浅谈中小学校建筑电气设计

王妮

【摘要】结合近年来对中小学校建筑工程设计实践，梳理中小学建筑电气设计所涉计的相关规范，从供配电系统、照明、插座、弱电系统、防雷及接地安全措施方面探讨中小学校建筑电气设计。

【关键字】中小学校 建筑电气 供配电系统 照明 安全措施

引言

随着人民生活水平的不断提高，全社会对教育事业的重视程度也与日俱增，出现了许多功能广泛、设施齐全的中小学校区，如教学楼、实验楼、综合楼、宿舍楼、食堂、浴室、体育场所等，伴随着《中小学校设计规范》和《教育建筑电气设计规范》的颁布实施，中小学校建筑电气设计将面临着新的要求和问题。笔者结合近年来工程设计实践，浅谈一下中小学校建筑电气设计的要点，与大家分享经验教训。

1.供配电系统

1.1负荷等级

按照现行《教育建筑电气设计规范》第4.2条规定，教学楼、学生宿舍的主要通道照明，风雨操场或乙、丙级体育场馆的与比赛相关的用房，观众席及主要通道照明，生活泵房、污水泵等负荷，高校学生食堂的厨房主要设备用电，冷库，主要操作间、备餐间照明等均为二级负荷。上述规定是对学校负荷分级的新要求，比JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》附录A中规范二级负荷的范围增加，在设计中值得引起注意。

中小学教育建筑除了消防用电、应急疏散照明等重要负荷及上述要求的场所为二级负荷外，其余用电负荷均应按三级负荷考虑。

1.2变配电所设置

中小学校内变配电所的设置可选用独立式、附设式和箱式变，若校区场地允许，可设独立式变配电所，如果校区场地并不宽裕，同时为了考虑环境影响和绿化面积，建议变配电所设置在有地下室的建筑物内，但是设置在地下室的变配电所，层高要满足规范的要求，考虑到将来设备的运输及安装，还应预留相应的吊装孔，为了防止雨水、消防水等积水还应将地面抬高。如果校区内建筑物均无地下室，也可采用箱式变，但应考虑是否与绿化环境相结合。（对于特殊地区，如新疆吐鄯托盆地，必须考虑设置季节变压器，其它地区可酌情考虑。）不管是选择任何一种设置方式，均应取得到业主与电业部门的认可和支持。

1.3自备电源设置

中小学校教育建筑设计中，常用的自备电源有柴油发电机组和EPS应急电源装置，下面将两者的优缺点进行比较分析：

柴油发电机组优点：

（1）机组在紧急状态下并且市电失电时能自动启动，并能在10～15s实现切换。当采用自动启动有困难时，也可采用手动启动装置；

（2）在燃料充足的情况下应急持续时间长，可达3～8h；

（3）与同容量的EPS应急电源装置相比较，价格低；

（4）使用寿命长，最多使用寿命可达50年，一次投入，长期使用。

缺点：

（1）需要对机器进行定期的保养和维护，增加一些运行成本；

（2）占地面积比较大，需要专用房间；

（3）工作状态时，噪音大，排烟时有污染大气的气体产生。

（4）因采用化石燃料，存在较大的火灾危险性及安全问题，所以需采用较多的安全防护措施。

EPS应急电源优点：

（1）在市電失电时，能在0.1～0.25s实现自动切换；

（2）定期清理和维护机组投资的费用较少；

（3）占地面积小，耐火等级无特殊要求；

（4）噪音小，无排烟。

（5）扩容较为容易，可采用增加电池组来实现；

（6）安全性较高，火灾危险性较小。

缺点：

（1）应急持续时间短，仅为90min或120min，当需要增加电源备用时间时就需要增加一定数量的电池柜；

（2）与同容量的柴油发电机组相比较，价格相对较高；

（3）使用寿命短，EPS主机最多使用寿命可达20年，电池的使用寿命最多为5～10年。

两种自备电源虽各有利弊，但考虑经济利益和机器使用寿命年限，应急持续时间是否能满足消防动力负荷等要求，笔者建议在中小学校建筑设计中，选用柴油发电机组比较经济合理。

1.4低压配电系统

为了方便管理与控制，教育建筑的低压配电系统设计应符合下列规定：学校内各建筑物均应设总配电箱，总配电箱的位置应便于管理和进出线方便，电源引入处应设带隔离功能的电源总开关。当为多层建筑时，建筑物内应预留配电系统的竖向贯通井道及配电设备位置，除首层设电源总开关外，各层应分别设电源切断装置。配电装置的位置和构造，应注意安全可靠，并设有防止学生意外触电的措施。室内宜采用暗线穿钢管敷设，敷设的电线电缆宜采用无卤、低烟、阻燃型。室外线路应保证安全，维护方便。

