建筑電氣工程設(shè)計(jì)-四大系統(tǒng)解析
現(xiàn)代建筑趨于多元化的風(fēng)格，高度大、面積大、功能復(fù)雜，電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容也日趨復(fù)雜，項(xiàng)目繁多。建筑電氣設(shè)計(jì)從狹義上僅指民用建筑中的電氣設(shè)計(jì)，從廣義上講應(yīng)該包括工業(yè)建筑、構(gòu)筑物和道路、廣場(chǎng)等戶(hù)外工程。
傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計(jì)只包括供電和照明，而今天一般將其設(shè)計(jì)的內(nèi)容形容為強(qiáng)電和弱電。將供電、照明、防雷歸類(lèi)在強(qiáng)電，而其余部分，如電話(huà)、電視、消防和樓宇自控等內(nèi)容統(tǒng)統(tǒng)歸于弱電。這種分類(lèi)以電壓的高低為依據(jù)，強(qiáng)調(diào)了電氣設(shè)計(jì)中所增加的消防、電訊和自控內(nèi)容與傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容完全不同，容易理解，所以很快被人們所接受。
但是，這種按電壓高低進(jìn)行分類(lèi)的方法并不嚴(yán)謹(jǐn)，如：動(dòng)力設(shè)備的二次控制回路，其電壓可能很低；而消防回路中的聯(lián)動(dòng)也不宜與配電箱完全分割開(kāi)。又如人防設(shè)計(jì)、防雷設(shè)計(jì)、保安設(shè)計(jì)等功能性設(shè)計(jì)，其內(nèi)容不僅僅是弱電信號(hào)的報(bào)警，也包含有動(dòng)力、照明的聯(lián)鎖反應(yīng)。又如防雷接地，強(qiáng)弱電都要求，而且有向等電位聯(lián)結(jié)發(fā)展的趨勢(shì)，實(shí)際上又很難分開(kāi)。如果電氣設(shè)計(jì)僅僅以電壓高低進(jìn)行分工，勢(shì)必造成強(qiáng)弱兩個(gè)子工種之間交叉過(guò)多，界限不清楚。
一、電氣設(shè)計(jì)的分類(lèi)
本文中將嘗試一種新的分類(lèi)方法，就是按功能分類(lèi)。既然建筑設(shè)計(jì)是為業(yè)主的功能需要服務(wù)的，將滿(mǎn)足某一類(lèi)需要的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容放在一起考慮應(yīng)該是合情合理的。為此，小編對(duì)建筑電氣的要求進(jìn)行了總結(jié)，提出本帖的分類(lèi)方法，愿意以一孔之見(jiàn)與各位同行做進(jìn)一步的交流�？紤]到防雷、消防等內(nèi)容都是出于對(duì)減少建筑物災(zāi)害的功能設(shè)計(jì)，特增加了電氣減災(zāi)一篇，并將保安監(jiān)控、防空襲、防爆炸等內(nèi)容歸并其中。而電訊和樓宇自控的出現(xiàn)不僅僅是減災(zāi)的需要，也是人們對(duì)理想生活環(huán)境的追求。出于對(duì)信息時(shí)代不斷發(fā)展的新技術(shù)考慮，建筑電氣的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)能擴(kuò)展，而信息正是其核心詞。減災(zāi)篇和信息篇中的內(nèi)容多是建筑電氣設(shè)計(jì)新增加的內(nèi)容，而傳統(tǒng)的供電篇和照明篇原本就有所界定。
這樣分類(lèi)還有另外一個(gè)原因是出于工作量的考慮。對(duì)于大型復(fù)雜建筑物，以平面圖而言，傳統(tǒng)強(qiáng)弱電都不只一張。由于消防、電視、廣播、保安、綜合布線(xiàn)(網(wǎng)絡(luò)和電話(huà))的要求并不相同，出于方便施工和報(bào)批的角度，往往要分別出圖。將傳統(tǒng)弱電改為減災(zāi)和信息，與傳統(tǒng)強(qiáng)電的供電和照明并列，可以更加真實(shí)地反映出變化后的工作量，也使建筑電氣的四個(gè)子專(zhuān)業(yè)能夠大體平衡。下面將進(jìn)一步敘述建筑電氣四個(gè)子專(zhuān)業(yè)的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容。
二、供電系統(tǒng)
建筑供電主要是解決建筑物內(nèi)用電設(shè)備的電源問(wèn)題。包括變配電所的設(shè)置，線(xiàn)路計(jì)算，設(shè)備選擇等。
1、供電電源及電壓的選擇
