1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述 居民生活用电已从传统的简单照明转向居住环境改善用电，这要求电气设计必须提高标准。微波炉、电磁炉、电热水器、空调等一系列的大功率电器进入日常生活，导致用电负荷急剧增加，住宅建筑的规范供配电设备安装与导线敷设，居民用电安全、需求满足，电气节能等现已成为住宅建筑电气设计的发展方向[1]。 一、 住宅小区建筑电气的设计状况 1、住宅小区建筑电气设计要求 在生活需求逐渐提升的情况下，住宅建筑的电气设计也被赋予了更高要求。在考虑安全的情况下又对生活需求提升提出各层次要求，所以住宅建筑的电气设计为了保障居民基本的住房条件和功能质量，提高城镇住宅设计水平，住宅设计以适用、经济、安全、绿色、美观等作为设计要求[2]。 2、住宅小区建筑电气设计规则 首先，住宅是供人使用的，因此住宅设计处处要以人为本，满足人们日益增长的各种要求[3]；其次，做到保障人身财产安全、配电可靠是住宅建筑电气的基础，住户在日常使用时由于素质参差不齐，很可能对电气知识掌握水平不足，这就需要在设计时充分考虑到各种问题，尽可能降低电气事故的发生 ；最后，住宅中建筑电气的设计适应时代的发展，贯彻执行国家的技术经济政策，做到节约能源、技术先进、经济合理[4、5]。 综上所述，住宅小区建筑电气设计应该在符合设计规范的基础上结合我国国情，满足人民日益增长的美好生活需要。 二、住宅小区电气设计中的问题与解决方法 1、电气系统供配电的问题 在对电气系统供电形式进行选择的过程中，需要精准的确保供电系统的发展方向，发展设计以及发展规模都与上级部门下达的供电条件保持一致[6]。同时还应该根据小区内建筑物及配套设施负荷性质的不同，分一、二、三级负荷,对电气系统供电形式进行选择[5、7] 。 2、用电负荷的计算问题 住宅小区的用电负荷设计很重要，在设计时既要满足当前电力负荷应用广泛的需求，同时也要满足未来用电发展变化的用电需求[8]。对于计算变压器的容量及数量：方案设计阶段可采用单位指标法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。在住宅电气设计负荷计算中需要注意几个问题：设计人员一定要重视住宅的用电负荷，按照住宅用电的规定来计算用电负荷；需要根据住宅用电负荷的性质来分类总结，使用不一样的用电负荷的功率系数和因数；对于一些不符合用电安全和功率系数很低的住宅用电负荷，当对其进行补偿[9]。 3、户内用电回路问题 在我国目前的住宅用电中，一般有5个以上的住宅用电分支回路，配电箱分支的用电回路主要不仅需要有电源插座，而且还应当有照明插座，另外还需要有空调电源插座等[10]。规范要求家居配电箱内应配置有过流、过载保护的照明供电回路、电源插座回路、空调插座回路、电炊具及电热水器等专用电源插座回路。除壁挂分体式空调器的电源插座回路外，其他电源插座回路均应设置剩余电流动作保护器[11]。此外住宅用电的分支回路的敷设方式也有具体要求讲究，如住宅用电的分支回路要使用具有阻燃功能的PVC管来做穿线管，而不能直接把线缆埋入墙体。设计人员在设计时候需要结合建筑结构本身考虑。再有当下提倡的装配式建筑，电气管线与结构分离技术，既不影响结构主体安全，又便于后期进行装修更换，就是很好的实践思路[12]。 4、住宅建筑接地防雷问题 高层建筑小区越来越常见，其电气系统相应的复杂。在对此类住宅建筑电气进行设计时，当对其接地防雷措施进行可行性研究。对于高层建筑而言，要注意防范直击雷、侧击雷、雷电感应和雷电波涌入。在防雷技术上，外部防雷技术主要是设置接闪器 引下线 接地装置的外部防雷装置、均压环等，内部防雷措施主要是等电位连接、合理进行屏蔽、在线路中关键节点上设浪涌保护器（SPD）等[13、14]。相关设计技术人员要紧密结合建筑接地防雷规范的具体措施，并用好相关技术手段，注意结合智能化技术，研究开发更新、更有效的防雷技术，从而提升高层建筑的安全性和稳定性。 