百年住宅的建筑電氣設(shè)計(jì)

韓 志 峰

(河北建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司, 河北 石家莊 050011)

0 引 言

隨著我國(guó)大力推動(dòng)住宅產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),全面提高住宅建設(shè)綜合價(jià)值,2018年中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)推出第一個(gè)針對(duì)百年住宅設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)T/CECS-CREA 513—2018《百年住宅建筑設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,該標(biāo)準(zhǔn)面向全國(guó)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,從百年住宅設(shè)計(jì)的框架、技術(shù)和評(píng)價(jià)體系等方面作了規(guī)定。2021年3月河北省建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)DB13(J)/T 8383—2020《百年住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布實(shí)施,2022年6月1日山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB37/T 5213—2022《百年住宅建筑設(shè)計(jì)規(guī)程》開始施行,百年住宅的建設(shè)已漸漸走到我們的面前。

百年住宅建筑體系是建筑支撐體S(Skeleton)和建筑填充體I(Infill)相互分離的建筑理論、集成方法和設(shè)計(jì)建造體系,它具有高耐久性的建筑支撐體、長(zhǎng)期適應(yīng)性的建筑填充體以及維護(hù)更新便利等特點(diǎn)。百年住宅應(yīng)基于SI百年住宅建筑體系采用系統(tǒng)協(xié)同的方法進(jìn)行集成化設(shè)計(jì),既要符合建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、設(shè)備及其管線一體化設(shè)計(jì)的要求,也要應(yīng)滿足建筑支撐體耐久性和建筑填充體適應(yīng)性的建筑長(zhǎng)壽性能要求。作為協(xié)同集成化設(shè)計(jì)的一部分,百年住宅建筑電氣設(shè)計(jì)需要我們著重考慮如下問(wèn)題。

1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及用電負(fù)荷的確定

百年住宅建筑的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定,并結(jié)合整體廚房、整體衛(wèi)浴等標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化部品的采用和工藝要求對(duì)傳統(tǒng)住宅建筑配電系統(tǒng)進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和改進(jìn),比如:按整體廚房、整體衛(wèi)浴等模塊化部品對(duì)電源容量的需求各自設(shè)置相應(yīng)的單獨(dú)配電回路。

百年住宅作為居住長(zhǎng)久品質(zhì)的建筑,每套住宅的用電負(fù)荷的取值應(yīng)充分考慮建筑電氣應(yīng)用的遠(yuǎn)期發(fā)展,滿足住宅日益增長(zhǎng)的用電需求,這里建議暫時(shí)執(zhí)行國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36040—2018《居民住宅小區(qū)電力配置規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定:住宅套型建筑面積S≤60 m2時(shí),電負(fù)荷計(jì)算功率不宜低于6 kW;60 m2140 m2時(shí),超出的建筑面積可按30 W/m2～40 W/m2計(jì)算用電負(fù)荷。當(dāng)?shù)胤綐?biāo)準(zhǔn)高于以上指標(biāo)宜優(yōu)先采用地方標(biāo)準(zhǔn),例如DGJ 08-20—2019《上海市住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:120 m2<建筑面積S≤150 m2時(shí),用電負(fù)荷計(jì)算功率不應(yīng)小于12 kW,S>150 m2時(shí),按80 W/m2計(jì)算用電負(fù)荷。

2 電氣設(shè)備管線的安裝敷設(shè)

