淺談中小學(xué)電氣設(shè)計

常德市規(guī)劃建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司 王 威

1 中小學(xué)電氣設(shè)計原則

為優(yōu)化教育資源布局，積極推動教育事業(yè)的健康均衡發(fā)展，我國加大了教育投入力度，每年都有大量新建及改建中小學(xué)項目。中小學(xué)的教學(xué)樓通常包括教學(xué)區(qū)和辦公區(qū)。教學(xué)區(qū)內(nèi)主要以普通教室為主，另包含開水間及教師輔助用房等，專用教室包括音樂教室、舞蹈教室、化學(xué)物理及生物實驗室、計算機教室及語音教室等。實施電氣設(shè)計時，應(yīng)以滿足基本教學(xué)需求為前提，同時兼顧師生身心健康，優(yōu)化教學(xué)功能，嚴(yán)控項目成本，遵守節(jié)約節(jié)能等設(shè)計原則[1]。

2 中小學(xué)電氣設(shè)計要點

2.1 負(fù)荷分級

在學(xué)校的電氣設(shè)計中，須明確各電氣系統(tǒng)的負(fù)荷分級，隨著時間的推移，對于學(xué)校負(fù)荷分級的要求也會有所變化，為此設(shè)計時要和根據(jù)當(dāng)前最新的教育建筑電氣設(shè)計相關(guān)規(guī)范要求，確定其實際負(fù)荷分級。根據(jù)最新相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求可知，學(xué)校教學(xué)樓、宿舍主要通道的照明系統(tǒng)、體育館、操場主要通道照明系統(tǒng)、食堂、冷庫設(shè)備用電、操作間照明系統(tǒng)等都為二級負(fù)荷，相較于之前，二級負(fù)荷覆蓋的范圍有所擴大，實際設(shè)計過程中設(shè)計人員不要忽視更新之后的規(guī)范要求。

2.2 變配電所設(shè)計

進(jìn)行學(xué)校變配電所設(shè)計時，要結(jié)合學(xué)校實際用電容量和具體面積來決定變配電所的設(shè)計與否。實際設(shè)計過程中，應(yīng)在負(fù)荷中心設(shè)置變配電所，變配電所可設(shè)置在建筑首層或者地下部分一層。如若在地下設(shè)置變配電所，不應(yīng)設(shè)在衛(wèi)生間、浴室等經(jīng)常積水場所的直接下一層，當(dāng)與其貼鄰時，應(yīng)采取防水措施。為保證校園內(nèi)師生安全，設(shè)置變配電所時其位置不應(yīng)距離教室過近。通常來說，如果供電半徑超過200m，電氣設(shè)計人員應(yīng)考慮加設(shè)第二變配電所。如果校園內(nèi)存在建設(shè)規(guī)模較大的單體建筑，且各單體建筑所處位置相對來說比較分散，應(yīng)在學(xué)校的教學(xué)區(qū)和生活區(qū)分別設(shè)置一處變配電所。在生活區(qū)設(shè)置變配電所的時候，可將其設(shè)置在學(xué)校食堂的后勤區(qū)或者操場的看臺下等區(qū)域，如果場地條件有限，可設(shè)置室外箱變[2]。設(shè)計期間要考慮到變配電所設(shè)計的造價問題以及后續(xù)的維護(hù)檢修問題，及時與校方溝通交流，最終選定合適的設(shè)計方案。如果校園內(nèi)各單體建筑的分布相對集中，可集中設(shè)置一處變配電所，由于學(xué)校的教學(xué)區(qū)和生活區(qū)的用電時間存在差異，因此應(yīng)用同一個變配電所，可顯著降低變壓器裝置的裝機容量。在條件允許的情況下，校內(nèi)各單體建筑都應(yīng)配置配電室，通過建筑室外的管井，與變配電所進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.3 柴油發(fā)電機房設(shè)計

如果學(xué)校被設(shè)定為指定的避難疏散場所，校園內(nèi)需要設(shè)置專用的發(fā)電機房和柴油發(fā)電機組，設(shè)計人員制定電氣設(shè)計方案時不應(yīng)忽略這一環(huán)節(jié)。

