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關鍵詞:電氣設計,弱電,負荷驗算,管線的敷設
中圖分類號:F470.6 文獻標識碼:A
一、工程概況
本工程位于寧波市象山縣中心區,占地面積8588m2,總建筑面積39265m2,地上21層(26781 m2),地下2層(12484 m2),主樓為綜合性商務樓,裙房為銀行營業用房。該工程電氣系統包括強電和智能弱電系統。強電設計按供配電一級負荷設計,采用兩路10KV電源供電,供電線路采用電纜直埋方式,10KV高壓系統平時兩路電源同時供電,為“單母線分段運行”,母聯常斷;在一路電源故障時,通過母聯連接,另一路電源均能負載100%的負荷。0.4KV低壓也為“單母線分段運行”,母聯常斷,各變壓器分列運行。供電制式為三相五線制TN-S系統,為滿足高層建筑防火要求和提高變壓器的過負荷能力,該工程選用四臺800KVA干式變壓器,變壓器的負荷率平時保持在80%左右。普通照明、動力采用樹干與放射相結合的方式供電;應急照明、消防電源采用放射式雙回路末端切換方式供電。智能弱電系統主要由 (1)通信網絡子系統 (2)辦公自動化子系統 (3)建筑設備監控子系統 (4)火災自動報警及聯動控制子系統;(5)公共安全防范子系統 (6)綜合布線子系統;(7)智能化系統集成;(8)弱電電源及防雷接地子系統組成。
二、建筑電氣系統分析:
本工程電氣系統設計包括照明、動力、空調配電等強電部分以及通訊子系統、安防子系統等智能弱電部分,設計的范圍較廣,因此必須預先進行電氣系統分析,在分析的基礎上,通過科學負荷驗算,從設計上滿足各系統用電負荷安全性要求,另外還須從施工工藝上提出建筑物強弱電系統管線敷設的合理要求,以滿足建筑使用功能要求。以下先簡要分析照明、動力及接地系統。
1、照明系統
本工程的照明系統分為正常照明和應急照明。 正常照明主要包括主樓辦公照明,門廳照明,公共區域照明,裙樓照明等。為減小動力負荷頻繁啟動對照明質量的影響,設定了一臺專用變壓器為照明系統專用。自地下一層配電室出線后進入配電豎井,經低壓母線引至各樓層的總照明配電箱,然后由此分布到各區域分配電箱。
因本工程為高檔的智能化辦公樓,對供電穩定性要求較高,所以除配有自備發電機組外,樓層設有專用的應急照明系統。,應急照明系統主要覆蓋區域包括:門廳,餐廳、走廊、電梯間、樓梯間等。在設計時該系統的供電采用雙電源,其中門廳,餐廳區域選擇其中幾個支路兼做正常照明,供電從本層配電豎井應急照明切換箱中出線(應急照明切換箱分設在1、7、14層)。在此基礎上,在各公共區域及通道設置具有蓄電池的事故照明燈具,在沒有任何外供電源的情況下,該燈具能不間斷供電1h。
2、動力系統
該工程動力系統設備包括正常動力與消防電源兩部分。正常動力包括空調用(多聯機),空調制冷機組,空調水泵,污水泵,貨梯,開水器等動力用電。因空調多聯機分設在各樓層,所以有一臺變壓器通過母線提供,裙樓空調等及動力設備由其他變壓器分供。 消防電源提供包括消防水泵,噴淋水泵,排煙風機,正壓送風機,消防電梯,客用電梯,應急照明等動力用電。消防動力設備為雙電源供電,分設在兩臺變壓器上,并且一臺變壓器通過聯絡柜與自備發電機組相連,兩路消防電源分別由雙回線路引到各個消防用電設備點上實行末端自動切換,以確保消防設備的供電可靠性及安全性。
3、防雷接地系統
本工程聯合接地電阻阻值要求小于1 ,利用鋼筋混凝土箱型基礎及樁基做自然接地體。鋼筋混凝土柱內鋼筋做防雷引下線,在建筑物四角距室外地坪0.5m處做測試點。為防止側擊雷進入辦公樓,辦公樓地上部分每層設置均壓環,辦公樓立面上幕墻鋁合金框架均與均壓環可靠連接。另外在辦公樓中所有金屬管道均與均壓環可靠連接,加上屋頂水平避雷網、針的設置連通,使整個大樓處于一種均壓狀態。考慮到弱電系統對接地的特殊要求,而本工程中弱電如設置單獨接地裝置與強電接地裝置的間距無法滿足規范要求,所以不能設置單獨弱電接地系統,只能選用聯合接地形式。
三、設計與驗算