5、住宅建筑安全问题 在对住宅建筑电气进行设计时，特别注意安全问题。新建住宅建筑的安全技术防范系统宜包括周界安全防范系统、公共区域安全防范系统、家庭安全防范系统及监控中心，以保障居民人身财产安全。随着材料和绝缘技术的进步及其在建筑物中的广泛使用，火灾对生命和财产的风险也越来越大[15、16]。住户操作不当等各种意外导致火灾，此时火灾报警系统能够及时探测到火灾的发生；火灾发生时应急照明系统及时起到照明疏散作用；与此同时消防联动系统，在第一时间协调动作，共同起到保障作用。 6、电气节能问题 绿色建筑，已经是省内住宅建筑电气设计的一个重要方面。在住宅建筑电气实现节能设计的过程中，要保证节能设计需要遵从整个住宅建筑主体结构设计基础上实现，统筹规划、有效推进；积极利用先进技术；遵循可行性原则，电气节能要落到实处，而不是为了应付强条。住宅小区建筑电气节能设计方法分析如下：合理选择变压器，实现节能设计；优先选择节能绿色照明设备；电动机节能使用；优选高效低能的设备；建立智能监控系统[17]。 三、住宅小区电气设计细节优化 在电气设计存在问题的基础上还有诸多值得优化。照明系统的设置包括门厅照明设置、照明开关的设置、公共走道照明回路设置；公共走道电气管线敷设方式的讨论；电气套管的选择；住宅户内配电箱、弱电箱的设置。设计工作不仅是保证顺利完成工程设计，保证所有图纸审查按时通过就行，对设计中的细节问题也需把握到位，这就要求我们不能盲目设计，需多配合，多沟通，多总结经验，避免设计理想化与机械化，这样才能更好的服务于项目设计[18]。 我国建筑电气行业经过多年的发展，已经有了迅猛的进步。住宅小区建筑规模越来越大，再结合我国国情，各类设计规范标准也是与时俱进，更新了设计思路和设计 要求供设计人员参考。我们新进设计人员应在熟悉掌握电气行业设计规范标准，增强业务能力的基础上，合理借鉴国内外住宅小区建筑电气成功设计经验，学习前辈的设计思路。 参考文献 [1] 熊俊. 住宅建筑的电气设计策略[J]. 住宅与房地产, 2018, 507(22):60. [2] 江苏省住宅设计标准[S].DGJ32／J 26-2017 [3] 住宅设计规范[S].GB 500962011 [4] 低压配电设计规范[S].GB 500542011 [5] 王晓丽编. 建筑供配电与照明上册[M].北京：中国建筑工业出版社，2018 [6] 孟祥云. 住宅小区建筑电气强电系统设计[J]. 居业, 2019, (7):23-26. [7]（江苏省）居住区供配电设施建设标准[S].DGJ32/TJ11-2016 [8] 李晓嵘. 住宅小区的建筑电气设计及其节能措施研究[J]. 科学技术创新, 2019, (18):112-113. [9] 居民住宅小区电力配置规范[S].GB／T36040-2018 [10]石东辰. 关于住宅建筑电气设计问题的若干思考[J]. 智能城市, 2017, 3(11):86. [11]住宅建筑电气设计规范[S].JGJ 2422011 [12]吴建权. 装配式住宅建筑电气管线与结构分离的应用[J].建筑电气，2019,38(10):34-38. [13]黄民德,郭福雁主编. 建筑供配电与照明下册[M].北京：中国建筑工业出版社，2017 [14]于秉仟. 高层建筑防雷设计初探[J]. 山西建筑，2019,45(22):102-104. [15]张九根, 张永坚主编. 公共安全技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2014 [16] Anshul Gaur;Abhishek Singh;Ashok Kumar. Fire Sensing Technologies: A Review[J]. IEEE Sensors Journal, 2019, 19(9):12. [17]杨江涛. 住宅建筑电气节能设计方法及措施[J]. 绿色环保建材, 2019, (11):58-59. [18]林美娟. 住宅建筑电气设计细节问题浅析[J]. 四川水泥, 2019, (2):129. |
