某中學建筑電氣設計分析

賈晟

隨著中國城市化進程和社會經濟的發展，大量人口涌入城市，校園供需矛盾日益突出。各地掀起了建校浪潮，公眾對教育的軟硬件有很高的期待，出現了大量規模大，標準高的學校，對教育建筑的電氣設計有了新的要求。近年來，筆者負責了多個學校的電氣設計，下面結合對某個中學的剖析，分享教育建筑電氣設計思路以及經驗教訓。

一、項目概況

本項目為咸陽市某寄宿制中學，總建筑面積97341m2。整個學校共分11個單體，1#體育館，地上3層；2#游泳館地上2層，地下1層；3#科技綜合樓及會議中心，地上6層，裙房為會議中心和報告廳，地上1層；4#教學樓，地上5層；5#實驗樓及學生公寓地上5層，地下1層；6#后勤服務樓，地上3層；7#看臺，地上2層；8#、9#為主次校門；10#為構筑物鐘樓；11#地下車庫位于3#科技綜合樓及會議中心下方。

二、供配電系統

1.負荷容量

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2. 負荷等級

教學樓、宿舍走道、體育館主要通道照明，應急照明，食堂廚房主要設備，消防設備，生活水泵，弱電系統，安防系統，客梯等為二級負荷，其余為三級負荷。

3.供電方案

本項目最高負荷等級為二級，從市政電網引雙回路10kV電源至學校內3#科技綜合樓及會議中心地下一層10kV配電站，兩路中壓電源同時工作，互為備用。

10kV中壓側采用單母線分段供電方式，兩路電源同時供電，分列運行。變壓器低壓側采用單母線分段加聯絡開關方式（主開關與聯絡開關電氣加機械聯鎖），平時分列運行，當一臺主變檢修或電源故障停電時，另一臺主變帶全部消防和二級負荷。

4.變配電所

在3#科技綜合樓及會議中心地下一層設一座10kV配電站。兩座10 /0.4 kV變電站分別設置在3#科技綜合樓及會議中心地下一層和6#后勤服務樓一層，每座變電站各設2臺1250KVA變壓器，總裝機容量6000KVA。

5.低壓配電系統

3#科技綜合樓及會議中心和6#后勤服務樓采用從變電所直接放射供電，其他單體建筑在配電間內設總配電箱（電源引自就近變電所低壓側），再放射至樓層配電箱。容量大的采用放射式配電，容量小的采用放射式與樹干式相結合的配電方式。消防動力設備、弱電機房、應急照明、消控室用電等采用雙電源供電，并在末端互投。

教室配電方案：（1）每間教室設專用配電箱；（2）電源插座、分體空調插座與照明用電分設不同回路，各自獨立控制；（3）預留多媒體設備用的電源插座；（4）語言和計算機教室，學生課桌的每個座位設置電源插座；（5）教室前后各設置一組單相兩孔及三孔電源插座。

實驗室配電方案：（1）每間實驗室設專用配電箱；（2）試驗桌用電設專用回路；（3）講臺處設實驗室配電箱總開關的緊急切斷電源按鈕；（4）演示臺、學生實驗桌提供交流單相220V電源插座，物理實驗室教師講桌設交流380V電源插座；（5）化學實驗室設機械排風，排風機設專用電源，控制開關設在教師實驗桌內。

宿舍配電方案：（1）每間宿舍設專用配電箱，進線開關具有同時斷開相線和中性線的功能；（2）電源插座與照明、空調分設不同支路；（3）電源插座的數量按床位確定，每個床位不少于1個；（4）智能管理系統，在樓層照明配電箱設智能管理模塊，可以實現定時斷送電、夜間小功率限制、特許負載控制、集中計量等功能。

6.導體選擇

消防用電干線回路采用礦物絕緣電纜，配電支線采用無鹵低煙阻燃耐火銅芯導線。普通用電干線回路采用無鹵低煙阻燃電纜，配電支線采用無鹵低煙阻燃銅芯導線。

7. 設計要點

本項目規模較大，建筑面積約10萬m2，變壓器裝機容量為6000KVA，采用兩回路10kV進線，滿足二級負荷供電要求。而許多教育建筑的規模在3～5萬m2，變壓器裝機容量為1000～3000KVA，通常只有一路10kV進線，此時需設置自備柴油發電機組作為二級負荷的備用電源，柴油發電機房可設置需避開人員密集區域。

附設在教育建筑的變電所，不應與教室、宿舍相貼鄰。若教學樓、實驗樓、宿舍樓用電容量較大，且沒有設置變電所條件，又遠離校區變電所，建議在建筑外設置箱變。考慮到學生的健康和安全，箱變與教室、宿舍需保持安全距離。箱變內的元器件需結合當地極端氣溫選用。

各單體建筑的運行時間差異較大，在計算變壓器容量時，同時系數可以取0.5～0.8，適當降低變壓器的裝機容量。

教育建筑具有單體面積較小且又較為分散的特點，在無變電所的單體建筑設低壓配電間，內設總配電箱，以減少變電所開關柜和出線電纜數量。總配電箱進線設帶隔離斷路器以便檢修。

