装配式建筑电气设计研究

朱家康

【摘要】随着建筑产业进入高速发展阶段，装配式建筑凭借自身高效率、高精度、高质量等优势，成为当下建筑发展主趋。建筑电气作为建筑工程核心构成，直接决定整个项目质量，随着电气工程设计实际综合能力的显著提升，但在实际应用过程中，仍存在部分困境难以解决。装配式建筑电气设计作为一项综合性工作，其内部包含多个内容，需充分结合相关规范和要求，积极开展相应的电气设计工作，确保整个建筑正常运行。为进一步确保装配式建筑自身整体质量和人身财产安全，电气设计人员需严格依照相关规范和要求，充分考量整个项目实际状况，完成电气设计工作。本文主要阐述装配式建筑电气设计内容及其原则，分析电气设计要点，进一步保证电气设计高效化完成。

【关键词】装配式建筑;电气设计;设计要点

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

一、装配式建筑电气设计原则

装配式建筑电气设计需充分选取标准化、系列化的设计方法，应结合实际状况，遵循相应的基本原则，实现整个电气设备布设于安装、管线敷设实现规范化、标准化，电气管线间实际衔接更具可靠性、合理性。装配式建筑电气设计需充分结合实际状况，科学、合理选取电气设备和管线布置方式，提高整个电气系统可靠及安全，凸显实际环保优势。装配式建筑电气设计方案应始终遵循以下基本原则：①经济性。装配式建筑内部复杂程度加剧，涵盖内容较多，成本耗损较大，设计人员需始终保证设计质量满足相关规范和标准的同时，适当控制实际成本投入。②可靠性。应始终结合整个工程实际状况，以及用电负荷自身等级，确保电气工程处于各类状况下，供电具有较佳的可靠性，力争供电安全性及可靠性。③灵活性。主接线应尽量简易、设备少、操作便捷，不仅可减少各类错误实际操作，而且需充分保证设备运行可靠性。④安全性。应充分考量环保、安全性，制定精准性的应对策略，确保后续设备安装维修及保养安全性、可靠性，从整体层面综合性考量施工安全性。

二、装配式建筑电气设计要点

1、供配电系统设计要点

1.1电力负荷确定与计算

（1）电力负荷分级确定：按照电力负荷供电稳定性、安全性，以及中断供电对其整体产生的影响严重程度，通常将其可划分三种类型，即一级负荷、二级负荷和三级负荷。在装配式建筑供配电系统设计中选取负荷等级主要取决于我国相关规范和要求。

（2）电力负荷计算：将电力负荷精准计算，核心任务目标为积极掌握实际总负荷，进一步掌握其实际等级，为后续申请电源、设计供配电系统提供参考。整体方案正式设计过程中，可建议选取相应的单位指标法，初期设计、施工环节中，应使用需要系数法。用电设备数量较多，且设备间实际容量具有较小的差异性，选择系数法计算为宜。用电设备数量少，以及不同设备间电容量不尽相同，可建议选用二项式法。

1.2供电电源选择

装配式供电电源的选择，主要是处于供电负荷确定基础上实施，应结合实际状况将其控制于合理范围内，以我国规范和要求为导向，针对一级负荷供电需布设两个独立的电源，且保证其中一个电源供电持续性和安全性。如将一级负荷供电设计为两路市政电源协同供电，亦或布设其中一路为市政电源供电，可增设应急发电机组;二级负荷实际供电系统，最为关键的是线路一经产生故障，将不产生中断或中断较短时间内及时恢复供电状况;三级负荷处方面无严格的要求，处于正常状况下，建筑可处于正常用电状态。同时，应急电源与正常电源间，用结合实际状况选取并列运行实际措施，若存在相应的特殊状况，应急电源及时切换至正常电源时，应采取可靠、安全的运行措施，配电所实际选址过程中，需综合性分析实际负荷容量及其分布状况，建议其尽量接近负荷中心。

1.3变配电所的设计

（1）室外变电站离住宅距离要求：民用建筑与10kV及以下的预装式变电站的防火间距不应小于3m;建议室外变电站的外侧与住宅建筑外墙的间距不宜小于20m。

（2）变电所防火门要求：变电所位于高层主体或裙房内时，通向其他相邻房间的门应为甲级防火门，通向过道的门应为乙级防火门;变电所直接通向室外的门应为丙级防火门。

（3）高压配电系统设计：针对建筑高压配电系统设计中，为从本质层面控制整个供电安全可靠，同时结合实际状况可灵活性进行调整，建議选取放射式系统。针对变压器实际布设场地内大型建筑电气，为保证其配电系统设计可靠、合理，建议选用环网结构，其实际设计目标包含以下几方面：第一，明晰整个配电电压与网络结构，以及配电干线运行整体负荷;第二，结合实际状况，合理确定设备开关，利用短接方式判定其可靠性，选用高压电缆截面，精准性明晰整个干线线路及布设类型。

