淺談中小學電氣設計

常德市規劃建筑設計院有限責任公司 王 威

1 中小學電氣設計原則

為優化教育資源布局，積極推動教育事業的健康均衡發展，我國加大了教育投入力度，每年都有大量新建及改建中小學項目。中小學的教學樓通常包括教學區和辦公區。教學區內主要以普通教室為主，另包含開水間及教師輔助用房等，專用教室包括音樂教室、舞蹈教室、化學物理及生物實驗室、計算機教室及語音教室等。實施電氣設計時，應以滿足基本教學需求為前提，同時兼顧師生身心健康，優化教學功能，嚴控項目成本，遵守節約節能等設計原則[1]。

2 中小學電氣設計要點

2.1 負荷分級

在學校的電氣設計中，須明確各電氣系統的負荷分級，隨著時間的推移，對于學校負荷分級的要求也會有所變化，為此設計時要和根據當前最新的教育建筑電氣設計相關規范要求，確定其實際負荷分級。根據最新相關設計規范要求可知，學校教學樓、宿舍主要通道的照明系統、體育館、操場主要通道照明系統、食堂、冷庫設備用電、操作間照明系統等都為二級負荷，相較于之前，二級負荷覆蓋的范圍有所擴大，實際設計過程中設計人員不要忽視更新之后的規范要求。

2.2 變配電所設計

進行學校變配電所設計時，要結合學校實際用電容量和具體面積來決定變配電所的設計與否。實際設計過程中，應在負荷中心設置變配電所，變配電所可設置在建筑首層或者地下部分一層。如若在地下設置變配電所，不應設在衛生間、浴室等經常積水場所的直接下一層，當與其貼鄰時，應采取防水措施。為保證校園內師生安全，設置變配電所時其位置不應距離教室過近。通常來說，如果供電半徑超過200m，電氣設計人員應考慮加設第二變配電所。如果校園內存在建設規模較大的單體建筑，且各單體建筑所處位置相對來說比較分散，應在學校的教學區和生活區分別設置一處變配電所。在生活區設置變配電所的時候，可將其設置在學校食堂的后勤區或者操場的看臺下等區域，如果場地條件有限，可設置室外箱變[2]。設計期間要考慮到變配電所設計的造價問題以及后續的維護檢修問題，及時與校方溝通交流，最終選定合適的設計方案。如果校園內各單體建筑的分布相對集中，可集中設置一處變配電所，由于學校的教學區和生活區的用電時間存在差異，因此應用同一個變配電所，可顯著降低變壓器裝置的裝機容量。在條件允許的情況下，校內各單體建筑都應配置配電室，通過建筑室外的管井，與變配電所進行關聯。

2.3 柴油發電機房設計

如果學校被設定為指定的避難疏散場所，校園內需要設置專用的發電機房和柴油發電機組，設計人員制定電氣設計方案時不應忽略這一環節。

2.4 供配電系統設計

實施中小學供配電系統設計時，要注意如下要點的控制。

第一，校內建筑的動力用電系統及照明用電系統中，設計人員應該配置總電能計量裝置，以及總配電裝置。總配電裝置應設置在負荷中心附近且方便進出線的部位。第二，校內和單體建筑的電源接入位置，設計人員要設置電源切斷裝置，并進行可靠接地設計。建筑內各樓層也要各自配置電源切斷裝置。第三，學校建筑室內的線路應采取暗敷的排布方式。第四，設計人員劃分配電系統支路的時候需要注意，學校的教學用房和非教學用房的照明系統配電線路需要分別劃分支路。學校的走道、門廳以及樓梯等區域的照明系統也要分別劃分配電支路。學校教室內的照明用電系統和其電源插座系統，也應分別設置單獨支路[3]。室內的空調用電需要設置專門的配電線路。第五，學校的教學用房照明系統的配電支路控制范圍要嚴格控制，一般來說控制范圍不應超過3個教室。第六，進行學校生活服務用房及行政區配電系統設計的時候要注意，廚房、餐廳、保健室等空間內需要配置電源插座，還要加設專用的消毒裝置；學校教學樓內的飲水機，應配置專用的供電電源；學校的學生宿舍的室外應安裝電能計量裝置，并加設可同時斷開中性線與相線的電氣設備，保障學生用電安全；學校的淋浴室、衛生間局部應安裝等電位聯結裝置，做好安全接地設計[4]。

2.5 照明系統設計

照明系統是學校電氣系統中非常重要的組成部分，實際設計過程中要遵守相關設計規范中提出的照度要求，這里值得注意的是，學校教室內黑板的照度設計應達到500lx。此外，相關設計規范對于學校教室內照明系統的光源顯色指數也有嚴格的要求，其數值至少應超過80，采用均勻布燈的方式布置。對于顏色識別度較高的教學場所，例如美術教室等，其照明系統光源顯色指數應至少為90以上[5]。在光源的選擇方面，由于熒光燈的性價比相對較高，為此在學校照明系統中比較常見，但是此種類型的光源使用年限比較短，通常每學期都需要更換。雖然LED 光源的使用年限相對較長，但其光譜分布不均，且相比熒光燈造價更高一些，不適宜應用于長期書寫學習的場所。但是這種新型節能光源的可應用于學校的樓梯走廊以及室外等空間的照明，其使用壽命較長，應用優勢顯著。

