簡析現代小高層住宅的電氣系統設計

摘 要：高層住宅屬于現代住宅新模式，是城市人多地少和高地價的產物，其中小高層具有良好的通風采光、生活便捷等優勢。隨著現代電氣設備類型的多樣化、智能化，為了更好地滿足居民對于電氣設施、使用安全等方面的需求，電氣系統的合理設計尤為關鍵。本文通過概述現代小高層住宅的電氣系統設計要求，圍繞供配電、照明、弱電系統等方面，探究現代小高層住宅的電氣系統設計內容，進而結合科學、安全原則對住宅電氣系統更加科學的設計提供指引。

關鍵詞：小高層住宅;電氣系統;火災安全;設計

中圖分類號：TU241.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0127-02

0引言

隨著現代化建設的步伐不斷加快，耕地面積減少帶來的問題也日漸突出，城市中住宅建設用地越來越少，因此18層以下的小高層住宅相對于大高層住宅更受到居民的青睞，其具有十分豐富的層次感和廣闊的視野范圍，屬于新興現代高層建筑類型。既彌補了傳統多層住宅低層潮濕、無電梯上下樓不便，又彌補了大高層住戶多上下班高峰期電梯擁擠的劣勢。下面讓我們利用案例進一步的分析與研究，探索更加科學的電氣設計方法以便改進和創新。

1案例分析

以某工程為例，總建筑面積為1萬多m2，其中包含1～2層的商鋪與18層的小高層住宅，住宅分為兩到三個單元不等，地下兩層為地下室，小區地下車庫直通各住宅，建筑總高度52.55m，屬于二類高層建筑。

2供配電系統

2.1設計要素

小高層的電氣系統設計要素包含：供配電系統;負荷量計算;照明系統;火災自動報警系統;弱電系統;防雷接地系統。

2.2負荷計算

負荷計算有需要系數法、利用系數法、單位面積功率法等。其中，利用系數法計算結果最為接近實際，但是計算過程比較繁瑣，適用于精確計算;單位面積功率法主要通過查配電手冊和設計規范中的相關表格取值，根據面積估算用電容量，此方法一般只適合工程項目前期的初步設計階段;需要系數法計算相對簡單，適用于用電設備較多，切容量相差不大的情況，可以直接計算負荷，為民用建筑施工圖常用算法。需要系數法在運算過程中需要明確設備功率、同時系數、需要系數。由于多種用電設備的用電要求存在差異性，計算時需要對系統設備進行分組，對于連續工作制的電動設備，設備功率相當于額定功率，短期設備則應把功率換算到統一負載持續率下的有功功率進行計算。

2.3配電系統設計

2.3.1變配電

由于現代小區的負荷量和建筑面積較大，變壓器一般處于持續運行狀態，干式變壓器的防潮、防火、防塵等功能顯著，可以作首選變電器。在小區內設置獨立變電所，配套高低壓柜。兩路10kV電源同時工作，單母線分段分列運行，交流操作。低壓主接線采用單母線分段帶母聯方式。當一臺變壓器或一回電源故障時，另一臺變壓器可滿足全部二級負荷的供電要求。在低壓端增加電容器機組，完成無功補償，使功率因數超過0.92。

2.3.2供配電

在系統中電梯、公共照明、應急照明、消防水泵、消防風機等按照二級負荷考慮，要求安裝雙電源末端互投，其余按照三級負荷考慮。從變電所低壓側不同母線段引來兩路380V交聯聚乙烯絕緣電纜埋地進入小高層內配電室，進線入樓處穿鋼管保護，埋深-0.7m，伸出散水0.2m以上。進出建筑物外墻的管線均應做好防水措施。

配電室內設兩個公共設備配電柜，給二級負荷提供雙電源供電。備用電源一般在主電源停電后的15s后完成自動啟動，確保消防用電需求。低壓配電系統采用樹干式與放射式相結合的配電方式。消防負荷及動力負荷低壓配電線路采用放射式，重要設備的低壓配電線路采用放射式，一般配電線路采用放射式與樹干式混合配電方式，電纜在單體內通過橋架和配電井引至各個用電點。住宅單元計量箱，選用無人工抄表功能的電表，只要借助網絡傳輸和遠程傳輸即可開展工作。