教育建筑內專設消防強電井較困難，消防電纜和非消防電纜需安裝在電纜井兩側，消防電纜應采用礦物絕緣類不燃性電纜。

三、電氣照明

1. 普通照明

辦公室、會議室、閱覽室、教室宿舍采用熒光燈；體育館采用金屬鹵化物燈；游泳館采用防潮型密閉燈；走道、樓梯間、應急照明、食堂等采用LED燈。

2.應急照明

走道、樓梯、人員密集場所、疏散出口等處設消防應急照明和應急疏散指示照明，疏散場所地面照度5Lx，樓梯間地面5Lx，各應急、疏散指示照明自帶蓄電池，連續供電時間30min。

3.備用照明

消控室、網絡機房、變電所、消防水泵房、排煙機房等重要設備機房的平時照明兼備用照明且連續供電時間180min。

4.照明控制

走廊、樓梯間、門廳等公共場所采用分區、分組控制；體育館比賽場地、多功能廳、報告廳、會議室及展示廳等場所采用智能照明控制；教室、實驗室、辦公室在門口處設置開關控制；圖書館的大空間閱覽室、書庫采用集中控制。

5.設計要點

教室采用蝙蝠翼式燈具，其有較大的遮光角，光輸出擴展性好，布燈間距大，照度均勻，能有效限制炫光和光幕反射，有利于改善教室照明質量和節能。燈具布置在垂直黑板的通道上空，控制沿平行外窗方向順序設置開關。當有固定黑板時，需專裝設黑板照明并單獨控制。

圖書館閱覽室采用混合照明，非閱覽區域照度為閱覽區的1/3～1/2，閱覽桌上設單獨局部照明。書庫照明燈具與圖書等易燃物的距離大于0.5m。對于珍貴圖書和文物書庫，選用有過濾紫外線的燈具。書庫照明用電源配電箱設有電源指示燈并設于書庫之外。

教室、閱覽室、宿舍等長期閱讀書寫場所對光源的色溫、顯色指數、照度等參數指標都有很高的要求，熒光燈技術成熟，普遍使用；而LED燈關鍵參數指標差異性大，在顏色一致性、色漂移以及光生物安全等方面還存在爭議，建議在走道、食堂等要求不高的區域使用。

四、校園信息及安全系統

1.信息系統

學校信息系統有綜合布線、信息網絡系統、電話交換系統、廣播系統、信息發布系統、時鐘電鈴系統、安全防范系統、考試監考系統、教室多媒體系統、校園一卡通、車庫管理系統等。

弱電中心，學校廣播室，考試監控室設置等機房在科技綜合樓及會議中心。

每間教室在講臺附近設多媒體信息箱，信息插座布置在講臺和黑板處；辦公室按每8m2設一個信息插座；計算機教室按座位布置信息插座；每間宿舍按床位布置信息插座。

校園內有線廣播系統采取分區廣播形式，將校區按教學辦公、學生生活和體育運動的不同功能劃分為多個廣播分區，各分區音量單獨可調，以適應不同區域對音頻節。同時時鐘電鈴系統利用公共廣播系統設置不同的上下課鈴聲，休息時間廣播節目等，定時播放。

在科技綜合樓及會議中心、實驗樓及學生公寓、后勤服務樓門廳，學校主校門口設置顯示屏，具有發布公共信息、提供告知和查詢功能。

2.安全系統

安防、消防系統合用控制室，設置在3#科技綜合樓及會議中心一層。

安全防范系統：在校園、各單體建筑、地下車庫的出入口，單體建筑內公共通道、門廳電梯廳、電梯轎廂，財務室、檔案室、安防消防控制室、考試監控室、廚房操作間、備餐間等設置安防監控攝像頭；在控制室內設報警按鈕；在電梯轎廂內設報警電話；在無障礙廁所內設求助按鈕；在重要機房設置門禁系統；在校園圍墻上設周界報警系統。

火災自動報警系統的型式采用集中報警系統。在體育館、游泳館、科技綜合樓及會議中心、教學樓、實驗樓及學生公寓、后勤服務樓、地下車庫設火災自動報警系統。

3.設計要點

弱電設計首先要研究業主提供的設計任務書，需滿足教學、辦公、日常管理等需求。

學校信息系統內容豐富且專業性強，各個系統相對獨立，但可以將多個系統通過網絡整合在一個平臺上，便于統一管理。

信息系統一般由專業弱電公司深化設計，但是需要在設計中提出各系統的要求，同時預留各設備機房面積，各單體樓層弱電井、進出線的孔洞和線槽管路。

五、結語

教育決定一個國家和民族的未來，是一個民族最根本的事業，教育建筑是提高教學質量的基石，電氣設計師肩負著光榮的使命，需要設計師認真研究和執行相關規范，同時結合使用需求，確保電氣設計安全可靠，技術先進，經濟實用，易于維護。