2.照明和插座配置

2.1照明标准

各类功能房间照度标准值和功率密度值应满足下表要求：

房间或场所 参考平面及高度 照度标准（lx） 照度功率密度限值

（W/㎡）

现行值 目标值

教室、阅览室 课桌面 300 ≤9.0 ≤8.0

实验室 实验桌面 300 ≤9.0 ≤8.0

美术教室 桌面 500 ≤15.0 ≤13.5

多媒体教室 0.75m水平面 300 ≤9.0 ≤8.0

电子信息机房 0.75m水平面 500 ≤15.0 ≤13.5

计算机教室、

电子阅览室 0.75m水平面 500 ≤15.0 ≤13.5

学生宿舍 地面 150 ≤4.5 ≤4.0

中小学校一般会采用较高的照度来进行照明，让教室里面的老师及学生感受到明亮、舒适、柔和。在学校照明中如果照度过低会导致老师及学生的工作状态不佳，从而使人产生想睡觉的感觉，严重影响学习质量。照度过高则会使人的视觉产生不舒适，因而让人产生紧张与兴奋等情绪，无法高质量、高效率完成学习任务。同时，老师和学生如果长期处在高照度的环境下，其视力也会因为高照度受到伤害。适当的照度不仅可以激发老师与学生的学习兴趣，而且还可以有效的保护眼睛。因此，为了保护学生视力，提高教学质量和学习效率，设计人员应该努力处理好教室照度、光亮分布、光源颜色、显色性和眩光值等，满足老师和学生的视觉作业要求，对各类教学场所进行合理的设计。

2.2照明分类

中小学校照明种类分为正常照明和应急照明。

正常照明即为在正常情况下使用的照明；应急照明即为因正常照明的电源失效而启用的照明，应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明。

应急照明设计除应满足规范要求，还应考虑学校日常管理的方便，与此同时还应尽量降低造价。

2.3照明光源

近视的一个主要原因是学生与老师的学习工作场所内出现大量的频闪光，产生这种频闪光是因为选择了电感式灯具作为主要照明，这种频闪光（电感式灯具所发出的光线每秒钟会产生100次的明暗交替变化）人的眼睛可以感受到，长时间在这种光照环境下学习极易产生视觉疲劳并患上各种眼病。而电子式灯具可以很好的解决频闪光的问题，这样既可以保护学生与老师的眼睛不受伤害，同时也可以提高学习工作的效率。三基色荧光灯的优点是：光效高、寿命长、体积小、光色柔和、显色性好（Ra大于80），发光效率比普通节能灯高30%左右，比白炽灯高5-7倍。

因此，阅览室、教室、办公室、会议室、书库等场所，建议采用细管三基色直管型电子式荧光灯。既对学生及老师的视力起到保护作用，同时也节约了能源。

2.4插座配置原则

中小学校的插座布置除应满足规范要求外，还应注意以下事项：

（1）电源插座必须采用安全型；

（2）普通教室应预留供多媒体设备用电的电源插座，有条件的学校，可根据使用方要求设空调插座；

（3）化学、物理实验室每个实验桌应设置单相电源插座，并配备防水盖板，实验室教师讲桌处应设三相电源插座，且总用电控制开关应设在教师讲台处；

（4）语言、计算机教室学生课桌的每个座位均应设置电源插座；

（5）学生宿舍电源插座的数量应按床位数确定，且不应集中在同一面墙上。

3.弱电系统

中小学校弱电系统设计主要包括三大类：a.校园信息设施系统（包括通信、信息网络、综合布线、有线电视及卫星电视接收、广播、信息导引及发布系统）；b.校园信息化应用系统（包括信息化应用管理系统、数字化图书館系统、学校门户网站、智能卡应用系统、校园网安全管理系统）；c.校园公共安全系统（包括火灾自动报警系统、安全技术防范系统、应急响应系统）。

