必看!甲級設計院總工的電氣設計思路分享

很多電氣設計新人朋友都有面對大量設計相關書籍和視頻,卻不能熟練運用到自己的建築電氣設計工作之中的困惑。

隨著電氣系統越來越多,工程越來越複雜,很多新工作的同事無法快速開展設計工作,對繁多的圖紙感到無從下手。所以電氣設計的思路就顯得尤為重要。

如何開展建築電氣設計?

  • 建築定性-使用性質、防火等級、規模
  • 整理設計思路
  • 依據規範及建築物情況進行製圖。

一、建築定性

比如一棟3萬平米的總高度在95米的住宅建築的進行電氣設計

我們可以確定的信息有:住宅、一類高層、防火等級一級

二、整理設計思路

  • 分斷劃分 電氣系統看似複雜,但明確了分斷點就能如庖丁解牛一般把複雜的系統拆解為一個個基本單元。

什麼是基本單元?筆者認為,對於民用建築來說,無論什麼類型的建築都是由各種基本單元加上有限的特殊單元組成。基本單元的電氣系統以及平面的畫法在任何建築都是基本一致,並無明顯的分別,比如辦公室,衛生間,風機房,水泵房,配電房,公共區域等等。這些也可以稱之為末端系統。末端系統的畫法在各地區均有差異,但對於個人而言,其畫法基本上是統一,也相對簡單獨立。流行的說法就是模塊。反映在系統圖中就是各末端分箱系統。

對於新同事而言,熟練的掌握各末端系統的畫法是第一步。對於一個建築物而言,末端系統所對應的末端負荷其實非常明確。普通照明有相應規範照度限制,所用燈具類型也基本統一;動力系統大多來自其他工種以及甲方所提供資料,即便不明確的也有對應的技術指標可以估算。這些系統平日的設計中均會大量運用。

基本單元的劃分對應圖面便是各末端分箱的定位。目前,末端分箱除了根據建築專業的房間功能分斷之外也需要依據建築物分項計量的要求。分項計量是近年增加的眾多系統中的一個,對於末端分箱的劃分定位提供了更細緻的要求。

基本單元之上便是功能區域。功能區域也同樣來源於建築專業的功能分斷以及相關規範的明確要求。最直接的區域劃分便是建築物樓層劃分以及各防火分區、人防分區的劃分;相對間接的有使用方對計量的分區,以及不同功能用房(例如酒店、辦公、商業、銀行等)的分隔。這些功能區域在設計前都已基本明確,彼此之間的配電要求以及平面設置均相對獨立,設計時可以分塊進行。反映在系統圖中就是各區域總櫃。而每個區域又必須以負荷性質以及負荷等級對動力,照明,消防動力,消防照明進行區分。故一個功能區域可能會有多隻總櫃,同時這些總箱櫃的類型也是基本固定。當我們正確的對功能區域劃分定位後,該區域的總櫃設置也基本確定。

基本單元(末端分箱系統)以及是功能區域(區域總櫃系統)定位是建築電氣設計中重要一步,施工圖設計的前序步驟。隨著國家法規的細緻明確化,各系統的劃分定位也越來越明確,相對的也同時變得容易。

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筆者認為對於新同事應先把所有需要設置的箱櫃一一羅列明確,然後在考慮如何合理的合併。

對於一個分箱或總櫃系統,製圖時往往把該配電箱櫃的進線以及出線畫成做一個整體,但考慮校驗以及連貫性,單個系統劃分應由上級出線以及下級進線2部分加連接電纜組成,配電箱櫃內的母排乃至高壓系統中的母線排都可以看作是一個分斷點。上級分斷點―上級出線(保護開關)―電纜―下級進線(保護開關)―下級分斷點(末端配電箱則是上級分斷點―上級出線(保護開關)―電纜―末端負荷)。這是才是連貫的系統,同時也是上下級保護的重點研究區域。雖然平時繪製各種系統圖更多的以連接電纜作為分斷點,但在計算參數及校驗時應以母線排作為分斷點更為高效合理,也能避免上下級脫節的錯誤,更為連貫。

對分斷的概念瞭解掌握後,便可以高效的對複雜工程進行梳理。

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圓與半徑

縱觀整個電氣系統。可以簡單的發現其供配電的基本形式是一致的,均為發散放射式。由總箱放射到各負荷(分箱)。從最上級的發電站開始,到最末端的小分箱,均是如此。供電系統的每一級都可以表示為圓心(上級分斷點以及上級出線)加半徑(連接電纜)的圓環區域(下級分斷點進線及位置分佈)。如何確定其合理半徑便是重中之重。

供電半徑體現在配電連接電纜的長度,也就是供電距離,而不同的開關與不同截面電纜組合所劃定的供電距離是均有不同的。可以看到實際的開關電纜組合可以很多,加上不同的敷設環境其對應的供電距離長度會變得的非常複雜。民用領域,我們可以看到很多定值、經驗值,比如變電所供電距離為200米左右,末端供電距離約為30~40米。這些供電距離可以說是通用指標,是對各種通用的開關電纜組合的反映,其考慮了經濟、工藝等各方面因素,是新同事設置配電系統時的重要參考數據。實際設計時,很多時候對電纜的截面可以僅考慮載流量,但其前提便是不超出供電距離。當超出時,便須加大截面或者減小開關整定電流,並複核校驗。