2.4 供配電系統(tǒng)設(shè)計

實施中小學(xué)供配電系統(tǒng)設(shè)計時，要注意如下要點的控制。

第一，校內(nèi)建筑的動力用電系統(tǒng)及照明用電系統(tǒng)中，設(shè)計人員應(yīng)該配置總電能計量裝置，以及總配電裝置?？偱潆娧b置應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心附近且方便進(jìn)出線的部位。第二，校內(nèi)和單體建筑的電源接入位置，設(shè)計人員要設(shè)置電源切斷裝置，并進(jìn)行可靠接地設(shè)計。建筑內(nèi)各樓層也要各自配置電源切斷裝置。第三，學(xué)校建筑室內(nèi)的線路應(yīng)采取暗敷的排布方式。第四，設(shè)計人員劃分配電系統(tǒng)支路的時候需要注意，學(xué)校的教學(xué)用房和非教學(xué)用房的照明系統(tǒng)配電線路需要分別劃分支路。學(xué)校的走道、門廳以及樓梯等區(qū)域的照明系統(tǒng)也要分別劃分配電支路。學(xué)校教室內(nèi)的照明用電系統(tǒng)和其電源插座系統(tǒng)，也應(yīng)分別設(shè)置單獨支路[3]。室內(nèi)的空調(diào)用電需要設(shè)置專門的配電線路。第五，學(xué)校的教學(xué)用房照明系統(tǒng)的配電支路控制范圍要嚴(yán)格控制，一般來說控制范圍不應(yīng)超過3個教室。第六，進(jìn)行學(xué)校生活服務(wù)用房及行政區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計的時候要注意，廚房、餐廳、保健室等空間內(nèi)需要配置電源插座，還要加設(shè)專用的消毒裝置；學(xué)校教學(xué)樓內(nèi)的飲水機，應(yīng)配置專用的供電電源；學(xué)校的學(xué)生宿舍的室外應(yīng)安裝電能計量裝置，并加設(shè)可同時斷開中性線與相線的電氣設(shè)備，保障學(xué)生用電安全；學(xué)校的淋浴室、衛(wèi)生間局部應(yīng)安裝等電位聯(lián)結(jié)裝置，做好安全接地設(shè)計[4]。

2.5 照明系統(tǒng)設(shè)計

照明系統(tǒng)是學(xué)校電氣系統(tǒng)中非常重要的組成部分，實際設(shè)計過程中要遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)范中提出的照度要求，這里值得注意的是，學(xué)校教室內(nèi)黑板的照度設(shè)計應(yīng)達(dá)到500lx。此外，相關(guān)設(shè)計規(guī)范對于學(xué)校教室內(nèi)照明系統(tǒng)的光源顯色指數(shù)也有嚴(yán)格的要求，其數(shù)值至少應(yīng)超過80，采用均勻布燈的方式布置。對于顏色識別度較高的教學(xué)場所，例如美術(shù)教室等，其照明系統(tǒng)光源顯色指數(shù)應(yīng)至少為90以上[5]。在光源的選擇方面，由于熒光燈的性價比相對較高，為此在學(xué)校照明系統(tǒng)中比較常見，但是此種類型的光源使用年限比較短，通常每學(xué)期都需要更換。雖然LED 光源的使用年限相對較長，但其光譜分布不均，且相比熒光燈造價更高一些，不適宜應(yīng)用于長期書寫學(xué)習(xí)的場所。但是這種新型節(jié)能光源的可應(yīng)用于學(xué)校的樓梯走廊以及室外等空間的照明，其使用壽命較長，應(yīng)用優(yōu)勢顯著。

