某小学电气设计实践

2022-07-27江锡阳

智能建筑与智慧城市 2022年7期

关键词：灯具电气设计黑板

江锡阳

（华庭工程设计有限公司）

1 工程简介

本项目为福鼎市前岐中心小学新校区（二期）项目，包括教学楼二、综合楼二、配电房，教学楼二、综合楼二均为地上五层建筑。总建筑面积为18018.96㎡。耐火等级为二级，抗震等级为六度三级。

2 电气设计探索

设计依据：①GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》、②GB50016-2014(2018 年版)《建筑设计防火规范》、③GB50034-2013《建筑照明设计标准》、④JGJ310-2013《教育建筑电气设计规范》、⑤GB50099-2011《中小学校设计规范》、⑥国家现行有关规范、标准及规程等。

设计范围：电力配电系统设计（配电房高低压配电除外），电气照明系统设计，建筑物防雷及接地系统设计，弱电系统设计（综合布线系统、广播系统、监控系统）。

2.1 电力配电系统

2.1.1 高压供电系统

本项目采用高供高计，为便于管理，在低压部分根据用电负荷性质设内部计量。从校园供电的安全稳定性、可靠性出发，校区做了单独一层的变配电房为校区供电。供电半径最远的200m，满足供电半径不大于250m的要求。

本项目用电指标按50W/㎡估算，总设备安装容量约为900kW。综合考虑学校的工作性质及作息时间特点，总需要系数取0.7，本项目变配电房内设1台800kVA 的干式变压器，其变压器容量指标为29VA/㎡，变压器负载率为78.75%，满足规范要求。

本项目选用的变压器为低损耗、低噪音的节能产品，其空载损耗、负载损耗、短路阻抗符合国家标准《电力变压器能效限定值及能效等级》GB 20052-2020(2020年版)中规定的节能评价值。配电变压器选用[D，yn11]结线组别的干式变压器，自带外壳和强迫冷风系统。在变配电所的低压侧设集中补偿装置，该装置是串接电抗器，具有抑制谐波和抑制涌流的功能。对于三相不平衡或采用单相配电的供配电系统，采用分相无功自动补偿装置100kVA 及以上10 kV供电的电力用户，在高峰负荷时的功率因数不低于0.95。

2.1.2 低压配电系统

本项目建筑高度均为18.75m，为多层公共建筑。本项目室外消防用水量为25/s，其消防应急疏散照明和疏散指示系统采用集中电源作为应急电源，其用电均为三级负荷。

为保证楼内的配电系统分布，各单体建筑各层设配电室或电井，电井的位置上下贯通，以方便垂直方向干线的敷设。各单体的电源引入处应设置电源总切断装置和可靠的接地装置，各楼层应分别设置电源切断装置。在总配电箱的受电端装设具有隔离和保护功能的电器；每一楼层或各功能房设分配电箱，方便管理；主要采用放射式供电。本项目各功能间的照明用电、插座，楼梯和过道的照明分别单独一回路[1]。

2.1.3 线路敷设

本工程非消防用电采用WDZB-YJY-电力电缆或WDZB-BYJ 导线穿管暗敷设或者沿全封闭式金属线槽敷设，电源引自校区变配电房。所有配电箱、照明开关、插座除标明外均为暗装，在楼梯间、公共走道及各出入口等处均设有疏散指示灯及应急照明灯[2]。应急照明配电导线采用WDZN-BYJ电线穿钢管暗敷设。

2.2 电气照明系统设计

2.2.1 教室照明

灯具的安装位置按照教室的功能区进行划分，教室主要分为讲台区和学生课桌区。讲台区主要是教师工作区域，如果黑板的照明满足标准的要求，该区域一般不用再增加灯具对讲台区进行照明，仅依靠黑板灯具及反射光就可以满足照明要求。学生课桌区（从距黑板2.5m处开始至距教室后墙0.6m处的范围）按照《中小学校设计规范》的规定，必须要满足标准中的相关要求。教室灯具的安装位置也应主要针对这一区域，而不是从讲台开始就安装灯具。

有研究表明，色温高的照明可以引起人的注意，提高人的警惕性。但在高色温光照环境中长期学习容易导致学生的多动症和疲劳，甚至失眠。所以教室照明灯具采用色温为4000K的护眼LED灯盘。灯具采用纵向布置，即灯具的长轴平行于学生主视线，并与黑板垂直。为满足多媒体教学时可以根据需要调节照明、照度的要求，教室照明灯具第一横排的每个灯具由单独回路开关控制，其余每一纵列灯具由独立回路开关控制。

在黑板的正中放置黑板照明灯具，其平均亮度需达到500lx以上。同时，黑板灯具不能对师生造成直接的眩光，也不应对学生产生反射眩光。在设计时，合理确定灯具的挂高及与黑板墙面的距离。本工程选用可调节角度的专用带防眩格栅灯具，并设置专门开关进行控制[3]。教室灯具布置如图1。

