相聯(lián)合的方式;⑤計算低壓無功補償容量，并選取科學的裝置，根據(jù)我國相關(guān)要求，將其補償功率應(yīng)補償至0.9-0.95。正常狀況下無功補償均選用集中化補充方式，為進一步降低整個變壓器實際容量，可將其實際增設(shè)于低壓側(cè)，與配電屏放置于一起;⑥節(jié)能設(shè)計。為進一步凸顯整個建筑實際應(yīng)用的經(jīng)濟性，減少電能實際消耗量，應(yīng)高度重視節(jié)能設(shè)計，保證整個建筑電氣配電處于科學合理設(shè)計層面，力爭降低實際能源耗損。主電路與其直接連接輔助電路應(yīng)能耐受見表1。

2、線路的選擇和敷設(shè)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑的電氣設(shè)計，建議選取標準化、系列化的設(shè)計方法，確保各類設(shè)備布置、安裝、管線敷設(shè)和連接標準化、系列化。裝配式建筑電氣設(shè)計過程中，為獲取較佳的設(shè)計成效，建議始終遵循相應(yīng)的基本設(shè)計原則，應(yīng)對結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件內(nèi)電氣設(shè)備、管線和預(yù)留洞槽做好精準定位，進一步減少現(xiàn)場返工現(xiàn)象，以下為線路選擇和敷設(shè)設(shè)計要點：①裝配整體式建筑低壓配電系統(tǒng)的豎向干線及戶內(nèi)水平分支線路建議選擇銅芯電纜及導(dǎo)線。②建筑高度處于24m-50m時，建議選擇阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電線電纜，建筑實際高度小于24m，可建議選擇聚乙烯絕緣，聚氯乙烯護套電線電纜。建筑高度為50m及以上時，建議選擇阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電線電纜;③裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑中，電氣豎向管線通常建議集中敷設(shè)，符合維修更換實際需求;④電氣水平管線建議處于地板架空層或吊頂內(nèi)敷設(shè);⑤電氣線路不應(yīng)敷設(shè)于裝配式實體墻內(nèi)或樓板內(nèi)，亦或兩板間縫隙內(nèi)。現(xiàn)場施工條件限制需做暗敷時，建議敷設(shè)于現(xiàn)澆層內(nèi);消防管線暗敷時，保護層實際厚度應(yīng)超過30mm;非消防管線暗敷時，保護層厚度需超過15mm。

3、電氣設(shè)備的選擇和安裝

基于結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實際安裝工藝要求、預(yù)制混凝土構(gòu)件工廠制作工藝要求、結(jié)構(gòu)安全性出發(fā)，套內(nèi)配電箱、信息箱、訪客對講用戶話機等，均不應(yīng)布設(shè)在柱、邊緣構(gòu)件、預(yù)制混凝土構(gòu)件上、構(gòu)造柱。①裝配式住宅實際總電源箱應(yīng)選取供電部門認可的箱體，供電部門并無特殊要求時，可選取XL-21或GGD箱體，實際安裝應(yīng)高出架空地板150mm的混凝土臺上方;②電表箱應(yīng)滿足電氣公司要求的產(chǎn)品，掛裝于首層或其他樓層電氣豎井實體墻上，正式進行安裝時底邊與地面距離應(yīng)超過0.5m;公共部位實際安裝時底邊實際距離地板建議超過1.1m;③分戶配電箱建議選取暗裝箱體，建議裝于進戶部位實體墻上，底邊標高與實際地板1.6m，并利用工業(yè)化內(nèi)隔墻板做好封閉，住戶配電箱、住戶信息箱等掀起管線較多的箱體上方為預(yù)制疊合板時，且管線選取暗敷方式時，該疊合板建議預(yù)留缺口，建議尺寸為100深，長度與箱體保持等寬;④戶內(nèi)插座的選擇及安裝需滿足以下相關(guān)規(guī)范和要求：以下為電氣設(shè)備安裝要點：廚房、衛(wèi)生間建議選取單相三孔插座，實際防護等級建議滿足IP54要求;有淋浴和浴盆的衛(wèi)生間，應(yīng)用電熱水器掛墻安裝于1區(qū)之內(nèi)時，其電源插座實際安裝不應(yīng)低于2.3m，掛墻式空調(diào)機插座不建議低于1.8m;其他用途的插座建議選取單相三孔插座，底邊距地板應(yīng)保持0.3m-0.5m。