系統負荷驗算,是設計最關鍵的工作,從照度確定到負荷計算均須結合系統分析設定來進行具體的計算。在本工程中,設計主要依據為現行《建筑照明設計標準》.GB50034-2004、《智能建筑設計標準》 GB50314-2000及相關標準。
1、照度確定
高檔智能化辦公樓裝修檔次一般較高,為配合裝修效果,充分體現綜合辦公氣氛,適應各功能區使用特點,本工程對辦公樓中各重點區域的照度均采用利用系數法進行計算。根據辦公樓各功能區的特點,各功能區的照度標準值見表1。
表1:照度標準值設定表
2、負荷計算
電力負荷一般由各專業提供技術要求及負荷大小。
(1)三相負荷計算:
有功功率:Pc=KxPe(KW)
式中:Pe——設備功率
Kx——為需用系數。
無功功率:Qc=PetgA(KW)
視在功率:Sc=(KVA)
(2)單向負荷計算:
① 盡量將各單相負荷逐相均勻分配,以減少不平衡,計算時,將線負荷換算成相負荷,將各相負荷相加,取其最大單相負荷的3倍作為三相負荷。
② 當回路中的單相負荷的總容量小于該回路三相對稱負荷的總容量的15%時,按三相平衡負荷計算。
③ 只有線負荷時,將各線間負荷相加,選取較大的兩項進行計算,現以Pab≧Pbc≧Pca為例:
Pd=Pab+(3-)Pbc=1.73 Pab+1.27 Pbc
(3)配電干線或變電所的計算負荷:
Pc=K∑P∑(KxPe)(KW)
Kx——需要系數
Qc= K∑P∑(KxPetgA)(kvar)
K∑P K∑P————有效功率、無效功率同時系數。
Sc=(KVA)
Pe1=2854.79 (KW),Qc1=2299.85 (kvar),取同時
使用系數K∑q=0.65,K∑P=0.65則
Pe1= K∑P∑(KxPe)= 2854.79*0.65=1855.61(KW)
Qc1= K∑Q∑(KxPetgA)=2299.85*0.65=1494.90
(kvar)
Sc==
=2382.86(KVA)
按80%的負荷率,變壓器的容量計算為:
2382.86/0.8=2978.57 KVA,選用800 KVA變壓器四臺(合計3200KVA)。
各負荷計算見表2。
智能化建筑弱電應根據《智能建筑設計標準》 GB50314-2000進行設計,此處不在論說。
表2:照明、動力負荷計算表
四、綜合線路設計要求的明確內容分析
智能化建筑弱電工程是當今建筑中很重要的一部分,衡量一個城市建筑的現代化標準,設計形態和智能化是其中的兩個方面。如此之多智能化功能設施,布線設計方案也成為電氣設計的關鍵,因涉及專業多,施工時相互配合尤為重要。為保證大廈內部的美觀,也為了更科學滿足設施智能化的要求,本工程選用地板內敷設地面線槽來達到實現各功能目的。
1、地面敷設線槽的簡介
地面線槽是一種封閉的、直接隱蔽于地面下的金屬線槽,可以靈活方便地提供電源、電話、電視、計算機、話筒等線纜傳輸電能和信號接口。其設計是根據建筑物近期和發展需要布置線槽的縱橫間距,根據穿線的根數、橫截面積和工藝要求確定線槽的規格及槽數。按槽數可分為單槽、雙槽、三槽,規格有50系列、70系列、100系列、230系列、300系列。
線槽適用于380/220以下強電和弱電的線路敷設。性能特點:地面線槽可供單一或多用途線纜、多回路敷設,終端元件布置平整美觀。地面線槽是由線槽、分線盒、各種連接件、密封件、附件及電源頭等組成。
2、地面線槽規格型號設置與布線參數要求
內外均熱鍍鋅,出線口處采用無螺紋接口,線槽標準長度為3m(可特殊加工),線槽出線口開孔尺寸:﹤48mm,線槽開孔間距分:3000mm、2400mm、1800mm、1200mm、600mm等。
主要配件有:線槽分線盒:線槽分線盒起到導線的相接、轉彎交叉、屏蔽等作用。其中二槽、三槽的分線盒內設有屏蔽分離板,以保證強電、弱電的隔離與屏蔽。
線槽支架:分為單槽、雙槽、三槽支架,它是用于線槽的支撐及高度調整,高度調節范圍一般為20mm~150mm的熱鍍鋅件。其它還包刮彎頭、封頭、出線圈等配件。具體穿線根數見表3。
表3:地面線槽內允許穿線根數
3、電氣設計對地面線槽布置、敷設的安裝工藝要求