同時，一個優(yōu)秀的照明設(shè)計可以有效緩解學(xué)生的視力疲勞，防止近視，GB/T36876《中小學(xué)校普通教室照明設(shè)計安裝衛(wèi)生要求》，見表1。此外，進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計的過程中，對于普通教室內(nèi)的燈具排列要科學(xué)設(shè)計，燈具軸線應(yīng)垂直于教室黑板方向。室內(nèi)照明系統(tǒng)的開關(guān)應(yīng)沿著與外窗平行的方向?qū)嵤┎荚O(shè)。黑板的照明開關(guān)裝置要單獨布設(shè)。一般來說，學(xué)校建筑不設(shè)置吊頂。學(xué)校公共區(qū)域走廊的照明燈具，應(yīng)選用吸頂燈，不應(yīng)選擇筒燈類型的照明燈具，這是由于筒燈的嵌入式安裝更加復(fù)雜，且想要達(dá)到相同的照明效果，其應(yīng)用數(shù)量相比于吸頂燈要多出幾倍以上，經(jīng)濟實用性較差。對于學(xué)校的禮堂、階梯教室、食堂、圖書館、體育場等大空間場所的照明系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計人員要與建筑專業(yè)技術(shù)人員充分溝通，制定科學(xué)的設(shè)計方案。對于學(xué)校公共空間進(jìn)行照明設(shè)計的時候，應(yīng)采取集中控制的方式，設(shè)置集中控制開關(guān)，或應(yīng)用樓控系統(tǒng)。樓梯區(qū)域照明系統(tǒng)可應(yīng)用自熄開關(guān)裝置，室外區(qū)域的照明系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行定時控制設(shè)計。

表1 教室照明產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

2.6 應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計

學(xué)校的應(yīng)急照明系統(tǒng)中主要包括備用照明系統(tǒng)、疏散照明系統(tǒng)以及安全照明系統(tǒng)這幾個關(guān)鍵部分，設(shè)計過程中要遵守相關(guān)設(shè)計要求，并應(yīng)便于校方對系統(tǒng)實施日常的管理維護(hù)，系統(tǒng)造價方面也應(yīng)該全面考量。中小學(xué)建筑作為人員密集場所，對應(yīng)急照明和疏散照明安全性要求較高，須確保在緊急事故發(fā)生時，教學(xué)樓內(nèi)的師生安全有效疏散。疏散走道、樓梯間、人員密集場所設(shè)置消防應(yīng)急照明;在安全出口、樓梯間主要出入口、疏散通道等場所設(shè)置疏散指示燈。中小學(xué)的疏散場所地面的照度，不應(yīng)低于5.0lx，人員密集場所的樓梯間、前室或合用前室、避難走道地面的照度，不應(yīng)低于10.0lx。應(yīng)采用蓄電池作為疏散照明自備電源。

2.7 教學(xué)及教學(xué)輔助用房配電設(shè)計

進(jìn)行學(xué)校普通教室的配電設(shè)計時，教室內(nèi)黑板側(cè)方位置的高位處應(yīng)設(shè)置電視插座，黑板部位應(yīng)設(shè)置電子白板插座；講臺處的地面應(yīng)設(shè)置插座；黑板周圍要設(shè)置監(jiān)考攝像機專用電源；教室所用投影機電源應(yīng)設(shè)置在教室前部；教室后排區(qū)域應(yīng)設(shè)置普通插座；教室如果安有空調(diào)，要為室內(nèi)空調(diào)預(yù)設(shè)插座，如果未安裝空調(diào)，應(yīng)在教室頂板安裝吊扇，吊扇開關(guān)安裝在教室側(cè)墻。

進(jìn)行實驗室相關(guān)配電設(shè)計時，要注意如下設(shè)計要點。第一，在實驗室內(nèi)，必須設(shè)置專業(yè)線路，要提高接地安全性和規(guī)范性，通過專業(yè)電路能夠防止短路、超負(fù)荷等問題的產(chǎn)生。同時，實驗室要根據(jù)不同用途進(jìn)行電氣設(shè)計，設(shè)置直流電源線路和交流電源線路。第二，實驗室操作臺上必須設(shè)置電源插頭，要方便試驗操作人員進(jìn)行試驗，并且其插座應(yīng)盡量設(shè)置在靠墻部位的桌子上，防止由于試驗操作出現(xiàn)意外，提高電氣設(shè)計的安全性?？傆秒娍刂崎_關(guān)均應(yīng)設(shè)置在教師演示桌內(nèi)。在教師的試驗操作臺上應(yīng)設(shè)置三相380V 電源插座，便于教師試驗操作。第三，在實驗室內(nèi)，還應(yīng)該設(shè)置機械排風(fēng)，并配備專業(yè)的動力電，由于專業(yè)試驗存在一定的危險性，通過開關(guān)設(shè)置能夠盡可能地保障試驗過程的安全。對于生物實驗室，要采取局部照明設(shè)計，在光學(xué)試驗桌上應(yīng)配備相應(yīng)的照明設(shè)施，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范，設(shè)置三相四線、低壓交、直流電源。在學(xué)生試驗桌上還要配備單獨的插座和可調(diào)電源，要保證電流、電壓的穩(wěn)定性，為試驗創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。在電氣設(shè)計中還要注意三相電和直流電的設(shè)置，要根據(jù)不同實驗室采取相應(yīng)的設(shè)計方案。對于學(xué)校的實驗室、多媒體教室、機房等都要設(shè)置接地端子。

