民用住宅电气设计之我见

民用住宅电气设计之我见以人为本用电负荷配电系统弱电系统防雷接地摘要：随着社会的进步和人类生活水平的提高，住宅的作用越来越重要，人们对电气的设计要求也越来越高。本文将围绕“以人为本”的理念从用电负荷、配电系统、弱电系统、防雷保护、接地与安全等几方面对住宅的电气设计进行初步探讨，以使设计的住宅更合理，最大限度的满足人们的需要，满足将来的发展，且使用起来更安全、可靠。“科技以人为本”是句较为流行的广告语，的确生活在“人-机-环境”大系统中，以人为本应该是我们处理一切技术问题最基本的技术理念和出发点。住宅是人居住、生活、享受家庭温馨的场所，特别是近年来住宅已进入商品化、货币化，房屋开发迅猛发展，人们的生活水平不断提高，对电气的设计要求越来越高，而合理的电气设计能使住宅更加舒适、实用、完美。因此，“以人为本”的理念应是设计者构建每一环节必须遵循的原则。那么在住宅电气设计中什么是“本”呢？我认为：在电气的设计阶段就应充分考虑到设备的安装、运行时对人提供的功能，应当包括人在多方面的需求，是否符合人体工程学的人机界面，是否易于操作，直截了当。这也包括在紧急情况下不致出现误操作，以及考虑到对待特殊人群的特殊需求（如对老人、孩子、残疾人的特别要求）。在考虑任何技术特色时千万不能忘记了技术的服务对象和最终的使用者是“人”。使用者更多关心的是技术和设备为他们提供了哪些功能和这些功能的效益。他们对于提供这种功能的过程并不十分感兴趣，因此对于用户提供技术，越简单越直接越好。另外随着社会的发展、科技的进步以及用电政策的放宽，电器设备的功能、布局也随之不断更新变化。因此在住宅电气设计阶段就应该考虑设备在使用中的变化，这种变化包括了使用性质的变化、设备产品的升级、扩充容量与更新，乃至装修的改变。这样一种可以适应变化的设计，实际上也是一种人性化的体现。为了能够做到这一点，一方面要为将来可能的发展留够发展的空间，另一方面使得系统在发展上有更方便扩展的可能。此外，在结构上设置一些必要的可拆卸、可拼装的部件也是一种常用的对策。根据目前我们锦州地区的发展及经济状况住宅的电气设计应坚持技术先进、节能、适用、安全可靠、耐用、美观的要求，使电气与建筑物的建筑和其他部分的设计协调一致，来满足家庭生活环境（冷、热水、煤气、采暖、空调）的要求，满足家庭安全性（防火、防盗、防爆）的要求，满足家用电器多样化、自动化、遥控化的要求，满足家庭通讯、信息设施的要求，并应采用系列化、多样化的配电箱柜、开关插座，以做到家用电器的合理布局；绿色照明整体效果；居住环境的舒适性和安全性；节能与环保统一，达到“以人为本”境界。下面就从用电负荷、配电系统、弱电系统、防雷保护、接地与安全等几方面谈谈“以人为本”的设计思想。1用电负荷用电负荷正确评估、计算是电气设计的重要内容，也是电气设计的主要依据，因此电气设计师应认真统计住宅的用电负荷。现在住宅大都为两室一厅、两室两厅、三室一厅、三室两厅，面积为100m2~160m2，用电负荷分为大致包括照明负荷、家用电器负荷和安保系统的用电负荷，并且要有一定的余量，还应当结合当时家用电器的普及情况，以及未来家用电器的发展情况来进行综合分析、计算。家用电器配置水平表序号电器名称容量范围（w）1电视机200~4002音响影碟机300~12003家用电脑300~5004洗衣机1000~15005吸尘器300~5006电熨斗500~10007电吹风300~5008电冰箱100~3009微波炉600~130010电饭煲1000~200011消毒柜60012抽油烟机20013电热水器2000~400014饮水机60015各类灯具50016空调1500~360017电灶2000~400018取暖电炉500~200019电烤箱300~100020医疗电器100~150表1根据历史资料，一年中最大需用电力一般出现在夏季的7、8、9月份，再依据人们的生活习惯，在满足人们最大限度方便的前提下，上述这些电器每户家庭只会选用其中的一部分，并且不可能同时使用，因此实际负荷Pf是一个随时间、季节及电器运行状态的变化而变化的物理量，而导线及设备的选择却需要一个相对稳定的负荷，故存在一个同时需要的系数Kx=0.4~0.7，住宅用电平均功率因数cosΦ=0.85。