（4）低压配电系统的设计：①明晰低压配电方式，掌握整个配电网实际结构，最为关键的内容既要全方位掌握处于水平方向配电干线具体部位、数量，又需明晰竖直方向配电干线实际状况。②合理计算分干线、干线运行承受载荷，获取其实际计算结果后，以此为核心基础精准性选取开关、电缆等类型;③为从本质层面保证低压配电系统工作运行可靠，应第一时间做好相应的防护措施，合理选取与之相适应的保护装置，制定完善的保护配合方案，以免产生穿越性跳闸。④线路敷设。线路敷设作为整个低压配电系统设计的关键内容，其敷设整体形式直接决定整个线路运行可靠性、安全性，以及对后续检修工作的开展实施愈发观注，建议选取电气竖井与配电小间相联合的方式;⑤计算低压无功补偿容量，并选取科学的装置，根据我国相关要求，将其补偿功率应补偿至0.9-0.95。正常状况下无功补偿均选用集中化补充方式，为进一步降低整个变压器实际容量，可将其实际增设于低压侧，与配电屏放置于一起;⑥节能设计。为进一步凸显整个建筑实际应用的经济性，减少电能实际消耗量，应高度重视节能设计，保证整个建筑电气配电处于科学合理设计层面，力争降低实际能源耗损。主电路与其直接连接辅助电路应能耐受见表1。

2、线路的选择和敷设

装配式混凝土结构住宅建筑的电气设计，建议选取标准化、系列化的设计方法，确保各类设备布置、安装、管线敷设和连接标准化、系列化。装配式建筑电气设计过程中，为获取较佳的设计成效，建议始终遵循相应的基本设计原则，应对结构预制构件内电气设备、管线和预留洞槽做好精准定位，进一步减少现场返工现象，以下为线路选择和敷设设计要点：①装配整体式建筑低压配电系统的竖向干线及户内水平分支线路建议选择铜芯电缆及导线。②建筑高度处于24m-50m时，建议选择阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电线电缆，建筑实际高度小于24m，可建议选择聚乙烯绝缘，聚氯乙烯护套电线电缆。建筑高度为50m及以上时，建议选择阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电线电缆;③装配式混凝土结构建筑中，电气竖向管线通常建议集中敷设，符合维修更换实际需求;④电气水平管线建议处于地板架空层或吊顶内敷设;⑤电气线路不应敷设于装配式实体墙内或楼板内，亦或两板间缝隙内。现场施工条件限制需做暗敷时，建议敷设于现浇层内;消防管线暗敷时，保护层实际厚度应超过30mm;非消防管线暗敷时，保护层厚度需超过15mm。

3、电气设备的选择和安装

基于结构现场实际安装工艺要求、预制混凝土构件工厂制作工艺要求、结构安全性出发，套内配电箱、信息箱、访客对讲用户话机等，均不应布设在柱、边缘构件、预制混凝土构件上、构造柱。①装配式住宅实际总电源箱应选取供电部门认可的箱体，供电部门并无特殊要求时，可选取XL-21或GGD箱体，实际安装应高出架空地板150mm的混凝土台上方;②电表箱应满足电气公司要求的产品，挂装于首层或其他楼层电气竖井实体墙上，正式进行安装时底边与地面距离应超过0.5m;公共部位实际安装时底边实际距离地板建议超过1.1m;③分户配电箱建议选取暗装箱体，建议装于进户部位实体墙上，底边标高与实际地板1.6m，并利用工业化内隔墙板做好封闭，住户配电箱、住户信息箱等掀起管线较多的箱体上方为预制叠合板时，且管线选取暗敷方式时，该叠合板建议预留缺口，建议尺寸为100深，长度与箱体保持等宽;④户内插座的选择及安装需满足以下相关规范和要求：以下为电气设备安装要点：厨房、卫生间建议选取单相三孔插座，实际防护等级建议满足IP54要求;有淋浴和浴盆的卫生间，应用电热水器挂墙安装于1区之内时，其电源插座实际安装不应低于2.3m，挂墙式空调机插座不建议低于1.8m;其他用途的插座建议选取单相三孔插座，底边距地板应保持0.3m-0.5m。

4、防雷与接地

装配式剪力墙结构建筑，预制剪力墙间横向连接采取现浇方式，用于固定和连接预制剪力墙，其实际间距需充分符合防雷引下线间距实际要求，同时现浇带内纵向钢筋与叠合板、叠合梁现浇层钢筋具有可靠性衔接，符合电气连续性要求，建议优先利用其作为防雷引下线。①装配整体式建筑的防雷，应始终处于屋面增设避雷网格，处于实体女儿墙上方布设相应的避雷带作为接闪器，避雷网格建议选取直径超过8mm的镀锌圆钢明敷。②可充分应用实体柱内两根主筋作为防雷引下线，处于两根柱子实际衔接部位，柱内套管与柱内钢筋连接部位建议选用超过Φ16mm的防雷转接导体跨接。需强调的是，在预制构件竖向连接部位做好特殊处理，如预留防雷引下线连接钢板等，将两段实体柱内等截面钢筋予以焊接，实现贯通的目标。③充分应用基础钢筋作为地极，引下线与接地实际装置应保证可靠性衔接，处于增设引下线柱子室外地面0.5m部位，布设相应的电阻测试盒，将其内部实际测试段子与引下线完成焊接。④装配整体式建筑实际接地建议选取共用接地系统，接地实际电阻应充分依照电气系统接地电阻实际最小数值确定，接地实际电阻最小数值无法确定时，可按照≤1Ω设计。

