預(yù)制裝配式建筑之電氣設(shè)計探討

范素會 董亞巖

內(nèi)蒙古北方時代設(shè)計研究院股份有限公司 內(nèi)蒙古 赤峰 024000

引言

1 國內(nèi)預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展歷程

我國預(yù)制裝配式建筑較晚得到應(yīng)用的原因是受當(dāng)時國家的發(fā)展，相關(guān)的技術(shù)和人員以及材料的不完善等條件的限制。直到21世紀(jì)我國科技與經(jīng)濟(jì)水平都得到了跳躍性的突破，連帶著推動了建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工工藝不但日益完善而且日新月異，這也為預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展提供了很大的幫助。預(yù)制裝配式建筑的作業(yè)方式，是將已經(jīng)在工廠加工完成的預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕し浆F(xiàn)場進(jìn)行就地組裝和澆筑。由于大多數(shù)構(gòu)件都是在工廠直接生產(chǎn)并運送到施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝不僅保證了工期而且節(jié)省了大量的人工成本[1]。

2 預(yù)制裝配式建筑特征

2.1 疊合樓板

在傳統(tǒng)的建筑施工中樓板的施工通常為現(xiàn)澆板和預(yù)制板兩種模式。和預(yù)制板相比，現(xiàn)澆板具有抗震性高、整體性良好的優(yōu)勢，但是現(xiàn)澆板在施工過程中所花費的工期較長并且在施工時產(chǎn)生材料損耗也較大，因此成本較高；反之預(yù)制板不會因為外界因素而受到影響，工業(yè)化程度相比于現(xiàn)澆板也較高，所使用的構(gòu)件質(zhì)量也較好，可以彌補(bǔ)現(xiàn)澆板的不足并且預(yù)制板施工效率高，預(yù)制板的缺點在于自身的抗震能力不足，整體性能也較差并且靈活性較低。在預(yù)制裝配式建筑施工過程中常采用疊合樓板設(shè)計模式，即將傳統(tǒng)的預(yù)制板和現(xiàn)澆板配合使用各取二者的優(yōu)勢，有效地避開了兩者的不足之處。預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝就位，既可以起到永久模板的作用，又可以作為樓板的承重而后在預(yù)制板的基礎(chǔ)上完成現(xiàn)澆板的作業(yè)。

2.2 預(yù)制墻板

預(yù)制墻板是預(yù)制裝配式建筑中最重要的主城部分，常見的預(yù)制墻板主要有兩種，即為鋼筋混凝土墻板和輕質(zhì)條板隔墻。基于預(yù)制墻板的類型不同，對于電氣工程設(shè)計的要求也存在相應(yīng)的差別。在電氣設(shè)計前期，設(shè)計師需要了解墻板的類型并對預(yù)制墻板進(jìn)行分析之后才能制定設(shè)計方案。例如，由于預(yù)制鋼筋混凝土墻板的框架是直接預(yù)埋在預(yù)制墻板中，并且為了優(yōu)化墻體的功能，在預(yù)制墻板內(nèi)部還會設(shè)有保溫隔層，因此要求預(yù)制墻板在工廠加工時，將需要的電氣設(shè)備以及管線和構(gòu)件一起加工進(jìn)行，但這樣又產(chǎn)生了電氣設(shè)計無法更改的弊端。除此之外，電氣設(shè)計師在設(shè)計前還需對電氣設(shè)備及管線的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確保電氣系統(tǒng)的安全可靠的運行，減少事故隱患[2]。

3 裝配式電氣工程設(shè)計的概述

3.1 電氣設(shè)計的原則

通常來說建筑預(yù)制構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)制加工后運到施工現(xiàn)場。到達(dá)現(xiàn)場后不在進(jìn)行鉆孔等二次作業(yè)，為了避免損壞構(gòu)件。電氣設(shè)計的過程中要堅守安全、環(huán)保、美觀等一系列設(shè)計原則。在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，不斷提高電氣布置、安裝以及管線敷設(shè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)程序。

