裝配式建筑電氣設計研究

朱家康

【摘要】隨著建筑產業進入高速發展階段，裝配式建筑憑借自身高效率、高精度、高質量等優勢，成為當下建筑發展主趨。建筑電氣作為建筑工程核心構成，直接決定整個項目質量，隨著電氣工程設計實際綜合能力的顯著提升，但在實際應用過程中，仍存在部分困境難以解決。裝配式建筑電氣設計作為一項綜合性工作，其內部包含多個內容，需充分結合相關規范和要求，積極開展相應的電氣設計工作，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量和人身財產安全，電氣設計人員需嚴格依照相關規范和要求，充分考量整個項目實際狀況，完成電氣設計工作。本文主要闡述裝配式建筑電氣設計內容及其原則，分析電氣設計要點，進一步保證電氣設計高效化完成。

【關鍵詞】裝配式建筑;電氣設計;設計要點

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

一、裝配式建筑電氣設計原則

裝配式建筑電氣設計需充分選取標準化、系列化的設計方法，應結合實際狀況，遵循相應的基本原則，實現整個電氣設備布設于安裝、管線敷設實現規范化、標準化，電氣管線間實際銜接更具可靠性、合理性。裝配式建筑電氣設計需充分結合實際狀況，科學、合理選取電氣設備和管線布置方式，提高整個電氣系統可靠及安全，凸顯實際環保優勢。裝配式建筑電氣設計方案應始終遵循以下基本原則：①經濟性。裝配式建筑內部復雜程度加劇，涵蓋內容較多，成本耗損較大，設計人員需始終保證設計質量滿足相關規范和標準的同時，適當控制實際成本投入。②可靠性。應始終結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。主接線應盡量簡易、設備少、操作便捷，不僅可減少各類錯誤實際操作，而且需充分保證設備運行可靠性。④安全性。應充分考量環保、安全性，制定精準性的應對策略，確保后續設備安裝維修及保養安全性、可靠性，從整體層面綜合性考量施工安全性。

二、裝配式建筑電氣設計要點

1、供配電系統設計要點

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定性、安全性，以及中斷供電對其整體產生的影響嚴重程度，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設計中選取負荷等級主要取決于我國相關規范和要求。

（2）電力負荷計算：將電力負荷精準計算，核心任務目標為積極掌握實際總負荷，進一步掌握其實際等級，為后續申請電源、設計供配電系統提供參考。整體方案正式設計過程中，可建議選取相應的單位指標法，初期設計、施工環節中，應使用需要系數法。用電設備數量較多，且設備間實際容量具有較小的差異性，選擇系數法計算為宜。用電設備數量少，以及不同設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上實施，應結合實際狀況將其控制于合理范圍內，以我國規范和要求為導向，針對一級負荷供電需布設兩個獨立的電源，且保證其中一個電源供電持續性和安全性。如將一級負荷供電設計為兩路市政電源協同供電，亦或布設其中一路為市政電源供電，可增設應急發電機組;二級負荷實際供電系統，最為關鍵的是線路一經產生故障，將不產生中斷或中斷較短時間內及時恢復供電狀況;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。同時，應急電源與正常電源間，用結合實際狀況選取并列運行實際措施，若存在相應的特殊狀況，應急電源及時切換至正常電源時，應采取可靠、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及以下的預裝式變電站的防火間距不應小于3m;建議室外變電站的外側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時，通向其他相鄰房間的門應為甲級防火門，通向過道的門應為乙級防火門;變電所直接通向室外的門應為丙級防火門。

（3）高壓配電系統設計：針對建筑高壓配電系統設計中，為從本質層面控制整個供電安全可靠，同時結合實際狀況可靈活性進行調整，建議選取放射式系統。針對變壓器實際布設場地內大型建筑電氣，為保證其配電系統設計可靠、合理，建議選用環網結構，其實際設計目標包含以下幾方面：第一，明晰整個配電電壓與網絡結構，以及配電干線運行整體負荷;第二，結合實際狀況，合理確定設備開關，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類型。