计算方法如下：实际用电负荷：Pf=Kx*Pn（电气设备安装容量）住宅电气线路电流：I=P/（U*cosΦ）用电负荷设计过小会引起家用电器、供电线路发热，引起不必要的电能热损耗，甚至引起火灾事故的发生。反之若用电负荷设计过大，会引起变压器容量过剩、供电线路截面选择过大、开关额定电流选择过大，从而增加设备、材料费用，造成不必要的资金浪费。因此一般用户可按4~6kw考虑，对面积稍大或使用电炊具可按6~10kw考虑。2配电系统2.1进户电源及配电箱布置2.1.1进户电源对于380/220V低压配电系统，我国广泛采用中性点直接接地的系统运行方式，而且引出中性线N和保护线PE，即“TN”系统接地方式。小区变配电所引出的三相四线(TN-C系统，图1)经重复接地后进入单元总电表开关箱，改成三相五线制系统(TN-S系统，图2)进入层配电箱，从层配电箱到各用户采用放射式单相三线制供电方式(图3)。单相三线制供电方式的安全可靠性比单相二线制供电方式的安全可靠性高，接在单相三线制供电方式上的设备不会受到电磁的干扰。在投资上单相三线制供电方式比单相二线供电方式多采用一条PE保护线路，但其成本只占总成本的一小部分，换来的却是更高的安全性、可靠性。此种供电方式特别适合于对电磁干扰要求较高的设备，如计算机等。三相四线制——TN—C系统图：图1TN—C系统，整个系统的中性线N与保护线PE是合一的三相五线制——TN—S系统图：图2TN—S系统，整个系统的中性线N与保护线PE是分开的单相三线制图：图3中性线N与保护线PE是分开的2.1.2导线及低压电器设备的选择导线的选择主要是确定导线的型号和规格，应根据环境条件、运行电压、敷设方式和经济、可靠性等方面的要求。导线选择的好和坏直接影响到供电的安全、可靠、经济。住宅内的配电导线选择宜选用S≥2.5mm2铜导线。从发展方面，用电量逐年递增，铜导线具有较高的过载余量；从安全用电方面，铜导线具有绝对的优势；从经济方面，铜导线比其它导线的投资较高，但其多投资的部分只占总投资的一小部分，换来的却是用电的安全。住宅低压电器设备主要指电源配电表、控制开关、电源插座、保护设备等。电表的选择应根据电压及前面计算出线路上电流来选择相应的设备；控制开关的选择应根据不同线路的用途选择，照明线路可选择单极开关，插座线路可选择双极或三极的开关；电源插座的选择应根据用途选择双孔、三孔或混合的安全型插座；保护设备宜选用含有相应保护类型的单极、双极或三极自动空气开关。对于安装在大门入口处控制盒上控制插座线路的开关和保护插座线路短路、过负荷的开关可以合用一个自动开关。2.2室内配电系统2.2.1功能分区我们从家用电器配置水平表（表1）中看出，家用电器负荷占住宅用电负荷的绝大部分，家用电器可分细分为：居室家用电器、厨房家用电器和卫生间家用电器。下面我们再来关注一下每间房间里可能拥有的电器设备；卧室：灯具，电视，空调，计算机，医疗器械等；起居室：灯具，电视，音响，饮水机，空调，医疗器械等；厨房：灯具，排烟机，冰箱，电饭煲，微波炉等；卫生间：灯具，排气扇，洗衣机，电热水器，电吹风，卫生设备；（上面房间的电器设备只是按人们现在的生活状况大致列举一下）通过上面的分析我们可以看出，容量较大的电器大致平均分布于每一个房间，因此我们可以将住宅的支路分配作一些相应的调整。即将住宅内的支路管线按功能区设置，并且每一支路均装设漏电保护器，同一功能区内的所有电器均接于该功能区内的支路上。以一套三居室的闭职单元为例，其所需的回路数为：南面两卧室；起居室；厨房和北小卧室；卫生间。在划分功能区时我们也可以承接重墙来划分，因为居民在装修时承重墙是不能动的，而非承重墙有可能被拆掉，这样就可以保证住户在同一功能内随意改装，对其它功能区均无影响。