供電設(shè)計(jì)：包括供電電源的電壓、來(lái)源、距離和可靠程度，如今供電系統(tǒng)和遠(yuǎn)景發(fā)展情況；用電負(fù)荷的性質(zhì)、總設(shè)備容量和計(jì)算負(fù)荷；變配電所的數(shù)量、容量、位置和主接線(xiàn)；無(wú)功功率的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償前后的功率因數(shù)；備用容量和備用電源供電的方式；繼電保護(hù)的配置、整定和計(jì)量?jī)x表的配置。
為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源。具體數(shù)量應(yīng)視當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)使用，互為備用。此外，還必須裝設(shè)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，并要求在15s內(nèi)走道恢復(fù)供電，保證應(yīng)急照明、消防設(shè)備、電腦電源等用電。國(guó)內(nèi)高層建筑大都采用10kV等級(jí)，對(duì)用電量大而且有條件的，建議采用35kV深入負(fù)荷中心供電。
2、電力負(fù)荷的計(jì)算
電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備、安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起著決定性的作用。負(fù)荷計(jì)算的基本方法有：利用系數(shù)法、單位負(fù)荷法等。
3、短路電流計(jì)算
計(jì)算各種故障情況，以確定各類(lèi)開(kāi)關(guān)電器的整定值、延時(shí)時(shí)間。
4、高壓接線(xiàn)
好的設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生巨大的效益，這是工程師設(shè)計(jì)的主要目的。如何因地制宜，保證高低壓接線(xiàn)的安全、合理、經(jīng)濟(jì)、方便，是我們的一個(gè)重要課題。
現(xiàn)代高層建筑一般要求采用兩路獨(dú)立電源同時(shí)供電，高壓采用單母線(xiàn)分段、自動(dòng)切換、互為備用。母線(xiàn)分段數(shù)目，應(yīng)與電源進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)相適應(yīng)。只有供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線(xiàn)不分段的型式。若出線(xiàn)回路較多時(shí)，通�？紤]分段。電源進(jìn)線(xiàn)方式多采用電纜埋地或架空引入。
高壓配電系統(tǒng)及低壓干線(xiàn)配電方式常采用放射式，樓層配電則為混合式�，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接母線(xiàn)槽。水平干線(xiàn)因走線(xiàn)困難，多采用動(dòng)力與豎井母線(xiàn)通過(guò)插接箱連接。每層樓豎井設(shè)層配電小間，經(jīng)過(guò)插接箱從豎井母線(xiàn)取得電源。當(dāng)層數(shù)較多或負(fù)荷巨大時(shí)，可按樓層分區(qū)供電或?qū)⒆儔浩鞣稚⒉贾�，但要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。
5、低壓配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)
首先確定進(jìn)戶(hù)線(xiàn)的方位，然后確定各區(qū)域總配電箱、分箱的位置，根據(jù)線(xiàn)路允許電壓降等因素確定干線(xiàn)的走向，管材型號(hào)和規(guī)格，導(dǎo)線(xiàn)截面等，繪制平面圖。
低壓配電系統(tǒng)的各級(jí)開(kāi)關(guān)，一般采用低壓斷路器。設(shè)計(jì)時(shí)注意選擇性，保護(hù)等級(jí)不宜超過(guò)三級(jí)。重要負(fù)荷要求兩路供電、末端切換，如消防電梯，要求在電梯機(jī)房設(shè)置切換裝置、互為備用。配電設(shè)計(jì)包括配電系統(tǒng)的接線(xiàn)、主要設(shè)備選擇、導(dǎo)線(xiàn)及敷設(shè)方式的選擇、低壓系統(tǒng)接地方式選擇等。
6、電氣設(shè)備選擇