2.4住宅用電及保護設備

2.4.1電能計量

隨著現代家庭的用電設備負荷種類繁多，功率越來越大，建議普通戶型設置為8kW，入戶線截面10m2;大戶型設置為12kW，入戶線截面16mm2，戶內配電箱距地1.8m設置。用戶單元計量箱設置在地下設備間，電梯、水泵、風機及公共照明、應急照明等公共設備的計量應設置在公共設備配電柜內。

2.4.2保護設備選擇

設計人員需要經過詳細的負荷計算、電壓損失等方面進行纜線選擇，導線截面積的合理選擇能使電氣設備正常工作、安全運行，若選擇不科學容易出現線路故障、浪費成本等問題，甚至引發火災，對人民的財產生命安全造成重大安全隱患。電纜載流量要嚴格配合上下級保護開關的整定值，以便起到保護作用。非消防電源總開關要帶分勵脫扣器，以便發生火災事故時強制切斷電源。

住宅建筑的電氣火災發生率較高，事關生命財產安全，不能輕率對待，應正確設計和施工，并嚴格檢驗，在電源進線上裝設RCD（剩余漏電動來作保護器，俗稱漏保）是國際上廣泛采用的電氣防火措施，防止漏電引起傷人和電氣火災事件，并及時切斷接地故障。推薦參考值：根據住宅部分建筑面積總漏電斷路器的額定漏電動作電流為300mA或500mA，動作時間小于0.4s;住宅插座回路采用動作電流30mA，動作時間小于0.1s。

3照明系統

3.1照明模式

照明主要包含正常照明和應急照明兩種模式，其中正常照明是確保滿足人們正常生活需求的照明系統，為主要照明模式;應急照明分為備用照明、疏散照明、安全照明三種，是在正常照明系統電源故障時，迅速點亮的可靠光源，確保人員安全疏散的照明模式。

3.2計算照度

建筑中不同區域的照度要求具有差異，例如前室、門廳要求100lx，樓梯間、走廊要求50lx等。結合建筑平面，根據照明規范GB50034獲取不同類型房間、場所的功照度值、功率密度等要求。合理的選擇燈具類型，根據場所均勻布置燈具，最后通過照度計算，使照度誤差和要求值在±10%之間[1]。

照度計算通常應用利用系數法或單位容量法，在做設計方案或初步設計階段，需要估算照明用電量往往采用單位容量法，在允許的誤差下，達到簡化照明計算程序的目的。利用系數法的計算較為準確，圍繞燈具功率、燈具光通量、維護系數、利用系數、空間面積、設計照度、功率密度等要素進行計算。

4火災自動報警系統

4.1系統設計

火災自動報警系統由火災探測器、手動報警按鈕、火災聲光警報器、消防應急廣播、消防專用電話、消防控制室圖形顯示裝置、火災報警控制器、消防聯動控制器等組成。系統應按集中報警系統形式設計，對于單體建筑設區域報警器，小區內設消防控制室。

消防聯動控制系統含噴淋系統、消火栓系統、防排煙系統、電梯、火災警報及消防應急廣播系統的聯動控制，以及啟動應急照明和疏散指示、強制切斷非消防電源等功能。消防用電設備采用專用的供電回路，并且有明顯標志，消防配電線路和控制回路宜按照防火分區劃分。

4.2消防應急照明系統

應急照明裝置設置在安全出口、疏散走道、電梯前室、電梯間、配電室、電梯機房、防排煙機等區域，疏散走道照度應超過11x，前室和樓梯間的照度應超過51x，備用電源需在斷電的后1s啟動。采用集中電源供電方式的集中控制型系統，火災時由報警聯動控制器自動強制點亮。

消防控制室設置總應急照明控制器，各單體設分應急照明控制器。消防應急燈具及消防應急照明箱均采用A型，集中電源的蓄電池組和燈具自帶蓄電池達到使用壽命周期后標稱的剩余容量應保證放電時間不小于30min的持續工作時間。應急照明燈和燈光疏散指示標志設不燃燒材料制作的保護罩，標志燈應選擇持續型燈具。

5弱電系統

5.1綜合布線系統

弱電系統主要包含對講系統、電話網絡系統、有線電視、監控等部分。通過總圖設計外網，采用光纖布線，三網合一，實現光纖到戶，再引入各單體建筑物接入弱電箱，住戶內的弱電分箱距地0.5m設置。