百年住宅的電氣設(shè)備及管線應(yīng)進(jìn)行一體化集成設(shè)計(jì),選擇集成化、模塊化產(chǎn)品,同時(shí)要滿足日常檢修更換的要求。公共管道集中設(shè)置在公共空間內(nèi),考慮到建筑支撐體的耐久性,百年住宅的住戶家居配電箱、智能化系統(tǒng)家居配線箱宜設(shè)置在套內(nèi)走廊、門廳、起居室等便于維護(hù)的填充墻體上。電氣管線的敷設(shè)要與結(jié)構(gòu)支撐體分離,便于日后的更換、改動(dòng)與檢修,當(dāng)穿越結(jié)構(gòu)支撐體(墻、梁)時(shí)應(yīng)預(yù)留管線套管,并且盡量貼緊頂板,這樣在日后更換管線時(shí)不會(huì)破壞主體結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式、內(nèi)隔墻材料、吊頂與地板的鋪裝方式確定住宅內(nèi)部各類電氣管線的敷設(shè)方式,宜敷設(shè)在輕質(zhì)隔墻空腔、架空層或吊頂空間內(nèi),對(duì)內(nèi)部管線精細(xì)化、綜合設(shè)計(jì)盡量做到合理布線,減少管線交叉,從而最大限度地節(jié)省室內(nèi)空間,管線敷設(shè)的防火保護(hù)措施則應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)要求。對(duì)于整體廚房、整體衛(wèi)浴等模塊化部品應(yīng)按照其接入點(diǎn)位置的要求設(shè)置相應(yīng)管線的接口,為了減少人身在潮濕場(chǎng)所電擊危險(xiǎn),整體衛(wèi)浴需要采取主要安全防護(hù)措施:設(shè)置輔助等電位聯(lián)接線,與整體衛(wèi)浴無(wú)關(guān)的電氣管線不得進(jìn)入和穿過(guò)整體衛(wèi)浴,整體衛(wèi)浴內(nèi)的電氣管線不應(yīng)敷設(shè)在0、1區(qū)內(nèi),并不宜敷設(shè)在2區(qū)內(nèi)。

3 建筑長(zhǎng)壽性能設(shè)計(jì)

前面提到的標(biāo)準(zhǔn)中要求百年住宅的設(shè)備及管線耐久年限不低于20年,共用管線的耐久年限則宜更長(zhǎng)以減少百年住宅全壽命期內(nèi)更換次數(shù)。目前JG/T 442—2014《額定電壓0.6/1 kV雙層共擠絕緣輻照交聯(lián)無(wú)鹵低煙阻燃電力電纜》和JG/T 441—2014《額定電壓450/750 V及以下雙層共擠絕緣輻照交聯(lián)無(wú)鹵低煙阻燃電線》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布實(shí)施,要求導(dǎo)體平均工作溫度70 ℃下電線電纜使用壽命不應(yīng)小于70年,設(shè)計(jì)中可優(yōu)先選用此類長(zhǎng)壽命周期的電線、電纜產(chǎn)品。電氣管材應(yīng)采用鋼管或阻燃硬質(zhì)聚氯乙烯管(硬質(zhì) PVC管),當(dāng)采用鋼管時(shí),其耐腐蝕性能分類應(yīng)能夠達(dá)到 3級(jí)以上,依據(jù)GB/T 20041.1—2015《電纜管理用導(dǎo)管系統(tǒng)》第1部分:通用要求14.2.1表10耐腐蝕性能分類,作為百年住宅建筑設(shè)計(jì),電氣管材采用金屬導(dǎo)管時(shí),應(yīng)具有中高復(fù)合保護(hù)、內(nèi)外均高的防護(hù)能力;電氣設(shè)備選型應(yīng)充分考慮可靠性及安全性,選用節(jié)能環(huán)保、性能先進(jìn)、質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)、市場(chǎng)信譽(yù)度高的品牌產(chǎn)品。

4 品質(zhì)優(yōu)良性能設(shè)計(jì)

4.1 適老通用性能

百年住宅作為人們一生都可以居住生活的全壽命周期住宅,其電氣設(shè)計(jì)應(yīng)考慮我們每個(gè)人都會(huì)變老的居住需求,為老年人提供良好的使用功能和條件。住宅套內(nèi)照明、電器的開關(guān)和調(diào)控面板在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)易于識(shí)別,安裝的位置和高度要考慮便于乘坐輪椅靠近和使用;居室的頂燈、長(zhǎng)過(guò)道照明宜采用雙控開關(guān)兩地控制,同時(shí)在居室至衛(wèi)生間的走道墻面上設(shè)置嵌裝地腳夜燈,來(lái)減少老年人夜間在黑暗中行走的跌倒危險(xiǎn)。