同時，一個優秀的照明設計可以有效緩解學生的視力疲勞，防止近視，GB/T36876《中小學校普通教室照明設計安裝衛生要求》，見表1。此外，進行照明系統設計的過程中，對于普通教室內的燈具排列要科學設計，燈具軸線應垂直于教室黑板方向。室內照明系統的開關應沿著與外窗平行的方向實施布設。黑板的照明開關裝置要單獨布設。一般來說，學校建筑不設置吊頂。學校公共區域走廊的照明燈具，應選用吸頂燈，不應選擇筒燈類型的照明燈具，這是由于筒燈的嵌入式安裝更加復雜，且想要達到相同的照明效果，其應用數量相比于吸頂燈要多出幾倍以上，經濟實用性較差。對于學校的禮堂、階梯教室、食堂、圖書館、體育場等大空間場所的照明系統設計，設計人員要與建筑專業技術人員充分溝通，制定科學的設計方案。對于學校公共空間進行照明設計的時候，應采取集中控制的方式，設置集中控制開關，或應用樓控系統。樓梯區域照明系統可應用自熄開關裝置，室外區域的照明系統應進行定時控制設計。

表1 教室照明產品技術指標

2.6 應急照明系統設計

學校的應急照明系統中主要包括備用照明系統、疏散照明系統以及安全照明系統這幾個關鍵部分，設計過程中要遵守相關設計要求，并應便于校方對系統實施日常的管理維護，系統造價方面也應該全面考量。中小學建筑作為人員密集場所，對應急照明和疏散照明安全性要求較高，須確保在緊急事故發生時，教學樓內的師生安全有效疏散。疏散走道、樓梯間、人員密集場所設置消防應急照明;在安全出口、樓梯間主要出入口、疏散通道等場所設置疏散指示燈。中小學的疏散場所地面的照度，不應低于5.0lx，人員密集場所的樓梯間、前室或合用前室、避難走道地面的照度，不應低于10.0lx。應采用蓄電池作為疏散照明自備電源。

2.7 教學及教學輔助用房配電設計

進行學校普通教室的配電設計時，教室內黑板側方位置的高位處應設置電視插座，黑板部位應設置電子白板插座；講臺處的地面應設置插座；黑板周圍要設置監考攝像機專用電源；教室所用投影機電源應設置在教室前部；教室后排區域應設置普通插座；教室如果安有空調，要為室內空調預設插座，如果未安裝空調，應在教室頂板安裝吊扇，吊扇開關安裝在教室側墻。

進行實驗室相關配電設計時，要注意如下設計要點。第一，在實驗室內，必須設置專業線路，要提高接地安全性和規范性，通過專業電路能夠防止短路、超負荷等問題的產生。同時，實驗室要根據不同用途進行電氣設計，設置直流電源線路和交流電源線路。第二，實驗室操作臺上必須設置電源插頭，要方便試驗操作人員進行試驗，并且其插座應盡量設置在靠墻部位的桌子上，防止由于試驗操作出現意外，提高電氣設計的安全性。總用電控制開關均應設置在教師演示桌內。在教師的試驗操作臺上應設置三相380V 電源插座，便于教師試驗操作。第三，在實驗室內，還應該設置機械排風，并配備專業的動力電，由于專業試驗存在一定的危險性，通過開關設置能夠盡可能地保障試驗過程的安全。對于生物實驗室，要采取局部照明設計，在光學試驗桌上應配備相應的照明設施，并根據相關規范，設置三相四線、低壓交、直流電源。在學生試驗桌上還要配備單獨的插座和可調電源，要保證電流、電壓的穩定性，為試驗創造基礎條件。在電氣設計中還要注意三相電和直流電的設置，要根據不同實驗室采取相應的設計方案。對于學校的實驗室、多媒體教室、機房等都要設置接地端子。

2.8 弱電系統設計要點

對于規模較小的中小學，進行弱電設計時，弱電機房可兼用，例如，在校園網絡中心，可以布設一卡通主機、信息發布主機以及綜合布線系統；校園廣播室可設置廣播系統，以及閉路電視系統；校園傳達室可同時設置安防系統，以及消防報警系統等，如果采取此種設計形式，上述機房應預留充足的面積，以便于預留電源，合理進行接地設置。進行綜合布線系統設計時，其機柜與出線端口之間的距離應控制在90m 之內。學校宿舍和食堂等公共活動區域，設計人員需要設置信息出口。對于學校內單層面積較大的單體建筑，設計人員應在各樓層預留出安裝網絡機柜的位置，只設置常規的弱電豎井難以滿足使用需求，必要情況下設計人員需要設置專用機房。食堂、宿舍等公共區域應設置電視專用插座。進行安防監控系統設計時需注意，校園的各重要通道、出入口處以及主要場所都應設置監控攝像裝置，攝像機選型應符合中小學安防規范要求，還應遵守GB55029-2022《安全防范工程通用規范》，視頻監控要做到無死角覆蓋，校園樓梯間、食堂操作間等處也都應設置監控攝像裝置。進行廣播系統設計時，要結合學校的實際使用需求，在校園主要通道、操場、教學樓、輔助用房、宿舍樓等處設置揚聲器裝置和廣播支路系統。室內設置的揚聲器裝置要注意高度控制，一般來說應在2.4m 以上。廣播系統的末端線路不應采取線槽敷設的方式，而是應采取暗管敷設法。

信息發布系統當前已經成為中小學校中常見的設施配置，設計過程中，一般會在學校的出入口周圍、體育館、食堂售賣窗口、報告廳等區域設置LED 信息發布顯示屏，根據其顯示屏的不同使用需求，可選用大屏、彩屏或者單色屏等。

3 結語

隨著國家對于教育產業的重視程度逐漸提升，各中小學的建設水平也在提高，其電氣設計的復雜程度也不斷提升，為此電氣設計人員需持有嚴謹認真的工作態度展開電氣設計，力求規劃設計一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、綠色節能的校園電氣系統，讓師生們可以在校園中安心地生活學習。