綜合布線系統是智能建筑的中樞神經系統,是建筑智能化必備的基礎設施,因此布線設計也成為電氣設計的關鍵。為滿足設施智能化要求,設計選用地板內敷設地面線槽來達到智能建筑各功能要求目的,同時對地面線槽布置、敷設的安裝工藝提出如下要求 :
(1)彈線定位
根據設計圖紙確定線槽走向,從始端至終端找好水平線或垂直線,用粉線袋在線路的中心外進行彈線,按照設計圖要求及施工驗收規范規定,分別找出分線盒、分線口及支架的具置,用鉛筆分別標注。一般支架間距為1.0- 1.5m。
(2)線槽敷設
根據標準位置放置分線盒和支架,然后放置線槽和出線口,同時根據需要加各種配件,朝上的線槽不必立得太長,否則易被砸斷。連接完畢后,調整支架和塑料蓋,使出線口到適當高度。達到位置正確,固定牢固,走向合理。線槽水平或垂直敷設部分平直度和垂直度允許偏差不超過5mm。為防止灰漿進入,各連接處周邊抹專用膠,各分線盒、出線口盒蓋擰緊,并用鐵絲綁扎,未端加塑料封堵。澆筑混凝土時設專人看護,發現問題及時處理。
(3)跨接地線焊接
依據施工規范,確定跨接線規格。地線兩端焊接面不小于該跨接線截面的6倍,焊縫均勻牢固。
(4)槽內配線
首先清掃線槽,可先將帶線穿插至出線口,然后將布條綁在帶線一端,從中一端將布線條拉出,反復多次可將線槽內的雜物和積水清理干凈,也可用空氣壓縮機將線槽內的雜物和積水吹出。放線前應先檢查管及線槽連接處的護口是否齊全,其放線和導線連接部分與其它管路敷設形式大致相同。敷設線纜應注意以下基本原則:①同一路徑不同回路絕緣導線設計于同一線槽內,但同一槽內強電回路必須能同時切斷電源;②線槽內導線總截面不應超過線槽內截面的30%;③強弱電回路應分槽敷設;④不同電壓回路交叉時應在分線盒處采用金屬隔板隔開等。
(5)線路檢測
線路檢查及絕緣遙測按相關規范操作。
(6)面板安裝
配合裝修,依據各出線口用途,安裝相應的終端面板。
(7)地面線槽安裝時其他注意事項
地面線槽表面混凝土厚度應大于20mm; 線槽內外應光滑平整,無棱刺,扭曲、翹邊等變形現象; 支架與調整螺栓調整線槽高度一般以30-50mm為宜; 線槽整體連結完畢后,應按設計檢查確認,無誤后對線槽及附件連結處用蜜封膠密封,對線槽首、末、分線盒、出線栓和未用出線孔用專用塑料防護蓋封堵。
五、結語
綜上所述,現代高層建筑的電氣設計由于智能化的需要而變得復雜,更兼有用電設備越來越多的原因,產生對供配電系統設計和線路安裝提出了許多新的要求,因此,在電氣設計和線路安裝時,將供配電系統的可靠性、安全性、靈活性擺在突出位置,認真按照設計和施工操作相關規范進行設計優化和施工,從而將建筑智能化從設計和安裝上推至臻美程度,解決有關設計施工的新問題,此文筆者僅拋磚引玉,文中若有誤述或錯漏,敬請批評指正。
參考文獻:
[1]《 建筑電氣工程施工質量驗收規范》.GB50303-2002
摘要:電氣技術智能建筑
1、前言
智能建筑產業是隨著信息產業的發展而誕生,且迅速發展起來的。現代建筑物的電氣發展是經過電氣化階段、自動化階段和當今的智能化階段。智能建筑技術的發展非常迅速,它是由電子技術、通訊技術、網絡技術、計算機技術、自動控制技術、傳感技術及多媒體技術等一系列最先進技術飛速發展的結晶。非凡是智能建筑系統工程,它作為弱電系統工程的延伸和發展,綜合性強,涉及的專業領域更廣,新的弱電系統不斷加盟到智能建筑技術領域內。建筑物使用功能現代化的需求和相關技術的不斷更新和進步,共同促進智能建筑弱電系統技術的快速發展。智能建筑弱電系統中的電子和微電設備較多,這些弱電系統的設備耐受電壓較低,如電子設備耐受電壓為5V,微電子設備耐受電壓只有1.5V,這些設備過電壓、過電流的能力差。信息系統設備(包括纜線)在遭受雷害和電磁干擾(如地電位升高、磁耦合、電耦合和電磁耦合等)時,必然會使信息系統中的設備、網絡和布線將遭受感應過電壓和電磁干擾的危害;各種高頻、超高頻的通信設施不斷涌現,相互間的電磁輻射和電磁干擾日益嚴重,大量的運行和實踐證實,電磁干擾和諧波對智能化設備和布線系統危害的案例和教訓也應引起我們足夠的重視,不可掉以輕心。智能建筑需要不同行業的專家共同參和,除了業主之外,設計師、自動化技術、信息技術、通信技術、人造智能技術及電氣技術眾多專家一起密切合作才能得以實現。“弱電較弱”正是指在智能建筑中,整體弱電系統工程是建筑電氣工程中較薄弱環節,無論是技術力量、人員素質、設計和施工、智能化系統工程施工監理等相對較弱。這對我國的智能建筑的迅速發展是很不利的。