（4）低壓配電系統的設計：①明晰低壓配電方式，掌握整個配電網實際結構，最為關鍵的內容既要全方位掌握處于水平方向配電干線具體部位、數量，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，獲取其實際計算結果后，以此為核心基礎精準性選取開關、電纜等類型;③為從本質層面保證低壓配電系統工作運行可靠，應第一時間做好相應的防護措施，合理選取與之相適應的保護裝置，制定完善的保護配合方案，以免產生穿越性跳閘。④線路敷設。線路敷設作為整個低壓配電系統設計的關鍵內容，其敷設整體形式直接決定整個線路運行可靠性、安全性，以及對后續檢修工作的開展實施愈發觀注，建議選取電氣豎井與配電小間相聯合的方式;⑤計算低壓無功補償容量，并選取科學的裝置，根據我國相關要求，將其補償功率應補償至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，可將其實際增設于低壓側，與配電屏放置于一起;⑥節能設計。為進一步凸顯整個建筑實際應用的經濟性，減少電能實際消耗量，應高度重視節能設計，保證整個建筑電氣配電處于科學合理設計層面，力爭降低實際能源耗損。主電路與其直接連接輔助電路應能耐受見表1。

2、線路的選擇和敷設

裝配式混凝土結構住宅建筑的電氣設計，建議選取標準化、系列化的設計方法，確保各類設備布置、安裝、管線敷設和連接標準化、系列化。裝配式建筑電氣設計過程中，為獲取較佳的設計成效，建議始終遵循相應的基本設計原則，應對結構預制構件內電氣設備、管線和預留洞槽做好精準定位，進一步減少現場返工現象，以下為線路選擇和敷設設計要點：①裝配整體式建筑低壓配電系統的豎向干線及戶內水平分支線路建議選擇銅芯電纜及導線。②建筑高度處于24m-50m時，建議選擇阻燃低煙無鹵交聯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聚乙烯絕緣電線電纜;③裝配式混凝土結構建筑中，電氣豎向管線通常建議集中敷設，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敷設;⑤電氣線路不應敷設于裝配式實體墻內或樓板內，亦或兩板間縫隙內。現場施工條件限制需做暗敷時，建議敷設于現澆層內;消防管線暗敷時，保護層實際厚度應超過30mm;非消防管線暗敷時，保護層厚度需超過15mm。

3、電氣設備的選擇和安裝

基于結構現場實際安裝工藝要求、預制混凝土構件工廠制作工藝要求、結構安全性出發，套內配電箱、信息箱、訪客對講用戶話機等，均不應布設在柱、邊緣構件、預制混凝土構件上、構造柱。①裝配式住宅實際總電源箱應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，實際安裝應高出架空地板150mm的混凝土臺上方;②電表箱應滿足電氣公司要求的產品，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，并利用工業化內隔墻板做好封閉，住戶配電箱、住戶信息箱等掀起管線較多的箱體上方為預制疊合板時，且管線選取暗敷方式時，該疊合板建議預留缺口，建議尺寸為100深，長度與箱體保持等寬;④戶內插座的選擇及安裝需滿足以下相關規范和要求：以下為電氣設備安裝要點：廚房、衛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;有淋浴和浴盆的衛生間，應用電熱水器掛墻安裝于1區之內時，其電源插座實際安裝不應低于2.3m，掛墻式空調機插座不建議低于1.8m;其他用途的插座建議選取單相三孔插座，底邊距地板應保持0.3m-0.5m。

4、防雷與接地

裝配式剪力墻結構建筑，預制剪力墻間橫向連接采取現澆方式，用于固定和連接預制剪力墻，其實際間距需充分符合防雷引下線間距實際要求，同時現澆帶內縱向鋼筋與疊合板、疊合梁現澆層鋼筋具有可靠性銜接，符合電氣連續性要求，建議優先利用其作為防雷引下線。①裝配整體式建筑的防雷，應始終處于屋面增設避雷網格，處于實體女兒墻上方布設相應的避雷帶作為接閃器，避雷網格建議選取直徑超過8mm的鍍鋅圓鋼明敷。②可充分應用實體柱內兩根主筋作為防雷引下線，處于兩根柱子實際銜接部位，柱內套管與柱內鋼筋連接部位建議選用超過Φ16mm的防雷轉接導體跨接。需強調的是，在預制構件豎向連接部位做好特殊處理，如預留防雷引下線連接鋼板等，將兩段實體柱內等截面鋼筋予以焊接，實現貫通的目標。③充分應用基礎鋼筋作為地極，引下線與接地實際裝置應保證可靠性銜接，處于增設引下線柱子室外地面0.5m部位，布設相應的電阻測試盒，將其內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，接地實際電阻應充分依照電氣系統接地電阻實際最小數值確定，接地實際電阻最小數值無法確定時，可按照≤1Ω設計。