現(xiàn)代建筑要求電氣設(shè)備防火、防潮、防爆、防污染、節(jié)能及小型化。電氣設(shè)備有的需要引進(jìn)。設(shè)備引進(jìn)是一項(xiàng)技術(shù)性、政策性很強(qiáng)的工作，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的產(chǎn)品動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)都應(yīng)有一定了解，具備必要的國(guó)際貿(mào)易常識(shí)。
電氣設(shè)備的選擇是涉及多種因素，首先要考慮并堅(jiān)持的是產(chǎn)品性能質(zhì)量。電氣產(chǎn)品的選用必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范。其次才是經(jīng)濟(jì)性，要根據(jù)業(yè)主功能要求、經(jīng)濟(jì)情況做出選擇。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增加，選擇環(huán)保產(chǎn)品、節(jié)能產(chǎn)品也是新的時(shí)尚，這就不僅僅是錢(qián)的問(wèn)題了。
電氣工程師所要選擇的產(chǎn)品包含在每個(gè)設(shè)計(jì)子項(xiàng)之中，主要有電源設(shè)備、高低壓開(kāi)關(guān)柜、電力變壓器、電纜電線(xiàn)、母線(xiàn)槽、開(kāi)關(guān)電器、照明燈具、電訊產(chǎn)品、消防安防產(chǎn)品、樓宇自控產(chǎn)品等。
繼電控制與保護(hù)
沒(méi)有十全十美的系統(tǒng)，沒(méi)有100%可靠的設(shè)備，對(duì)于各種突發(fā)的意外情況，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，是電力系統(tǒng)工程師的職責(zé)之一。
電力管理
功率因數(shù)要求補(bǔ)償?shù)?.9～0.95，可采用集中補(bǔ)償或分散補(bǔ)償方式。為降低變壓器容量，集中補(bǔ)償裝置通常采用干式移相電容器，設(shè)置在低壓配電柜一起。
“管理出效益”已經(jīng)成為商品經(jīng)濟(jì)時(shí)代的共識(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行卓有成效的管理往往能夠在現(xiàn)有的物質(zhì)條件基礎(chǔ)上，產(chǎn)生出令人驚訝的潛能。
7、變配電所設(shè)計(jì)
根據(jù)建筑特點(diǎn)，確定變電所設(shè)計(jì)是建筑供電的重點(diǎn)，其設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：變配電所的負(fù)荷計(jì)算；無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算；變配電室的位置選擇；確定電力變壓器的臺(tái)數(shù)和額定容量的計(jì)算；選擇主接線(xiàn)方案；開(kāi)關(guān)容量的選擇和短路電流的計(jì)算；二次回路方案的確定和繼電保護(hù)的選擇與整定；防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)；變配電所內(nèi)的照明設(shè)計(jì)；編制供電設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；編寫(xiě)電氣設(shè)備和材料清單；繪制配電室供電平面圖；二次回路圖及其他施工圖。
8、電梯
電梯按使用功能分類(lèi)有：高級(jí)客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等；按速度劃分有：低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯；按電流分為直流和交流梯。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是確定電梯臺(tái)數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和選型，往往是建筑師根據(jù)建筑需要作出決定，電氣設(shè)計(jì)人員與建筑師共同研究確定。為縮短候梯時(shí)間、提高運(yùn)輸能力，采用高速電梯、分區(qū)控制和電腦群控已經(jīng)是常見(jiàn)的。