5、电气防火设计

①装配式建筑内部增设相应的变电所时，消防用电设备自身电源应处于变压器低压出线端，其电源进线为0.4kV时，消防用电设备和常规负荷电源建议分开;②消防用电设备自身备用电源可供电时间、容量，应确保其满足各消防用电设备设计火灾持续性时间，消防用电设备实际配电箱、控制箱应布设于控制室内，若必须设置在现场应确保消防设备满足火灾发生持续运行时间要求;③消防设备配电线路和控制线路应始终吻合消防设备在火灾时持续运行时间要求，并积极符合以下规范：一类、二类装配整体式高层建筑消防水泵、电梯的供电干线，应建议选取耐火性较强的电缆;24层以下的单层和多层住宅可建议选取有机绝缘耐火电缆;④消防设备的分支线路、控制線路，可选用消防供电干线耐火等级降一类电线或电缆，严禁选取阻燃级电线或电缆;⑤刚性矿物绝缘耐火电缆可建议选取电缆吊架敷设，柔性矿物绝缘耐火电缆可建议选取梯级式电缆桥架敷设，有机绝缘类耐火电缆建议选取防火桥架敷设。

6、弱电设计要点

①装配整体式建筑的弱电系统应始终按照功能、工程需求做好相应的统筹配置，弱电管线及设备的设计工作，应综合性考量整个装配建筑特征。②弱电管线正式埋设过程中建议与装配式结构实际主体做好分离，竖向管线建议集中布设在建筑公共区域内实际管井内，需始终穿越装配式结构主体时，应预先存留相应的孔洞或保护管。③室内弱电线路选用B1-1级难燃电缆时，可不穿管敷设;阻燃级别处于B1-2级及以下弱电线缆均处于保护管理内敷设，且线缆敷设中间严禁存在接头。弱电分支线路建议可穿过可挠金属电气导管或壁厚超过1.4mm的薄壁镀锌钢管放置于吊顶、内隔墙及地面架空夹层内做好敷设。④弱电主管网至机柜应预先存留相应的线路保护管，机柜通过吊顶至出线终端均应存留线路保护管及终端出线盒，实际保护管自身直径的选取，取决于整个穿线数量或线缆对应设备数量选取。⑤针对阻燃及防火有要求的弱电消防管线处于无阻燃、防火作用的轻钢龙骨内实际敷设时，应严格依照当下相关规范和标准，采取相应的阻燃和防火措施。⑥弱电箱、弱电出线实际终端与强电配电箱建议保持处于合理范围内，且两者实际边距不建议小于200mm。⑦各弱电子系统内部的管线建议与各相关专业充分做好管道综合，应与相关专业做好配合，依照相关规范和要求，处于弱电设备管线穿越楼板部位进行防火、防水等措施。

三、项目实践案例分析

某住宅项目，内设14栋一类高层，均为装配式剪力墙结构，结合该项目实际状况，施工图设计过程中积极做好建筑电气设计工作，主要包含以下几方面要点：①户内箱体安装。结合本项目实际状况，综合考量下住户强弱电箱设于入户玄关处，错位布置，部分户型条件苛刻，与建筑沟通加砌100实墙。住户强、弱电箱体布设十分关键，箱体尽量避免安装于预制墙体上，安装于现浇墙，有助于竖向进、出管线合理布设，避免产生交叉现象。②户内各类管线敷设。住宅内平面布设管线基本规划，照明回路、消防线路均敷设于各房间楼、地面现浇层，照明、消防线路充分依照与之对应的设备安装位置，其线路与房间中部保持平衡，弱电线路敷设于沿房间墙根部混凝土垫层内敷设;住宅内竖向布设管线，要于户内强弱电箱处放射式引出;③灯具，强、弱电插座安装。本工程结合实际生产厂家要求，预制板为受力构件，现场严禁凿孔或洞，设计初期建议装配式住宅楼部分开展相应的装修设计，完成房间内全部设备精准定位，交由主要结构专业联合生产厂家明晰整个生产工艺。④本项目户内普通照明、插座及弱电线路正式敷设过程中，主要选取刚性阻燃PVC管道，以暗敷方式进行施工;消防负荷配电线路及火灾自动报警系统实际线路布置，均选取实际厚度为1.5mm的套接紧定式钢管。

結语：

装配式建筑电气设计直接决定整个建筑自身功能的实现，作为建筑设计核心内容之一要给予高度重视，精准掌握当下设计中易产生的不足，遵循相应的设计基本原则，严格按照我国相关电气设计规范，确保电气设备始终处于良好运行状态，为装配式建筑电气设备应用可靠性、安全性做支撑。

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