3.2 設(shè)計流程

在裝配式建筑的電氣設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)注意從頭到尾的設(shè)計需要達(dá)到一體化的標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的設(shè)計流程不同的是在裝配式建筑電氣設(shè)計的流程為：首先確定電氣設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行方案論證。其次確定室內(nèi)安裝點的位置，做到精準(zhǔn)定位，而后開展相對應(yīng)的電氣設(shè)計工作，設(shè)計完成后設(shè)計方案需要經(jīng)過各方相關(guān)單位確認(rèn)后，便可進(jìn)行提資裝配式的專業(yè)深化設(shè)計方案探討。在各相關(guān)部門完成了設(shè)計圖紙的深化之后，發(fā)送至構(gòu)件廠由構(gòu)件廠嚴(yán)格按照設(shè)計圖進(jìn)行生產(chǎn)加工。預(yù)制裝配式建筑的電氣設(shè)計雖然與傳統(tǒng)設(shè)計不同，但是它融合了傳統(tǒng)設(shè)計過程的每個階段。

3.3 預(yù)制裝配式建筑電氣設(shè)計要點

首先，設(shè)計遵循基本原則，要對預(yù)制裝配式建筑各環(huán)節(jié)的構(gòu)造及構(gòu)件分布情況進(jìn)行了解，在按照電氣設(shè)計的科學(xué)合理性的原則下，根據(jù)預(yù)制裝配式建筑的施工方案和施工現(xiàn)場情況和要求來制定電氣系統(tǒng)的設(shè)計、施工方案。

其次，要遵守電氣設(shè)備線路的敷設(shè)應(yīng)均安裝在建筑吊頂或墻板內(nèi)部的安裝規(guī)范，進(jìn)行電氣系統(tǒng)管線的鋪設(shè)設(shè)計工作，為了降低后期的維護(hù)難度，應(yīng)適當(dāng)減少管線預(yù)埋在混凝土中的數(shù)量。

再者，根據(jù)具體的施工方案對電氣系統(tǒng)的設(shè)計方案進(jìn)行相對應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，確保各項指標(biāo)和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)實際的建筑結(jié)構(gòu)做好預(yù)制構(gòu)件預(yù)設(shè)工作。

數(shù)學(xué)是思維的體操，離開了思維便不再是數(shù)學(xué)．思維的教學(xué)是數(shù)學(xué)教學(xué)的主體內(nèi)容．雖然是解析幾何的復(fù)習(xí)，但教師并沒有將重點放在運算上面，而是精心設(shè)計了學(xué)生的思考、討論、交流、展示等思維活動．教師的開放性問題的提出，使得學(xué)生的思維發(fā)散開來，學(xué)生要努力去尋找經(jīng)驗中的一點點關(guān)聯(lián)的念頭，構(gòu)造新的問題，這是一次思維的有效提升．教師設(shè)置的“推薦理由”引領(lǐng)學(xué)生從題目中走出來．雖然學(xué)生選的題多是成題，但要歸納出問題的類型，回扣核心知識點，還是不容易的，需要學(xué)生豐富的思維活動．

最后，在管線鋪設(shè)設(shè)計中應(yīng)適當(dāng)減少管線與預(yù)制板和現(xiàn)澆板中的交叉作業(yè)，特別是減少網(wǎng)線、有線電視信號線、電氣管線的交叉，規(guī)避在運行中相互干擾產(chǎn)生影響。做到嚴(yán)格貫徹精細(xì)化的設(shè)計要求以及施工過程的全程管控、做好電氣設(shè)備及管線的精準(zhǔn)定位，為后續(xù)的施工作業(yè)提供基礎(chǔ)并且加強(qiáng)建筑的實用性[3]。