2.8 弱電系統(tǒng)設(shè)計要點

對于規(guī)模較小的中小學(xué)，進(jìn)行弱電設(shè)計時，弱電機房可兼用，例如，在校園網(wǎng)絡(luò)中心，可以布設(shè)一卡通主機、信息發(fā)布主機以及綜合布線系統(tǒng)；校園廣播室可設(shè)置廣播系統(tǒng)，以及閉路電視系統(tǒng)；校園傳達(dá)室可同時設(shè)置安防系統(tǒng)，以及消防報警系統(tǒng)等，如果采取此種設(shè)計形式，上述機房應(yīng)預(yù)留充足的面積，以便于預(yù)留電源，合理進(jìn)行接地設(shè)置。進(jìn)行綜合布線系統(tǒng)設(shè)計時，其機柜與出線端口之間的距離應(yīng)控制在90m 之內(nèi)。學(xué)校宿舍和食堂等公共活動區(qū)域，設(shè)計人員需要設(shè)置信息出口。對于學(xué)校內(nèi)單層面積較大的單體建筑，設(shè)計人員應(yīng)在各樓層預(yù)留出安裝網(wǎng)絡(luò)機柜的位置，只設(shè)置常規(guī)的弱電豎井難以滿足使用需求，必要情況下設(shè)計人員需要設(shè)置專用機房。食堂、宿舍等公共區(qū)域應(yīng)設(shè)置電視專用插座。進(jìn)行安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時需注意，校園的各重要通道、出入口處以及主要場所都應(yīng)設(shè)置監(jiān)控攝像裝置，攝像機選型應(yīng)符合中小學(xué)安防規(guī)范要求，還應(yīng)遵守GB55029-2022《安全防范工程通用規(guī)范》，視頻監(jiān)控要做到無死角覆蓋，校園樓梯間、食堂操作間等處也都應(yīng)設(shè)置監(jiān)控攝像裝置。進(jìn)行廣播系統(tǒng)設(shè)計時，要結(jié)合學(xué)校的實際使用需求，在校園主要通道、操場、教學(xué)樓、輔助用房、宿舍樓等處設(shè)置揚聲器裝置和廣播支路系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)置的揚聲器裝置要注意高度控制，一般來說應(yīng)在2.4m 以上。廣播系統(tǒng)的末端線路不應(yīng)采取線槽敷設(shè)的方式，而是應(yīng)采取暗管敷設(shè)法。

信息發(fā)布系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)成為中小學(xué)校中常見的設(shè)施配置，設(shè)計過程中，一般會在學(xué)校的出入口周圍、體育館、食堂售賣窗口、報告廳等區(qū)域設(shè)置LED 信息發(fā)布顯示屏，根據(jù)其顯示屏的不同使用需求，可選用大屏、彩屏或者單色屏等。

3 結(jié)語

隨著國家對于教育產(chǎn)業(yè)的重視程度逐漸提升，各中小學(xué)的建設(shè)水平也在提高，其電氣設(shè)計的復(fù)雜程度也不斷提升，為此電氣設(shè)計人員需持有嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度展開電氣設(shè)計，力求規(guī)劃設(shè)計一個優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟舒適、安全可靠、綠色節(jié)能的校園電氣系統(tǒng)，讓師生們可以在校園中安心地生活學(xué)習(xí)。