5.2對講系統

訪客對講電控設備采用總線制，住戶內對講分機增設緊急求助報警功能。當出現火情時，門禁系統無需鑰匙既可以從內部將單元門打開，并進行提示。在一層入口區域設置室外的對講機、電源箱（距地面2m）、分線盒等，進而幫助住戶借助對講控制器及時反饋問題。

5.3視頻監控系統

監控系統設計時要首先考慮外網，小區內公共區域應實現視頻監控全覆蓋的效果。攝像機應選用高清紅外攝像機，需要的地方配置電動云臺，采用光纜或屏蔽網線傳輸，供電方式采用雙電源供電，以保證系統能長時間穩定運行。室外監控攝像頭立柱上安裝，管線過路時穿鋼管埋保護。

6接地和防雷系統

6.1接地設計

住宅一般選用TN-C-S接地系統。在進戶處總漏電保護斷路器處，電源PEN線應做重復接地和總等電位聯結，PEN線被分為N線和PE線，如果PEN線出現高電位，將經總等電位聯結端子傳至N線和PE線;或者N線上出現高電位也將經過總等電位聯結端子傳至PE線，由于總等電位有消除上述觸電危險的作用，所以，高電位不會對人構成間接觸電危險。

應將建筑物內保護干線、設備進線總管等與總等電位箱連接，禁止在金屬管道上焊接。在弱電機房、電梯機房、衛生間設置局部等電位聯結箱。防雷接地、強弱電設備的保護接地、電梯機房、水泵房等的接地共用統一的接地極，要求接地電阻應不超過1Ω，電阻的檢測點和地面距離需要控制在0.5m左右，要求等電位箱和結構鋼筋連接，實現過電壓保護[2]。

6.2防雷設計

由于雷擊容易引起用電設備損壞，嚴重時發生火災，對居民生活造成安全隱患，雷電活動和建筑物突出的金屬物有關，因此民用小高層建筑有必要制定科學的防雷接地方案。防雷系統設備目的是引導電流和雷電，保護建筑中電器和居民的安全，其中包含接閃器、引下線、接地裝置等。

小高層建筑一般屬于三級防雷設防，電子信息系統雷電防護等級為D級，室外電源引入端等處設過電壓保護裝置。在配電總箱（柜）內設置Ⅰ級試驗、配電分箱內設置Ⅱ級試驗的SPD浪涌保護器，并配套SBC后備保護器;在弱電系統電纜引入建筑物處應選用適配的信號線路浪涌保護器，以便對輸電線路以及電子元器件起到重要的保護作用。

以直擊雷電防護系統為例，系統是通過接閃器、引下線、接地裝置所組成，應在建筑物頂部設置低于20m×20m或24m×16m的避雷網，凡突出屋面的所有金屬構件、通風管、屋架等均應與接閃帶可靠焊接。利用柱中二根主筋做接地引下線，引下線間距沿建筑物周長間距不大于25m[3]。利用基礎內鋼筋做接地體，并利用地下圈梁鋼筋網將建筑物四周的柱子基礎聯通，構成環形接地網，避雷網應與接地系統可靠連接。

7結語

建筑電氣看似平平無奇實則博大精深，非常值得我們時常懷著一顆畏懼之心去細細探究其中的精髓。優秀的設計在社會環境和市場需求變幻莫測的今天，也是贏得競爭的關鍵。電氣系統的要求也隨著時代的發展而提升，想要做出優秀的設計，要綜合考慮相關專業提供的資料，圍繞科學、可靠、安全等要素，嚴格遵守相關的法律法規、規程規范進行設計，滿足給甲方節約成本、保障居民用電安全、提升居民的生活體驗等需求。

參考文獻

[1] 閃瑩瑩.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性探討[J].居舍，2019（27）：108.

[2] 楊芳.淺談高層小戶型住宅方案優化策略的研究及應用[J].居舍，2018（12）：20.

[3] 劉大用.高層建筑電氣工程供配電系統設計研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.

收稿日期：2020-03-02

作者簡介：于堯（1988—），男，江蘇徐州人，本科，工程師，研究方向：電氣設計。