5、電氣防火設計

①裝配式建筑內部增設相應的變電所時，消防用電設備自身電源應處于變壓器低壓出線端，其電源進線為0.4kV時，消防用電設備和常規負荷電源建議分開;②消防用電設備自身備用電源可供電時間、容量，應確保其滿足各消防用電設備設計火災持續性時間，消防用電設備實際配電箱、控制箱應布設于控制室內，若必須設置在現場應確保消防設備滿足火災發生持續運行時間要求;③消防設備配電線路和控制線路應始終吻合消防設備在火災時持續運行時間要求，并積極符合以下規范：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，柔性礦物絕緣耐火電纜可建議選取梯級式電纜橋架敷設，有機絕緣類耐火電纜建議選取防火橋架敷設。

6、弱電設計要點

①裝配整體式建筑的弱電系統應始終按照功能、工程需求做好相應的統籌配置，弱電管線及設備的設計工作，應綜合性考量整個裝配建筑特征。②弱電管線正式埋設過程中建議與裝配式結構實際主體做好分離，豎向管線建議集中布設在建筑公共區域內實際管井內，需始終穿越裝配式結構主體時，應預先存留相應的孔洞或保護管。③室內弱電線路選用B1-1級難燃電纜時，可不穿管敷設;阻燃級別處于B1-2級及以下弱電線纜均處于保護管理內敷設，且線纜敷設中間嚴禁存在接頭。弱電分支線路建議可穿過可撓金屬電氣導管或壁厚超過1.4mm的薄壁鍍鋅鋼管放置于吊頂、內隔墻及地面架空夾層內做好敷設。④弱電主管網至機柜應預先存留相應的線路保護管，機柜通過吊頂至出線終端均應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，取決于整個穿線數量或線纜對應設備數量選取。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實際敷設時，應嚴格依照當下相關規范和標準，采取相應的阻燃和防火措施。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，且兩者實際邊距不建議小于200mm。⑦各弱電子系統內部的管線建議與各相關專業充分做好管道綜合，應與相關專業做好配合，依照相關規范和要求，處于弱電設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，內設14棟一類高層，均為裝配式剪力墻結構，結合該項目實際狀況，施工圖設計過程中積極做好建筑電氣設計工作，主要包含以下幾方面要點：①戶內箱體安裝。結合本項目實際狀況，綜合考量下住戶強弱電箱設于入戶玄關處，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、弱電箱體布設十分關鍵，箱體盡量避免安裝于預制墻體上，安裝于現澆墻，有助于豎向進、出管線合理布設，避免產生交叉現象。②戶內各類管線敷設。住宅內平面布設管線基本規劃，照明回路、消防線路均敷設于各房間樓、地面現澆層，照明、消防線路充分依照與之對應的設備安裝位置，其線路與房間中部保持平衡，弱電線路敷設于沿房間墻根部混凝土墊層內敷設;住宅內豎向布設管線，要于戶內強弱電箱處放射式引出;③燈具，強、弱電插座安裝。本工程結合實際生產廠家要求，預制板為受力構件，現場嚴禁鑿孔或洞，設計初期建議裝配式住宅樓部分開展相應的裝修設計，完成房間內全部設備精準定位，交由主要結構專業聯合生產廠家明晰整個生產工藝。④本項目戶內普通照明、插座及弱電線路正式敷設過程中，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自動報警系統實際線路布置，均選取實際厚度為1.5mm的套接緊定式鋼管。

結語：

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

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