4.2 長(zhǎng)期維護(hù)性能

百年住宅的電氣設(shè)備及管線宜選用裝配化集成產(chǎn)品,其接口應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化,滿足通用性和互換性的要求,各類不同管道的外壁應(yīng)標(biāo)識(shí)不同的顏色,依據(jù)《CSI住宅建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》強(qiáng)電管線套管顏色標(biāo)識(shí)為白色、弱電管線套管顏色標(biāo)識(shí)為橙色,管線集中處設(shè)置檢修口以便于維護(hù)管理、檢修更新。根據(jù)產(chǎn)品與構(gòu)件的使用耐久年限制定檢查、維修和更換的計(jì)劃并加以實(shí)施進(jìn)行維護(hù)管理。

百年住宅的配電應(yīng)從傳統(tǒng)模式向智慧運(yùn)維轉(zhuǎn)變,比如采用數(shù)字化智能配電技術(shù),通過(guò)安全、智慧互聯(lián)的中低壓一體化、強(qiáng)弱電一體化等綜合監(jiān)控的解決方案,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理、快速排障、絕緣檢測(cè)和預(yù)測(cè)仿真,全面保障配電系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定;通過(guò)設(shè)計(jì)-部署-運(yùn)行-維護(hù)-優(yōu)化改造的全生命周期數(shù)字化資產(chǎn)管理,從端到端的保證配電系統(tǒng)安全健康,實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備管理的智能化、專業(yè)化和精細(xì)化。

4.3 智能化設(shè)置性能

百年住宅的設(shè)計(jì)應(yīng)長(zhǎng)久保持住宅的正常使用功能。其智能化系統(tǒng)的設(shè)置需要兼顧功能實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)開放性、系統(tǒng)可靠性及可擴(kuò)展性,宜適度超前,并應(yīng)滿足智能家居的應(yīng)用需求,讓人們切實(shí)享受到現(xiàn)代化建筑新技術(shù)便民特性的同時(shí)提高住宅的安全性、實(shí)用性和物業(yè)管理水平。百年住宅智能化系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家和地方智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的最低規(guī)定,并要符合公安部門公共安全技術(shù)防范管理的要求,一般包含信息化應(yīng)用系統(tǒng)(包含物業(yè)管理系統(tǒng)和家居管理系統(tǒng))、智能化應(yīng)用系統(tǒng)(包含信息設(shè)施系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)、信息引導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng))、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(包含建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和能耗計(jì)量系統(tǒng))、公共安全系統(tǒng)(包含火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、停車庫(kù)管理系統(tǒng)、緊急求助報(bào)警系統(tǒng)、電子周界防護(hù)系統(tǒng))等,百年住宅智能化系統(tǒng)需要按高層、多層或別墅等不同類別住宅對(duì)智能化的需求進(jìn)行選配,可由以上系統(tǒng)的部分或全部組成。