按功能区划分支路有以下优点：（1）每一支路的所有电器均在漏电保护范围之内，用电更安全；（2）可以采用顶板布线，避免地面垫层敷设中的管路交叉；（3）方便住户将来的改造；（4）可以减少管线的用量，避免浪费；我们的设计不仅要保证住户的用电安全，更应当为住户提供更大的方便，有时安全与方便会互相制约，我们往往会侧重考虑用电的安全性而将方便用户的概念淡化了，而按功能区划分支路管线则很好地将两者结合起来。如果面积增大可以考虑适当增加分支回路。2.2.2分路控制线路上的控制开关根据不同的种类和用途，安装的位置和控制的方式也应有所不同。从供电安全可靠性方面说，控制方式应采用分路控制。单极的控制开关应装设在相应分支回路的相线上；双极的开关应装设在相应分支回路的相线和中性线N上；三极的开关应装设在相应分支回路的相线、中性线N和PE保护线上。一般房间照明开关装设在入口处的门把手旁边墙壁上，房间内照明器数量为一个以上时，开关数量不宜少于两个。卫生间的照明开关应装设在门外，否则应采用防潮防水安全型的开关。住宅内插座的控制开关宜在大门入口处控制盒上便于统一控制。中性线N和保护线PE上严禁装设能单独切断中性线N或保护线PE的任何单极开关。若要切断开中性线N，应同时联动切断开相应的相线；若要切断开保护线PE时，应同时联动切断开相应的中性线N和相线L。本例在入户配电箱中的相线L和中性线N上装设双极自动空气开关作为总控制开关；在大门入口处控制盒中的每一个分支回路的相线L和中性线N上装设双极自动空气开关作为分支回路控制开关；照明回路的开关，根据照明器的数量相应设置单极开关。供电系统图如下图4：图42.3灯具、开关、插座设置灯具、开关的布置：灯具、开关基本上按传统的布置方法，但有条件的地方应设置夜灯，起居室的开关采用双位单控开关或采用调光开关。插座的布置：插座在住宅中起着非常重要的作用，我们通常布置插座是参照建筑专业提供的家具布置图，但是，将来的住户并不一定按照建筑师给他安排的方案来布置家具，因此，有些插座设计时是合理的，而使用时却很不方便。笔者认为我们不要单以建筑专业提供的图纸来安排插座，而是尽量的多安排一些插座，由于现在插座的价格相对来说比较便宜，总的造价增加不了太多，却给住户带来了很大的方便。同时住宅内的插座应全部设置为安全型二眼三眼插座，在比较潮湿的地方应加上防潮盖。2.3.1卧室：卧室除有窗户外的三面墙上均设置插座，插座距地0.3米。在有窗的墙上距地2.3米设置空调插座。在阳台上距地1.8米设置一插座。2.3.2起居室：起居室是电器布置较多的地方，并且也是人们活动较多的地方，我们所设计的插座往往被沙发或其它的家具挡住，故起居室中应在每一面墙上均设置插座，在面积较大的墙上应设置两组插座。2.3.3厨房：应设置冰箱插座（距地1.8米）、抽油烟机插座（距地1.8米）、燃气热水器排气扇插座（带开关距地1.8米）、电饭煲插座（带开关距地1.0米）、其中燃气热水器排气扇插座为以前未考虑到的均加装防潮盖。2.3.4卫生间：应设置洗衣机插座（带开关距地18米）、镜箱插座（距地1.8米）、视情况安装电热水器插座（带开关距地1.8米）。均加装防潮盖。3、弱电系统弱电系统包含电视、电话、宽带数据网、保安报警等多种系统的设计电视系统设施的设计应注意与当地有线电视网的现有水平和发展规划相协调一致，做到技术先进、经济合理、维护管理方便。城市家庭电视拥有量接近100%，每户拥有两台以上家庭占30～40%。故此考虑在客厅两面墙上及每间卧室均设置电视终端盒，距地0.3m，与电源插座等高，水平间距200mm，能充分满足住户家具摆设及多台电视的需求。电话与宽带数据网的设置应与业主协商，为适应信息化的发展，新建小区最好敷设宽带数据网（5类线或更好），不但方便小区的联网管理，还可为用户提供多路电话线、互联网服务、数据和安全等服务，并且可根据需求继续扩展。为保证用户灵活方便使用，每个房间都应设置信息插座，距地0.3m。保安系