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
一、住宅楼设计中遇到并解决的问题： 1、 用电负荷的分级与预估及配电方案确定 2、一般照明与应急照明的要求 3、户型设计插座的数量与功能要求 4、 弱电内容的设计深度 5、一类高层住宅火灾报警系统的形式 6、 一类高层住宅所在地镇江的气象条件确认及确定防雷等级 7、 电气设备选型与校验 8、 节能环保 二、研究及解决手段 通过查找相关工程资料，结合所学建筑电气知识，以及国家现行的关于住宅建筑设计的规范、标准、图集，进行电气设计。其间遇到的问题必须结合建筑本身具体问题具体分析，经研究给与初步解决方案如下： 1、 本次设计的工程概况： 建筑性质为居住建筑，地下一层为自行车车库，地上32层为住宅。建筑高度至屋面为92.80m（一类高层建筑），室外地坪至女儿墙为93.80m，地下一层层高为4.9m，地上部分建筑层高为2.9m，建筑面积为15094.37m2,其中地上建筑面积是14519.77m2，地下建筑面积为574.60m2。该项目结构/基础形式为框剪/筏板基础，空调形式为分体空调，顶部6层设太阳能热水装置。 2、 供配电要求 （1）本工程为一类高层住宅，按一级负荷要求供电。一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。负荷分级见下表：
住宅每户用电容量计算原则如下：
居住区住宅建筑面积120m2及以下，基本配置容量每户8kW；公共服务设施应按实际设备容量计算。设备容量不明确时，按负荷密度估算，地下层车库等公共服务设施按40W/m2。（对于住宅建筑的负荷计算，方案设计阶段可采用单位指标法和单位面积负荷密度法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用单位指标法与需要系数法相结合的算法。） （2）电源取自临街变，220/380V低压电缆埋地穿热镀锌钢管(RC)引入。 （3）本工程配电系统采用放射式与树干式型式；电梯等大容量集中负荷采用放射式供电，小容量一般性负荷采用树干或链式配电。对于消防设备如消防电梯等均采用双电源供电末端互投。楼内的公共照明采用双电源供电，各住户根据计量型式要求采用导线穿管放射式配电。户内配电系统除卫生间回路外，照明、插座均采用专放回路供电；除壁挂式空调插座外，所有插座回路均设置剩余电流装置保护。（插座选型安装方式） （4）根据动力配电箱负荷计算（包括风机盘管回路负荷计算、空调配电箱负荷计算等）和照明配电箱负荷计算选择导线及断路器。（配电箱柜大小尺寸，导线规格，断路器规格等） 3、照明、插座设计 （1）公共区域：均采用紧凑型节能荧光灯、T5荧光灯及LED灯，荧光灯配电子整流器，灯具效率应大于70%。（公共照明灯具选择） （2）户内区域：本工程只设置灯位及控制线路，采用节能型光源。插座要满足数量功能要求。 （3）应急照明：本工程应急照明均采用双电源供电并加自带蓄电池消防灯具的照明方式。（应急照明灯具与疏散指示灯、电梯井道照明选择与布置） 4、弱电系统设计 本次设计主要内容包括：电话、网络系统、有线电视系统、访客对讲及家居安防系统、出入口控制系统及电梯多方对讲系统。 （1） 电话、网络系统采用光纤入户方式，需提供至少三家运营商接入，用户可自行选择任一家通讯运营商业务。有线电视系统采用光网络方式传 至各栋楼光节点，从光节点分配网络传输至各用户端户内家居配线箱。 （2） 通信接入：电信间设置本楼地下一层，按不大于300户的原则设置光纤配线区，覆盖本栋楼。设置有线电视光节点箱，在弱电管井中设置电视分配箱。按不大于96户的原则设置光节点配线箱，覆盖本栋楼的有线电视信号传输。 （3） 入户设计：由楼层弱电井向每户户内家居配线箱敷设预埋2根PC25塑料管，敷设入户光纤。由家居配线箱向电话、网络插座的配线穿PC16塑料管沿墙体、楼板暗敷。