图1 教室灯具布置图

2.2.2 公共照明

公共场所、门厅、走道、楼梯等照明采用LED灯。大部分校园建筑的走道都是开放式的，每个楼层的灯光都可以集中控制。鉴于目前已竣工中小学校实际使用中存在的任课老师夜间加班开关灯难等问题，本项目在左右楼梯口各设一个翘班开关对教学楼走廊照明实现隔盏分组控制。楼梯间照明通过单独采用开关控制，确保灯光控制的灵活性。

2.2.3 大空间照明

校园内的大面积场地、多功能厅、体育馆、阅览室、餐厅等，若净空高度较高，可选LED吊灯或大功率紧凑式日光灯，同时在配电线路上安装智能照明控制器或采取分区分组控制的方式控制灯具开关。

2.2.4 应急照明、疏散指示照明

本工程应急照明系统采用集中电源非集中控制型应急照明系统，在一层配电间设置一台应急照明集中电源用电源，容量为1kW，集中电源的蓄电池组达到使用寿命周期后，剩余容量应保证放电时间不小于0.5h。对于人员密集场所的楼梯间，地面水平最低照度不应低于10.0lx。疏散走道、疏散通道，地面水平最低照度不应低于1.0lx。灯具的主电源和蓄电池在集中电源内完成输出变换后，均需通过同一配电回路来供电；应急照明配电箱或集中电源的输入输出回路不得安装剩余电流动作保护器，输出回路严禁接入系统以外的开关装置、插座及其他负载。

应急照明控制器通过集中电源连接灯具，并控制灯具的应急启动、蓄电池电源的转换。集中电源与灯具的通信中断时，非持续型灯具的光源应急点亮。持续型灯具的光源应由节电点亮模式转入应急点亮模式。应急照明控制器与集中电源的通信中断时，集中电源应连锁控制其配接的非持续型照明灯的光源应急点亮、持续型灯具的光源由节电点亮模式转入应急点亮模式[4]。

通过回访近几年设计的中小学项目，普遍反映安装在墙面1.0m 以下的疏散指示灯的玻璃面板容易被打碎并伤到学生，后来用防护网罩住疏散指示灯情况才有所改善。但是时间久了防护罩容易生锈不美观，而且破损的网罩也会钩到衣服或者皮肤。本工程采用拉丝铝面板的疏散指示灯，既满足了消防疏散的要求，又解决了玻璃面板的危害。

2.3 建筑物防雷及接地系统设计

本项目所在地年雷暴日为55，按二类防雷保护措施设计。采用Φ12热镀锌圆钢在屋面设置相应避雷网格，屋面所有金属构件、外露金属管道均用Φ12热镀锌圆钢与避雷网联结，突出屋面的风管等，物体的顶部边缘也要设置避雷带，利用结构柱内大于Φ16 的两根钢筋作防雷引下线，利用结构基础底板钢筋、柱内钢筋互相焊通作接地体。弱电系统入户处、电源入户处及屋面层配电箱均设置SPD电涌保护。

接地保护系统方面，本工程低压配电系统接地形式采用TN-C-S系统，即自配电房至每栋电源入户处配电总箱之间，电源的中性导体与保护导体共用，自入户处总等电位联结处分开至N 和PE 线不得再合并，中性线不应再接地。所有入户金属管线进行总等电位联结，设置MEB 等电位联结端子箱；在厨房、计算机教室、监控室等重要设备机房设置等电位连接接线盒，并作相应的等电位连接。所有金属管、盒、箱靠接地联结，强、弱电设备保护接地与防雷接地共用接地体，接地电阻不大于1Ω，达不到的增补人工接地极；进出建筑物电缆的金属外皮、钢管、金属管道等应在入户端就近与防雷接地装置可靠焊连；所有弱电主设备可靠接地，网络总配线架的专用接地干线分别采用BV-1×35铜芯绝缘穿PVC25。

2.4 弱电系统设计

2.4.1 综合布线系统

在一层电井设置数据总配线架，线路引自校区网络中心，每个教室设数据通信终端2只，教研室设置若干个终端。布线采用放射式布线方式，从配线架至信息插座的最长线路不超过90m。线缆采用六类非屏蔽双绞线。

2.4.2 广播系统

校园内设置公用广播系统，其功能可依学校用途及管理需要而定，包括播放教学、晨操及上下课铃声等广播及应急广播。每个教室及教研室设有广播喇叭一只。本系统具有隔离功能，在某个扬声器发生短路问题时，为了确保广播系统的安全，可将其关闭。系统主设备采用标准模块结构，并为系统集成提供标准的界面和相应的软件通信协议。

2.4.3 监控系统

为加强管理、提高教学楼的安全防范能力，在主要出入口、重要的机房通道、门厅等区域内设置网络摄像机，可再现画面，进行有效监视。监控设备设于一期已建的综合楼监控室。