中小学建筑电气设计要点及实例分析_黄晓炜.pdf

江西建材规划设计与勘察1482023年1 月作者简介：黄晓炜（1985-），男，福建建瓯人，本科，工程师，主要研究方向为建筑电气设计。中小学建筑电气设计要点及实例分析黄晓炜江西省建筑设计研究总院集团有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000摘 要：文中以中小学建筑物电气系统设计为研究对象，以优化设计中小学建筑物的电气系统为研究目的，提高电气系统运行的稳定性和安全性，充分满足中小学建筑物的使用需要。通过本次研究，能够进一步了解中小学建筑物电气系统的设计需要，形成清晰的电气系统设计思路和方法，进一步形成科学规范的中小学建筑物电气系统的设计模式。关键词：中小学建筑物；电气设计；实例分析中图分类号：TU22文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0148-03Key Points and Case Analysis of Electrical Design for Primary and Secondary School BuildingsHuang XiaoweiXiamen Branch of Jiangxi General Architectural Design and Research Institute Group Co.Ltd.,Xiamen,Fujian 361000Abstract:This paper takes the electrical system design of primary and middle school buildings as the research object,and takes the optimization design of the electrical system of primary and middle school buildings as the research purpose,so as to improve the stability and safety of the electrical system operation and fully meet the use needs of primary and middle school buildings.Through this study,we can further understand the design needs of the electrical system of primary and secondary school buildings,form clear design ideas and methods of the electrical system,and further form a scientific and standardized design model of the electrical system of primary and secondary school buildings.Key words:Primary and secondary school buildings;Electrical design;Case analysis0 引言随着我国教育事业的快速发展，各地区中小学基础设施建设水平不断提升，各学校纷纷对校内建筑物进行改建和扩建，力求为中小学生营造良好的学习环境。相较于商住建筑物，中小学建筑物具有更加复杂的功能需求，不仅需要具备照明功能，更要满足室内教育教学活动的电气化教学、智能化教学需求，同时具备符合标准的安全性能1。常见的中小学建筑物电气设计主要包括：低压配电、照明系统、接地及安全防护与专业配合设计，而在实际工程中，设计人员需要考虑实际的建筑物情况与中小学的建筑物使用需求，在完成基本电气设计的同时优化电气系统结构与各项性能参数，从而提升电气设计整体水平。1 中小学建筑电气设计的规范中小学建筑电气设计适用规范包括：（1）GB 51348-2019民用建筑电气设计标准；（2）GB 50034-2013 建筑照明设计标准；（3）GB 50055-2011通用用电设备配电设计规范 与GB 50054-2011 低压配电设计规范；（4）GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范 与 GB 50116-2014建筑设计防火规范（2018 年版）；（5）JGJ/T 310-2013 教育建筑电气设计规范；（6）GB 50099-2011中小学校设计规范。2 中小学建筑电气设计要点分析2.1 低压配电分析 低压配电系统是中小学建筑电气系统内的主要构成部分，也是中小学建筑物内各项电力设施运行的基本载体。在中小学建筑电气系统的低压配电设计环节，设计人员应当考虑建筑物内的基本电力、照明、空调暖通设备、消防、食堂厨房设施的配电需求，按其功能与使用性质以及其负荷等级合理区分。同时，还需要注意以下事项：（1）根据建筑物结构，尽可能采用放射式线路、树干式线路结构，或者采用这两种形式相结合的方法，形成配电系统。这样做能够针对大容量供电设备、机房设备、消防设施进行相对独立配电，并且将其与楼层的普通用电设施进行集中配电2。（2）建筑物内的电源进线箱应设置具有带隔离和保护功能的电器，以确保接地装置可靠性，同时分别在每个楼层之内设置配电箱，方便电源的切除。（3）对于教学楼内设的非教学用房，其配电支路需要与教学用房分开，方便对教学用电的集中控制。（4）针对建筑物内的插座，应采用安全型插座。计算机教室内用于计算机电源插座的采用 A型剩余电流保护器。2.2 照明设计分析设计人员应根据中小学建筑物的实际情况，灵活开展照明系统的电气设计，针对建筑物内不同类型照明系统开展不同的设计3。（1）教室内照明应当根据教室的实际情况设计灯具的高度，JGJ/T 310-2013教育建筑电气设计规范 中要求灯具与桌面的垂直距离1.7m，一般取灯具距地面的安装高度江西建材规划设计与勘察1492023年1 月2.52.9m，距课桌面1.72.1m。