每套住宅内引入一根SYWV-75-5/RG6四屏蔽铜缆，穿PC25塑料管引至户内家居配线箱，由家居配线箱向有线电视插座的配线穿PC20塑料管沿墙体、楼板暗敷。 （4） 本工程访客对讲系统由管理主机、单元门口主机、小区围墙机、住户安保型户内分机及电源组成。出入口控制系统由管理主机、读卡器、电控锁/磁力锁、开门按钮及电源组成，并集成部分家具安防系统元件。通过访客对讲系统实现了住户与管理中心、住户与访客进行对话互连，住户家中发生事件时，住户可呼叫小区的管理中心，向中心寻求支援，实现家居安防功能。 （5） 电梯多方对讲系统主要实现电梯轿厢、电梯控制机房、管理中心之间的对讲。 5、火灾自动报警系统设计 （1）本工程为一类高层住宅，应在公共区域设置火灾自动报警系统。拟采用集中报警系统，本工程火灾报警系统由火灾探测器、手动报警按钮、火灾声光警报器、区域显示器、消防应急广播、消防专用电话等组成，按规范设置在各重要公共场所。 （2）本工程在一层相应区域设置火灾区域显示器，当发生火灾时，火灾区域显示器能可靠显示火灾部位。 （3）本工程在消防控制室设置消防联动控制器（与报警控制器合用），专线联动控制台。消防联动控制器应能按设定的控制逻辑向各相关的受控设备发出联动控制信号，并接受相关设备的联动反馈信号。 6、设备选型 包括各照明配电箱、电力配电箱、双电源切换箱、控制箱、插座箱等箱柜及其配套、线缆桥架、灯具、开关、插座、电话数据终端插口、红外幕帘探测器、联网型可燃气体探测器、紧急求助按钮等强弱电系统相关，火灾探测器、声光报警器、消防广播、手报、火灾报警控制器等火灾自动报警系统相关在内的电气设计所需设备。（《江苏省住宅设计标准》等规范有明确选择与布置要求） 7、防雷接地系统 （1）本工程建筑物地处镇江市，当地的年雷暴日数为32.4/a（通过互联网查阅建筑所在地气象），计算得预计雷击次数0.138次/a，按第三类防雷建筑物设计防雷设施。采取防直击雷、防侧击雷、防闪电电涌侵入、防雷击电磁脉冲、等电位连结保护等措施。（已知建筑长宽高依次为：37m，16.4m，93.8m，当地的年平均雷暴日天数Td =32.4天/年） 本建筑物年预计雷击次数由下式确定 经计算得： =0.138 N----建筑物预计雷击次数，次/a； k----校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水漏处、土山顶部、山谷风口处的建筑物，及特别潮湿的建筑物取1.5； Ng----建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，次/（km2*a）； Ae----与建筑物截收相同雷击次数的等效面积，km2。 雷击大地的年平均密度由按下式确定 经计算得： =3.24 Td----年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定，d/a。 建筑物等效面积Ae应为其实际面积向外扩大后的面积。建筑物高度小于100米时，其每边的扩大宽度的等效面积由下式计算确定 经计算得： =99.81, =0.0426 D----建筑物每边的扩大宽度，m; L、W、H----分别为建筑物的长宽高，m。 （2）强弱电井内接地母线每层与引下线及均压带连接以保证等电位。在配电室安装总等电位联结端子箱，在卫生间安装局部等电位联结端子箱。 （3）本工程配电系统的接地型式采用TN-C-S系统。 8、绿色节能设计 （1）照明节能设计：采用节能控制的照明控制方式 （2）供配电系统节能设计：每户设置电能计量表、节能控制的高能效电机。 三、图纸部分 （1）电气设计说明图，主要图例及设备表，等电位连接，强弱电井大样图详图 （2）低压配电干线系统图，强、弱电系统图，火灾自动报警系统图 （3）配电箱系统图 （4）防雷接地平面图 （5）强电平面图 （6）弱电平面图 （7）户型强弱电平面图 四、进度安排 参照毕业设计任务书。 |
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