4、防雷與接地

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑，預(yù)制剪力墻間橫向連接采取現(xiàn)澆方式，用于固定和連接預(yù)制剪力墻，其實際間距需充分符合防雷引下線間距實際要求，同時現(xiàn)澆帶內(nèi)縱向鋼筋與疊合板、疊合梁現(xiàn)澆層鋼筋具有可靠性銜接，符合電氣連續(xù)性要求，建議優(yōu)先利用其作為防雷引下線。①裝配整體式建筑的防雷，應(yīng)始終處于屋面增設(shè)避雷網(wǎng)格，處于實體女兒墻上方布設(shè)相應(yīng)的避雷帶作為接閃器，避雷網(wǎng)格建議選取直徑超過8mm的鍍鋅圓鋼明敷。②可充分應(yīng)用實體柱內(nèi)兩根主筋作為防雷引下線，處于兩根柱子實際銜接部位，柱內(nèi)套管與柱內(nèi)鋼筋連接部位建議選用超過Φ16mm的防雷轉(zhuǎn)接導(dǎo)體跨接。需強調(diào)的是，在預(yù)制構(gòu)件豎向連接部位做好特殊處理，如預(yù)留防雷引下線連接鋼板等，將兩段實體柱內(nèi)等截面鋼筋予以焊接，實現(xiàn)貫通的目標。③充分應(yīng)用基礎(chǔ)鋼筋作為地極，引下線與接地實際裝置應(yīng)保證可靠性銜接，處于增設(shè)引下線柱子室外地面0.5m部位，布設(shè)相應(yīng)的電阻測試盒，將其內(nèi)部實際測試段子與引下線完成焊接。④裝配整體式建筑實際接地建議選取共用接地系統(tǒng)，接地實際電阻應(yīng)充分依照電氣系統(tǒng)接地電阻實際最小數(shù)值確定，接地實際電阻最小數(shù)值無法確定時，可按照≤1Ω設(shè)計。

5、電氣防火設(shè)計

①裝配式建筑內(nèi)部增設(shè)相應(yīng)的變電所時，消防用電設(shè)備自身電源應(yīng)處于變壓器低壓出線端，其電源進線為0.4kV時，消防用電設(shè)備和常規(guī)負荷電源建議分開;②消防用電設(shè)備自身備用電源可供電時間、容量，應(yīng)確保其滿足各消防用電設(shè)備設(shè)計火災(zāi)持續(xù)性時間，消防用電設(shè)備實際配電箱、控制箱應(yīng)布設(shè)于控制室內(nèi)，若必須設(shè)置在現(xiàn)場應(yīng)確保消防設(shè)備滿足火災(zāi)發(fā)生持續(xù)運行時間要求;③消防設(shè)備配電線路和控制線路應(yīng)始終吻合消防設(shè)備在火災(zāi)時持續(xù)運行時間要求，并積極符合以下規(guī)范：一類、二類裝配整體式高層建筑消防水泵、電梯的供電干線，應(yīng)建議選取耐火性較強的電纜;24層以下的單層和多層住宅可建議選取有機絕緣耐火電纜;④消防設(shè)備的分支線路、控制線路，可選用消防供電干線耐火等級降一類電線或電纜，嚴禁選取阻燃級電線或電纜;⑤剛性礦物絕緣耐火電纜可建議選取電纜吊架敷設(shè)，柔性礦物絕緣耐火電纜可建議選取梯級式電纜橋架敷設(shè)，有機絕緣類耐火電纜建議選取防火橋架敷設(shè)。