4 建筑電氣設(shè)計安全中存在的不足之處

4.1 存在一定的電氣安全隱患

通常建筑發(fā)生安全事故多是因為電氣產(chǎn)生的安全隱患所導(dǎo)致的，因此電氣安全受到了社會的關(guān)注，國家也對電氣設(shè)計制定了相關(guān)的法律法規(guī)，但是電氣的安全隱患仍然無法做到完全的避免，大部分原因是居民對電氣的不規(guī)范使用以及部分電氣設(shè)計缺乏科學(xué)性考慮。

4.1.1 缺乏安全防護(hù)措施。在建筑電氣的實際設(shè)計和導(dǎo)線敷設(shè)的過程中，常常未采取防護(hù)措施就將其與照明開關(guān)進(jìn)行連接，這就在無形中埋下了極大的安全隱患并增加了開關(guān)短路的發(fā)生率。

4.1.2 電氣材料安全系數(shù)低。為了節(jié)省成本施工方往往選擇了安全系數(shù)較低的電氣材料，特別是在室內(nèi)線路鋪設(shè)時，對管線的選擇往往使用鋁芯塑料線，這種類型的導(dǎo)線熔點較低并且管線表面容易氧化，以至于當(dāng)線路負(fù)荷過量時發(fā)生火災(zāi)的可能性大大增加。

4.1.3 缺乏電氣設(shè)計深度。在對電氣進(jìn)行設(shè)計時，眾多線路很難達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，存在線路淺短的設(shè)計，由于線路設(shè)計深度的不合格為電氣的使用埋下了巨大的安全隱患。

4.2 缺乏完善的消防電氣系統(tǒng)

在城市化擴(kuò)張的變革下，電氣設(shè)備的種類也在不斷增多，隨著安全隱患的增多安全事故的頻繁發(fā)生，社會對電氣安全關(guān)注點轉(zhuǎn)向了火災(zāi)消防安全。在建筑電氣設(shè)計中，缺乏消防電氣系統(tǒng)的設(shè)計是安全隱患最關(guān)鍵的問題。

4.3 電氣節(jié)能設(shè)計缺乏合理性

在積極響應(yīng)國家對節(jié)能減排和環(huán)保的倡導(dǎo)下，電氣設(shè)計的過程中，應(yīng)采用低能耗和高效率相結(jié)合的設(shè)備，但是目前我國還尚未達(dá)到這種狀態(tài)。在電氣系統(tǒng)的設(shè)計上，涉及最多的就是照明系統(tǒng)，但大部分的照明系統(tǒng)缺乏合理性的亮度選擇，出現(xiàn)大量浪費現(xiàn)象。并且在設(shè)計是存在對供電系統(tǒng)缺乏合理的電壓選擇以及未對變壓器容量進(jìn)行合理的選擇等問題，一列的電力問題導(dǎo)致電力設(shè)備在運行或者轉(zhuǎn)換過程中浪費了大量的電力[4]。

5 電氣設(shè)計中的節(jié)能措施

5.1 建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

5.1.1 合理設(shè)計供配電所與變電站的位置。供配電系統(tǒng)是民用建筑電氣設(shè)備主要能源來源，為了響應(yīng)國家號召做到環(huán)保和節(jié)能減排，在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，要考慮變配電所的建設(shè)位置，減小電力供應(yīng)半徑以達(dá)到減少配電過程中電力的損耗。

5.1.2 合理配置變壓器的數(shù)量和容量。變壓器供配電系統(tǒng)中電力耗損較大的電氣設(shè)備，但是其有起到重要的作用，因此不可缺少。從節(jié)能性與經(jīng)濟(jì)實用性的角度出發(fā)，大型居民小區(qū)為了保證居民的靈活用電以及使用的穩(wěn)定性可以考慮配置兩臺或者兩臺以上的變壓器，這樣一來可以減少因變壓器輕載產(chǎn)生的電力浪費。在變壓器容量的選擇上，不應(yīng)當(dāng)僅僅只根據(jù)變壓器所能負(fù)荷的功率來進(jìn)行判斷選擇，而是應(yīng)當(dāng)對建筑全體的用電情況以及負(fù)荷進(jìn)行考察并根據(jù)供配電系統(tǒng)的實際負(fù)荷變壓器的容量進(jìn)行計算和配置。