灯具长轴与黑板垂直，灯具采用分组控制，所控制灯具分组与采光窗平行，在不影响教室正常使用的同时充分利用自然光；对于教室内的黑板灯，可以选择黑板专用灯具，采用吊装或采用支架壁挂安装，灯具与黑板之间的水平距离一般取0.71m。黑板灯控制开关安装在黑板旁，采用一灯一开关的控制方式；（2）公共走廊及公共活动场所等区域照明可分为两个或多个回路进行配电。其控制方式除采用就地分组控制的方式外，还通过在公共照明配电箱处设置时间控制器或采用智能照明控制系统，再根据实际使用及自然采光情况下打开或关闭相应的照明回路。2.3 接地及安全防护分析学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍均为人员密集场所，接地对电力系统和设备安全运行，对人员的人身安全，都起着很大的作用。中小学教育建筑的接地系统包括以下几个部分：保护接地、防雷接地和功能接地。教育建筑宜采用共用接地装置；根据项目的规模、重要性及工程所在地的年平均雷暴日数等，确定防雷分类及雷电防护等级；建筑主体屋面架设接闪器以防直击雷，保证屋面电气设备及用可导电管道连接至建筑内的其他屋面固定装置均处在接闪器保护范围之内，并按照相关标准要求设置防雷电波侵入设备。如工程所在地处于沿海地区，屋面明敷的接闪器还需通过加大其截面积或采用其他防腐措施。建筑物内栏杆、金属门窗、金属管道等不带电的金属构件进行总等电位联结，卫生间、淋浴间等场所进行局部等电位联结，学校的计算机教室及其工作室需考虑设置防静电措施4。2.4 专业配合分析 教室是中小学建筑物的主要区域，也是电气设计时需要重点考虑的区域。在中小学建筑电气设计时，设计人员可在每间教室内单独设置配电箱，并采用不同回路，分别设计电源内的插座、照明用电线路；可预留多媒体装置的插座与电源线，预留室内风扇的电源线5。现代学校食堂厨房大都采用电气化厨具，其用电设备种类多且容量较大，为避免出现预留负荷不足的情况，电源进线需考虑一定的余量；厨房专间内需设置紫外线消毒灯，紫外线消毒灯的开关应设置在厨房专间外，为了便于识别和操作，采用底边距地1.8m的安装方式并与其它照明开关面板有明显区分标志，以免误开启6。厨房专间内配备紫外辐射照度计；厨房内在使用或产生水或水蒸气的粗/细加工间、烹饪间、洗消间等场所，其中用电设备使用环境温度高、潮湿，需关注电气设备的防护措施。为了保证用电安全，安装的电气设备外壳、插座、灯具等的防护等级应不低于 IP54，操作按钮的防护等级应不低于 IP55；该区域以及厨房的配电回路包括各种厨房用电设备、照明设备以及插座均采用带剩余电流保护的断路器；为保障线路安全，电气线路配管采用厚壁镀锌钢导管其壁厚度不小于2.0mm；厨房内配电桥架一般敷设在吊顶内，但也要避免敷设在蒸锅及灶具等会产生大量水蒸气及大量热的设备上方，按GB 51348-2019 民用建筑电气设计标准 的要求：厨房内电缆槽盒、设备电源管线，应避开明火2.0m以外敷设；电缆槽、盒应避开产生蒸汽等热气流2.0m以外敷设。3 相关实例3.1 工程概况某学校建设工程总建筑面积为47188.53m2，包括地上27381.53m2、地下19807m2，其中，教学楼与教学综合楼，地上六层，建筑面积约为20958.66m2，建筑高度约为23.95m，属于为多层公共建筑，设计耐火等级为二级。食堂与教师宿舍，地上五层，建筑面积为3260.68m2，建筑高度为22.05m，属于多层公共建筑，设计耐火等级二级，地下设计为类地下汽车库，耐火等级二级。本工程建筑物分别为：教学楼、教学综合楼、食堂、教师宿舍，均为多层公共建筑物。室外消防用水量为40L/s；地下室为类地下汽车库；消防用电负荷为一级负荷。教学楼及教学综合楼内的走廊与过道的照明系统、食堂内厨房的设备用电、冷库与操作间及备餐间的照明用电均为二级负荷，其余为三级负荷。3.2 工程电气设计为了更好地实现上述四点基础电气设计工作，分别采取如下措施，以确保四点基础电气设计工作的有序落实，同时兼顾本工程建筑物内的教育教学、安全实施与电气设施使用需求，以提升建筑物的电气功能性与安全性水平。3.2.1 供配电系统设计本工程设置一个变配电室，受条件限制，变配电室设在教学楼综合楼裙房的一层与主楼通过连廊连接。变配电室上、下及四周均不与宿舍、教室等教育性质的房间相贴邻，变配电室的门直接开向室外，通向主楼的走道不设置门。为保证供电可靠性，引来两路10kV高压市政进线，高压电缆穿管埋地引至一层的变配电室，之后引入高压进线柜。高压系统采用单母线分段的方式，两路电源同时运行，互为备用。当一路电源故障时，另一路电源通过联络开关投入运行；低压部分采用单母线分段的方式，变压器为分列运行，中间设置联络开关。为提高消防负荷及其他重要负荷供电的可靠性，设应急母线段；设置一台柴油发电机，柴油发电机组其相序应与市电相序一致，在市电停电后30s内自动投入供电。市政电源与柴油发电机之间设机械、电气联锁。本工程中的消防电气设备、应急照明、报警系统等一级负荷由普通母线段和应急母线段两个低压回路在末端配电箱处切换供电。3.2.2 电气设计根据本工程的平面图纸，详细了解每栋建筑物、每层楼层的电气设备位置与参数，包括电气设备的安装位置、电气装置的安装高度与角度、电气线路的布线与走向等。本项目中教学楼各教室内均安装有分体式空调，其配电自成系统设置专用回路，同一层内的分体空调电源均引自设置在本层配电间内的空调配电箱，便于学校对空调使用进行管控；根据建筑照明设计规范标准要求，开展相应照明工程设计，落实各栋建筑物、建筑物内各教室与办公室的照明设计标准，具体要求如表1 所示。表1 各建筑物内照明灯具照度与标准序号场所照明功率密度/（W/m2）平均照度/（1x）参考平面1走廊2.050地面2教室8.0300课桌面3计算机教室13.55000.75m水平面4美术教室13.5500桌面5多媒体教室8.03000.75m水平面6消防控制室8.03000.75m水平面7水泵房、风机房3.5100地面8办公室8.03000.75m水平面9会议室8.0300