三、照明系統(tǒng)
電氣照明設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)說(shuō)明、光源選擇、照度計(jì)算、燈具造型、燈具布置、安裝方式、眩光控制、調(diào)光控制、線(xiàn)路截面、敷設(shè)方法和設(shè)備材料表等。照明設(shè)計(jì)和建筑裝修有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)與建筑師密切配合，以期達(dá)到使用功能和建筑效果的統(tǒng)一。綠色照明是指在設(shè)計(jì)中廣泛采用新的材料、技術(shù)、方法，達(dá)到節(jié)能、高效及環(huán)保的要求。
1、電光源
選擇人工光源是照明設(shè)計(jì)的第一步。從愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈以來(lái)，電光源也幾經(jīng)改朝換代。了解各類(lèi)電光源的特點(diǎn)是我們電氣設(shè)計(jì)工程師的職責(zé)。
2、照明計(jì)算
照度計(jì)算是設(shè)計(jì)的理論根據(jù)，一絲不茍地進(jìn)行照度計(jì)算、三相平衡計(jì)算、燈具配光曲線(xiàn)選擇，是照明設(shè)計(jì)的基本功。有人認(rèn)為，照明設(shè)計(jì)是比較容易的一部分，那是僅僅看到照明設(shè)計(jì)人員在一個(gè)又一個(gè)畫(huà)燈泡的現(xiàn)象，而不了解照明設(shè)計(jì)所涉及的復(fù)雜理論和在實(shí)際選型中所涉及的多種因素。
3、燈具選型
根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇不同的燈具，以達(dá)到預(yù)期的效果，往往需要電氣工程師與建筑師協(xié)商。電氣工程師需要更多的考慮技術(shù)規(guī)格方面的因素，如燈具效率、照度值、功率消耗等，而某些涉及美學(xué)的問(wèn)題，屬于仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智，建筑師和業(yè)主往往有不同的見(jiàn)解。實(shí)際工作中，電氣工程師有責(zé)任對(duì)建筑物的基本照明做出安排，對(duì)燈具進(jìn)行選型。
4、應(yīng)急照明
100%的電源遲早會(huì)出現(xiàn)中斷的情況，出于生理和心理的安全需要，設(shè)置應(yīng)急照明是必須的。見(jiàn)本書(shū)第19章的內(nèi)容。
5、環(huán)保和節(jié)能
(1)環(huán)保：環(huán)境保護(hù)的重要性不言而喻，我們只有一個(gè)地球，破壞環(huán)境無(wú)異于殺雞取卵。增強(qiáng)電氣工程師在設(shè)計(jì)中的環(huán)保意識(shí)，是我們應(yīng)盡的責(zé)任。
(2)節(jié)電：節(jié)省能源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重大政策，節(jié)約用電是節(jié)約能源中的一個(gè)重要方面，它直接關(guān)系到建筑物的運(yùn)行效率和其中人們的生活、工作。節(jié)電方案的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式，采用高效電氣設(shè)備，采用無(wú)功功率補(bǔ)償和電腦優(yōu)化控制等措施，節(jié)約用電。
四、電氣減災(zāi)系統(tǒng)
1、安全用電
人的生命安全是我們?cè)谶\(yùn)行電力系統(tǒng)中所必須首先考慮的問(wèn)題。電是雙刃劍，安全使用才能帶來(lái)方便和效益，我們應(yīng)該牢記：安全第一。
2、防雷
雷擊是一個(gè)概率事件，設(shè)置接閃器等防雷裝置增大了落雷的概率，但可以有效地控制雷擊災(zāi)害。傳統(tǒng)的防雷方法是采用避雷針、避雷帶等，近年來(lái)用過(guò)的有消雷器和放射式避雷針，但在國(guó)內(nèi)理論界基本是否定的。而提前放電和抗雷器等避雷方法理論界還在爭(zhēng)論之中。本書(shū)22章有簡(jiǎn)練的綜述
3、防火
隨著建筑物的日趨復(fù)雜化，功能的多樣化，防火問(wèn)題變得越來(lái)越重要。由于電氣原因引起的火災(zāi)也在不斷上升之中。建筑防火設(shè)計(jì)包括所有的設(shè)備專(zhuān)業(yè)，水要有噴淋、消防泵，暖通要有防排煙，電氣的火災(zāi)探測(cè)器、通信和聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)更是必不可少的。