上述系统应根据委托和适用范围，并结合可靠性、可行性、经济性选用。下面笔者仅对电视系统、通信系统、网络系统、广播系统、视频安防监控系统作阐述。

3.1电视系统

教学用房、活动用房、学生餐厅等应设置电视系统，并根据使用场所、用途分回路设置。电视系统除能够播放当地电视节目外，根据条件应能播放自制节目。

3.2通信系统

通信系统应根据中小学学校智能化总体规划，结合当地电信发展规划和网络状况进行设计，对于规模较大的学校应设电话交换系统，电话交换系统的容量及进线中继线数根据学校内线电话数量确定，还应考虑中远期发展的需求。

3.3网络系统

中小学校的图书馆、公共教学楼等流动人员较多的公共区域或布置信息点不便的大空间，可配置无线局域网络。

无线局域网络作为一种采用无线信号为传输介质的局域网络，已在学校公共办公环境中得到了充分的发挥。它最大的特点就是淘汰了传统有线网络中复杂的布线，再也看不到漫天飞舞的网线，而且无需对环境布置进行严格安排，使得环境整洁了很多。因为无线局域网络灵活的移动特性受到信号传播距离限制，所以部署无线局域网络时应尽量放置在公共区域的中心。

在局域网内部，除了一般的办公终端，有时还会有一些文件服务器等需要进行大量数据交换的设备。而无线网络受传输速率影响，会对这些设备的性能发挥产生不良影响，因此，对于计算机教室等场所，还应当以有线的方式进行连接。

3.4广播系统

教学用房、教学辅助用房和操场应根据使用需要，分别设置广播支路和扬声器。同样，校区广播也应按照功能分区设置回路，校广播中心设置总接线箱，并根据同样功能区域内范围大小设置接线箱。

3.5视频安防监控系统

中小学校中有很多校方要求教室内设置摄像机，用以考试、自习、公开课等辅助管理；大楼进出口、贵重机房、库房等处设置摄像机，用以安全管理。

4.防雷和接地安全措施

4.1防雷

学校属于人员密集的公共场所，它的防雷设计应按规范并经计算后确定为第几类防雷建筑，然而《教育建筑电气设计规范》第9.2条规定，除具有爆炸危险的实验楼外，教育建筑应划分为第二类或第三类防雷建筑物。因此，笔者认为，经过计算，满足第二类防雷的教育建筑，应按第二类防雷考虑，其余经计算满足第三类防雷和达不到第三类防雷的教育建筑，均应按照第三类防雷考虑。

4.2接地

中小学校建筑工程低压配电系统的接地形式宜选择为TN-C-S，设置共用接地装置，电源进户处作重复接地。在建筑内应将下列导电体作总等电位接地：PE、PEN干线；敷设在基础内的接地极、接地网；建筑内的水管、采暖管、空调管道等金属管道；建筑物金属构件等金属导体。所有灯具金属外壳、固定仪器设备金属外壳均应与配电箱PE端子可靠连接。计算机教室、语音室、电子信息机房、网络中心、程控交换中心等场所除工作接地外，均应设置安全接地。

当电气装置或电气装置某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，应在局部范围内设置辅助等电位接地。

5.结语

为满足学校所需要更好教学条件，使学生们在学校健康、舒心、快乐的学习成长，设计人员应根据各地学校维护与管理的实际情况，注意在强电设计中管线的组织，为了贯彻国家节能要求，教学场所应尽量选择经济、实用的产品。在弱电设计中满足电子教学系统要求的同时，也应体现新产品、新技术的应用。

参考文献：

[1]JGJ 16-2008，民用建筑电气设计规范[S]

[2]JGJ 310-2013，教育建筑电气设计规范[S]

[3]GB50099-2011，中小学校设计规范[S]

[4]GB50034-2013，建筑照明设计标准[S]

[5]GB50057-2010，建筑物防雷设计规范[S]