5.1.3 保證供配電系統(tǒng)的高功率因數(shù)。當(dāng)民用建筑的供電能總量固定不變時，為了充分滿足建筑物的用電需求，必須保證供配電系統(tǒng)的高功率因數(shù)，通過此種手段來提升民用建筑中電氣設(shè)備的功率因數(shù)，這樣可以避免供配電系統(tǒng)中的無功電流流出，導(dǎo)致的線路功率損耗，提高線路的使用壽命。

5.2 降低建筑線路電能損耗

電線線路是保證建筑工程電氣系統(tǒng)正常運行基礎(chǔ)條件，電能必須以線路作為介質(zhì)進(jìn)行傳輸，把電力運送到指定的配件上再進(jìn)行操作。因此，電力在線路的傳送過程中很可能產(chǎn)生較多的電能浪費。為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，電氣系統(tǒng)可從降低線路電能損耗開始，首先在建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)從建筑的實際需求出發(fā)，選擇低壓線路截面并減少電線的傳輸距離，可以選擇電阻率小或能耗低的材料或者變壓器，降低在電線上的傳輸損耗[5]。

6 常用的綠色建筑電氣技術(shù)

6.1 建筑能耗監(jiān)控技術(shù)

能耗監(jiān)控技術(shù)是對建筑物內(nèi)的能耗進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)，可以控制整個建筑物中的光源系統(tǒng)。能耗監(jiān)控系統(tǒng)在西方先進(jìn)國家已經(jīng)得到了普及，目前在我國一些一線城市也得到了使用。這套系統(tǒng)的工作方式，是借助先進(jìn)的自助傳感器設(shè)備根據(jù)建筑內(nèi)的光線的明暗程度對燈具的亮度作出合理調(diào)節(jié)操控。不僅如此，這套設(shè)備還可以與施工需求相結(jié)合對電梯等設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，起到節(jié)能作用。

6.2 合理運用太陽能

太陽能作為被廣泛使用的新型的清潔能源，在日常生活中的我們使用的太陽能熱水器等電器方便了我們的生活，同時還有降低人們對電能的消耗，起到了非常有效的環(huán)保作用。如果將其與電氣技術(shù)相結(jié)合，可以大力其發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的功效。眾所周知，太陽能是自然資源，如果用太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電力產(chǎn)生的光照將大大提升了建筑的環(huán)保性。因此，在電氣系統(tǒng)的設(shè)計上要合理地對太陽能進(jìn)行運用，可以在設(shè)備上加裝可吸收太陽能的設(shè)施，用太陽能代替電能。

6.3 節(jié)能照明技術(shù)

節(jié)能照明技術(shù)不僅僅被使用在建筑上，各家各戶也都在使用節(jié)能照明，最常見的就是節(jié)能燈。節(jié)能照明技術(shù)通常被用在LED燈等照明設(shè)備上，LED燈和傳統(tǒng)的照明設(shè)備相比其優(yōu)勢在于節(jié)約電能、亮度較高并且使用壽命更長，是普通燈泡的十倍以上。電氣照明系統(tǒng)中節(jié)能照明技術(shù)的充分使用即可到達(dá)對光照的需求，提升照明效果而且也響應(yīng)了國家節(jié)能減排的號召。由于該項技術(shù)的強(qiáng)烈優(yōu)勢，目前國家正在積極推廣和使用該項技術(shù)。

7 結(jié)束語

在電氣設(shè)計的綠色節(jié)能上，應(yīng)該多將綠色節(jié)能技術(shù)結(jié)合到設(shè)計中去。通過不斷的實踐探索，科學(xué)合理地發(fā)展預(yù)制裝配建筑的電氣設(shè)計行業(yè)，使電氣設(shè)計的安全性得到保障的同時拓展綠色電氣設(shè)計，以此做到不斷提升電氣設(shè)計的水平。