4、防盜
現(xiàn)代社會(huì)科技的發(fā)展使我們擁有了更多的手段來(lái)保證自身和設(shè)備的安全。防盜設(shè)計(jì)包括：閉路監(jiān)視系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)、傳呼系統(tǒng)、車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)等。
5、防空和防爆
戰(zhàn)爭(zhēng)和意外爆炸也是設(shè)計(jì)建筑物要考慮的問(wèn)題。作為電氣設(shè)計(jì)工程師，在作設(shè)計(jì)繪圖中要根據(jù)需要研究和落實(shí)保安措施。
五、信息系統(tǒng)
1、電視
為了使用戶(hù)收看好電視節(jié)目，公共建筑一般都設(shè)置共用天線(xiàn)電視接收系統(tǒng)CATV和有線(xiàn)電視系統(tǒng)CCTV。它們都是有線(xiàn)分配網(wǎng)絡(luò)，除收看電視節(jié)目外，還可以在前端配合一定的設(shè)備，如攝像機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)制器，自己制作節(jié)目形成閉路電視系統(tǒng)進(jìn)線(xiàn)節(jié)目的播放。
進(jìn)行分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)電視機(jī)輸入端的電平范圍進(jìn)行合理計(jì)算。視頻同軸電纜、高頻插接件、線(xiàn)路放大器、分配器、分支器的選擇，應(yīng)注意系統(tǒng)的匹配及產(chǎn)品的質(zhì)量。天線(xiàn)的位置十分重要的，應(yīng)該選擇在沒(méi)有遮擋、沒(méi)有干擾、安裝方便的地方。
2、電話(huà)
電話(huà)設(shè)計(jì)包括電話(huà)設(shè)備的容量、站址的選定、供電方式、線(xiàn)路敷設(shè)方式、分配方式、主要設(shè)備的選擇、接地要求等。
3、廣播
旅游建筑的音響廣播設(shè)計(jì)包括公眾廣播、客房音響、高級(jí)宴會(huì)廳的獨(dú)立音響、舞廳音響等。公眾音響平時(shí)播放背景音樂(lè)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兼作應(yīng)急廣播用�？头恳繇懙脑O(shè)置目的是為客人提供高級(jí)的音樂(lè)享受，建立舒適的休息環(huán)境。高級(jí)宴會(huì)廳多是多功能的，必須設(shè)置專(zhuān)用的音響室，配備高級(jí)組合音響設(shè)施，以適應(yīng)各種不同會(huì)議要求。餐廳、多功能廳、酒吧間為滿(mǎn)足各類(lèi)晚會(huì)的需要，宜配置可移動(dòng)的音響設(shè)備。高級(jí)飯店前廳一般要設(shè)計(jì)音樂(lè)噴泉。
4、網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的出現(xiàn)是隨著信息工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)在建筑物中的新事物。信息時(shí)代的到來(lái)，使我們的生存成了比特的組合。
5、電腦管理系統(tǒng)
電腦管理系統(tǒng)是指對(duì)建筑物中人流、物流進(jìn)行現(xiàn)代化的電腦管理，如車(chē)庫(kù)管理、飯店管理等子系統(tǒng)。
6、樓宇自控
自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)：包括根據(jù)工藝要求而采用的自動(dòng)、手動(dòng)、遠(yuǎn)程控制、連鎖等要求；集中控制或分散控制的原則；信號(hào)裝置、各類(lèi)儀表和控制設(shè)備的選擇等。樓宇自控是智能建筑的基本要求，也是建筑物功能發(fā)展的時(shí)代產(chǎn)物。樓房不僅僅是遮風(fēng)避雨的居所，也是實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的舞臺(tái)。
建筑供電設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)的一部分，在不同的設(shè)計(jì)階段有不同的深度要求。那種超越設(shè)計(jì)階段的做法不是錦上添花，而是畫(huà)蛇添足。