為了提高適用宜居性能,百年住宅宜設(shè)置智能家居系統(tǒng),智能家居系統(tǒng)通過(guò)其核心設(shè)備家庭智能終端來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸送、信息輸出、集中控制、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)動(dòng)控制等功能。家庭智能終端是一個(gè)多功能的技術(shù)系統(tǒng),包括可視對(duì)講、家庭內(nèi)部的安全防范、家居綜合布線系統(tǒng)、照明控制、家電控制、室內(nèi)環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)和設(shè)備控制、遠(yuǎn)程的視頻控制、聲音監(jiān)聽(tīng),還包括各類感應(yīng)器、嵌入式識(shí)別芯片、家庭智能控制終端。住宅工業(yè)體系革命性地將傳統(tǒng)意義上的住宅拆分為六大工業(yè)體系,其中整體廚房、整體衛(wèi)生間、內(nèi)隔墻和架空地板等部品均可以采用家用電器的模式加以生產(chǎn)。而各類住宅工業(yè)部品和家用電器中嵌入內(nèi)置射頻識(shí)別芯片,通過(guò)家庭智能終端與有線(如KNX/C-BUS總線)或無(wú)線(如WIFI/藍(lán)牙、5G)網(wǎng)絡(luò)連接,住戶可以采用各種不同的交互模式對(duì)它們進(jìn)行單點(diǎn)控制、定時(shí)控制、遠(yuǎn)程控制和不同場(chǎng)景的控制。

5 綠色持續(xù)性能設(shè)計(jì)

百年住宅的電氣設(shè)備應(yīng)采用安全節(jié)能的產(chǎn)品,電力變壓器、電動(dòng)機(jī)、交流接觸器和照明等產(chǎn)品的能效水平應(yīng)高于能效限值,優(yōu)先選用損耗最低能效等級(jí)的產(chǎn)品;百年住宅宜設(shè)置建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(包括建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和能耗計(jì)量系統(tǒng))對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)狀況的監(jiān)控及管理;百年住宅公共區(qū)域的照明應(yīng)設(shè)置聲光控、雷達(dá)感應(yīng)等延時(shí)自熄節(jié)能自控裝置;GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》2022年4月1日起實(shí)施,對(duì)可再生能源的利用做出了具體要求:新建建筑應(yīng)安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)。百年住宅則宜利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)解決公共區(qū)域的照明,因住宅建筑可綜合利用太陽(yáng)能的面積相對(duì)較小,系統(tǒng)裝機(jī)容量一般都不大,從綠色環(huán)保角度出發(fā),為了減少蓄電池生產(chǎn)和使用中的產(chǎn)生環(huán)境污染,建議不再進(jìn)行儲(chǔ)能、直接采用低壓并網(wǎng)、自發(fā)自用模式的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

6 建筑信息模型的應(yīng)用

近年來(lái)BIM(Building Information Modeling)技術(shù)高速發(fā)展并倍受業(yè)界關(guān)注和認(rèn)可。為了有效提高工作效率、降低成本、節(jié)省資源以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,百年住宅應(yīng)進(jìn)行建筑信息模型設(shè)計(jì),利用BIM技術(shù)把從建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至建筑全壽命周期的終結(jié)的各種信息集成在三維模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中,建立數(shù)字化管理平臺(tái),設(shè)計(jì)、施工單位、設(shè)施運(yùn)營(yíng)部門和業(yè)主等各方人員可以基于建筑信息模型協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全壽命期的信息化管理。

7 結(jié) 語(yǔ)

百年住宅在我國(guó)大約從2010年開始發(fā)展,經(jīng)過(guò)10多年的建設(shè)取得不少成果,但對(duì)于SI建筑體系的百年住宅來(lái)說(shuō)我國(guó)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還相對(duì)滯后;住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展還處于初始階段,各地區(qū)、各企業(yè)都是自主開發(fā)、體系各異、構(gòu)件模具各異、生產(chǎn)工藝也不盡相同,未形成規(guī)模效應(yīng);設(shè)備、管線等部品模數(shù)協(xié)調(diào)剛開始運(yùn)用,缺乏系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,難以支撐百年住宅部品的生產(chǎn)、更換與再利用;部品與部品之間的接口連接是粗放式的,技術(shù)含量較低;這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙著我國(guó)百年住宅的發(fā)展,如何突破我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)建筑業(yè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及建造模式,還需要我們學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、不斷的去研究和探索,并結(jié)合實(shí)際國(guó)情研發(fā)具有中國(guó)特色的百年住宅建筑體系。