6、弱電設(shè)計要點

①裝配整體式建筑的弱電系統(tǒng)應(yīng)始終按照功能、工程需求做好相應(yīng)的統(tǒng)籌配置，弱電管線及設(shè)備的設(shè)計工作，應(yīng)綜合性考量整個裝配建筑特征。②弱電管線正式埋設(shè)過程中建議與裝配式結(jié)構(gòu)實際主體做好分離，豎向管線建議集中布設(shè)在建筑公共區(qū)域內(nèi)實際管井內(nèi)，需始終穿越裝配式結(jié)構(gòu)主體時，應(yīng)預(yù)先存留相應(yīng)的孔洞或保護管。③室內(nèi)弱電線路選用B1-1級難燃電纜時，可不穿管敷設(shè);阻燃級別處于B1-2級及以下弱電線纜均處于保護管理內(nèi)敷設(shè)，且線纜敷設(shè)中間嚴禁存在接頭。弱電分支線路建議可穿過可撓金屬電氣導(dǎo)管或壁厚超過1.4mm的薄壁鍍鋅鋼管放置于吊頂、內(nèi)隔墻及地面架空夾層內(nèi)做好敷設(shè)。④弱電主管網(wǎng)至機柜應(yīng)預(yù)先存留相應(yīng)的線路保護管，機柜通過吊頂至出線終端均應(yīng)存留線路保護管及終端出線盒，實際保護管自身直徑的選取，取決于整個穿線數(shù)量或線纜對應(yīng)設(shè)備數(shù)量選取。⑤針對阻燃及防火有要求的弱電消防管線處于無阻燃、防火作用的輕鋼龍骨內(nèi)實際敷設(shè)時，應(yīng)嚴格依照當下相關(guān)規(guī)范和標準，采取相應(yīng)的阻燃和防火措施。⑥弱電箱、弱電出線實際終端與強電配電箱建議保持處于合理范圍內(nèi)，且兩者實際邊距不建議小于200mm。⑦各弱電子系統(tǒng)內(nèi)部的管線建議與各相關(guān)專業(yè)充分做好管道綜合，應(yīng)與相關(guān)專業(yè)做好配合，依照相關(guān)規(guī)范和要求，處于弱電設(shè)備管線穿越樓板部位進行防火、防水等措施。

三、項目實踐案例分析

某住宅項目，內(nèi)設(shè)14棟一類高層，均為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)合該項目實際狀況，施工圖設(shè)計過程中積極做好建筑電氣設(shè)計工作，主要包含以下幾方面要點：①戶內(nèi)箱體安裝。結(jié)合本項目實際狀況，綜合考量下住戶強弱電箱設(shè)于入戶玄關(guān)處，錯位布置，部分戶型條件苛刻，與建筑溝通加砌100實墻。住戶強、弱電箱體布設(shè)十分關(guān)鍵，箱體盡量避免安裝于預(yù)制墻體上，安裝于現(xiàn)澆墻，有助于豎向進、出管線合理布設(shè)，避免產(chǎn)生交叉現(xiàn)象。②戶內(nèi)各類管線敷設(shè)。住宅內(nèi)平面布設(shè)管線基本規(guī)劃，照明回路、消防線路均敷設(shè)于各房間樓、地面現(xiàn)澆層，照明、消防線路充分依照與之對應(yīng)的設(shè)備安裝位置，其線路與房間中部保持平衡，弱電線路敷設(shè)于沿房間墻根部混凝土墊層內(nèi)敷設(shè);住宅內(nèi)豎向布設(shè)管線，要于戶內(nèi)強弱電箱處放射式引出;③燈具，強、弱電插座安裝。本工程結(jié)合實際生產(chǎn)廠家要求，預(yù)制板為受力構(gòu)件，現(xiàn)場嚴禁鑿孔或洞，設(shè)計初期建議裝配式住宅樓部分開展相應(yīng)的裝修設(shè)計，完成房間內(nèi)全部設(shè)備精準定位，交由主要結(jié)構(gòu)專業(yè)聯(lián)合生產(chǎn)廠家明晰整個生產(chǎn)工藝。④本項目戶內(nèi)普通照明、插座及弱電線路正式敷設(shè)過程中，主要選取剛性阻燃PVC管道，以暗敷方式進行施工;消防負荷配電線路及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)實際線路布置，均選取實際厚度為1.5mm的套接緊定式鋼管。

結(jié)語：

裝配式建筑電氣設(shè)計直接決定整個建筑自身功能的實現(xiàn)，作為建筑設(shè)計核心內(nèi)容之一要給予高度重視，精準掌握當下設(shè)計中易產(chǎn)生的不足，遵循相應(yīng)的設(shè)計基本原則，嚴格按照我國相關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范，確保電氣設(shè)備始終處于良好運行狀態(tài)，為裝配式建筑電氣設(shè)備應(yīng)用可靠性、安全性做支撐。

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