供電半徑是對供電距離的折算。每一種開關電纜組合(配電箱出線保護開關及出線電纜)都有其對應的供電半徑。而在圖面上便可簡單的以配電箱為中心圓形標示。這是配電箱定位的重要參考也同時可以簡單校驗通用的開關電纜組合是否適用於當前負荷。新同事往往會忽略這點,導致實際供電距離超標造成安全隱患。所以在實際設計時需要對個人常用開關電纜組合的供電半徑有明確認知,並根據實際進行調整。

在消防照明及報警系統中,半徑概念更多的體現在保護半徑中。首先是火災自動報警系統。該系統除了其他專業提供的元件定位外,其餘元件的定位均以其保護半徑為重要依據。其次是是應急照明疏散指示系統。每一種應急燈都有其對應的保護半徑,以滿足規範照度要求,而疏散指示燈更是有明確的距離要求,這也能以半徑的形式表現。

由此,強電系統各個節點箱櫃的定位以及消防系統各元件的定位都可以也應由不同半徑的圓來確定和檢驗。

製圖時,圓形放射式的畫法也更為合理。以各配電箱櫃為中心,各回路放射式出線一一繪製,條理清晰,簡單有效。

當我們明確了以上2個概念之後,我們便可以此對圖紙進行有效的分析了。

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分析圖紙

基本單元以及功能區域都可以直接從圖面或建築專業使用方等渠道進行分斷劃分,這是第一步。

基本單元以及功能區所對應的配電箱櫃的定位則是第二步。供電半徑僅是定位的校驗輔助。定位之前我們需要了解定位的關鍵――人流。

建築電氣著重的是配電,是為人服務。為人服務簡單來說體現在開關的設置,這裡的開關可以是指燈具及設備的開關,也同樣是指配電箱櫃內的保護開關。由此可見配電箱櫃的定位需要滿足人員的操作便利及習慣。

對於建築物而言人流走向和電流走向是可以共通的。拿到圖紙後,我們對人流走向需有明確的認知。

首先,繪製應急疏散系統需要知道人流的疏散方向。

其次,配電的幹線走向往往和人流主幹重合。一般而言,除人流出入層外(一般都是首層),我們的電纜槽盒(幹線)都是沿疏散通道設置,縱向的電纜豎井也基本放置於疏散樓梯附近。建築物的電氣幹線走向由此便可以確定。

最後,配電箱的定位。一般而言,除人流出入層外。區域總箱放置於區域人流入口處(通常位於電纜豎井內);基本單元分箱則放置於各基本單元人流入口(常見的門後設置)。人流出入層由於人流入口不同,配電箱位置與其它層有所不同,需要兼顧人員操作以及配電幹線的設置。對於垂直空間而言,管道井、樓梯都屬於垂直空間,也是基本單元的一種,其配電分箱的位置通常就是人流入口(層)。

基本定位確定後就需要通過供電半徑的校驗。然後就可以在圖面上標註確定。

最好的辦法便是模擬人流沿著通道行走一遍。可以同時完成應急疏散系統,各主要配電箱櫃,配電幹線的定位。

以上可以看到,有效的圖紙分析之後,整個系統的基本框架已然成型

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再次整合

細分了基本單元,功能區域,確定了配電箱位置以及配電幹線走向之後,只要再結合其他工種的資料,那麼整個系統已經大致完成。

但細分的結果就是出線迴路過多,這在經濟性上是不合適的;同時變電所出線數量是有限的,無法滿足需要,於是需要進行整合。

很多的功能類似或者區域類同的箱櫃需要合併。例如高層配電通常是以母線樹幹式分配到各樓層。大型地下室則是數個防火分區設一個總櫃。消防風機數量多且分散,也是採用數個防火分區設總箱。對於綜合體,不同的計量分區可以整合。對於變電所而言是沒有動力照明的分法,在供電哪一級對照明動力等進行整合(區分)也是關鍵點。

三、依據規範製圖

建築電氣製圖主要分為弱電和強電兩部分。強電電氣圖紙繪製包括了配電系統、照明平面圖、插座平面圖、防雷平面圖;弱電電氣圖紙繪製包括了消防弱電系統、弱電系統、消防弱電平面圖、弱電平面圖。

作圖過程先平面圖,後系統圖,最後豎向幹線圖。隨著規範的不斷更新,各系統之間的分斷越來越明確,獨立的系統也越來越多。更要依據建築物本身情況進行規範選擇。

以住宅為例需遵循的規範大致有如下幾條:

  • 《民用建築電氣設計規範》JGJ 16-2008
  • 《住宅建築電氣設計規範》JGJ 242-2011
  • 《建築物防雷設計規範》GB 50057-2010
  • 《建築照明設計標準》GB 50034-2013
  • 《火災自動報警系統設計規範》GB 50116-2013
  • 《供配電系統設計規範》GB50052-2009
  • 《低壓配電設計規範》GB50054-2011

繪圖技巧及方法,每個設計人員都應在自己的設計工作中不斷優化和提升,同時應多借鑑參考前人的有用方法,最終形成自己的一個作圖風格。但是如何有效的整合,這是新進入電氣設計行業的從業者的最大難點,也是實際體現工作經驗所在。根據實際情況進行合理的整合佈局將一直是我們學習的重點。


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