2、網絡和布線
智能建筑的實質是諸多智能設備的網絡化新問題,它包括智能建筑弱電系統的集成(BMS或IBMS)。但由于火災自動報警系統及消防聯動(FAS)是采用集散型控制方式,所以FAS系統目前我國還是獨立的控制系統,只是留有通信接口待今后和BAS系統集成,而美國的FAS系統是分散型控制方式可和BAS系統集成。綜合布線系統作為全新概念的布線系統,其優越性是傳統的布線系統無法比擬的。主要體現在綜合布線系統的開放性——向所有的通信協議開放,靈活性——設備的開通更改只需增加設備和跳線管理,可靠性——器件通過ISO等組織認證,星形拓樸結構等一條線路故障不影響其它線路正常運行;先進性——采用最新通信標準的5類、超5類、6類雙絞線或光纖,實時傳輸多路多媒體信號;經濟適用性——將分散線纜綜合到統一標準布線系統中。從網絡架構上來分,網絡可劃分為局域網(LAN),控制網(Infrenet),廣域網(WAN)和城市網(MAN)。世界公認的網絡協議標準——TCP/IP協議,使得局域網和廣域網實現了無縫連接。城市網是在局域網的基礎上發展起來的一種新型的數據網,介于廣域網和局域之間把多個局域網互相連起來,構成覆蓋范圍更大,支持高速傳輸和綜合業務,成為適合城市范圍使用的計算機網絡。為了保證系統的開放性和可操作性,實現和信息網絡的互聯互融,盡管目前控制網絡中多種總線標準同時存在,但由于以太網速度控制性價比高,我區一直在控制網絡中推廣應用TCP/IP協議的以太網。在眾多的現場總線技術中推廣Profibus、Interbus、LonTalk、Modbus及CAN等總線。由于這樣的規定從而使我區的智能建筑還沒出現癱瘓現象。
3、目前智能建筑存在的新問題
《智能建筑》刊物2004年第5期“談工業以太網及其在智能建筑領域的應用”一文中寫到“事實上目前有60%的智能建筑是癱瘓的”,其原因一是在眾多的總線標準中LonWork協議是非常完善的控制面層的總線協議,它有完善的七層協議,BACnet協議則是系統集成層面的協議標準,但沒有在我國得到很好運用;二是多種現場總線并存,系統集成當然很困難;三是中國的物業管理技術水平相對較差,廠家在還能運行,一旦廠家支持不在時,系統很可能癱瘓”。針對目前智能建筑存在的新問題談一下個人的看法摘要:
(1)我國智能建筑缺少一整套完善的行之有效的可操作的設計、施工和驗收標準。現有的智能建筑設計、施工驗收標準有《民用建筑電氣設計規范》JGT/T16-92。上海市工程建設規范《智能建筑設計標準》、《智能建筑評估標準》、新疆行業工程建設標準《智能建筑設計標準》XJJ002-1999、國家標準《智能建筑設計標準》GB/T50314、新疆《綜合布線施工驗收標準》、《建筑和建筑群綜合布線系統工程設計規范》GB/T50311-2000、《建筑和建筑群綜合布線系統工程驗收規范》GB/T50312-2000等。這些國家、行業、地方標準對智能建筑的設計、施工、驗收起到一定的積極功能。但還缺少智能建筑的火災自動報警系統及消防聯動、平安防范、計算機房等施工驗收標準和規范。現行的《智能建筑設計標準》針對不同類型的智能建筑的可操作性還有些欠缺。這給智能建筑弱電系統的設計帶來了較多的難點。
(2)智能建筑的設計應由具有智能化設計資質總承包單位的設計院來承擔。再由集成商進行多次的深化設計并交設計總承包單位審查方可招標施工。這是因為設計院熟悉和把握國家、行業、地方的設計標準,設計中始終遵循國家的方針政策,堅持技術先進成熟、經濟合理、實用可靠;系統設計和設備選型符合標準,且要求具有開放性、靈活性、和可擴性,不是以追求高額利潤和推銷產品為目的。設計院把握設計程序和全過程,和施工、監理、質量監督和業主溝通較輕易,和各專業配合也密切。設計院能給集成商創造一個良好的建筑平臺和環境,反之集成商并不了解智能建筑設計程序和全過程并和相關專業配合十分困難。集成商也不熟悉土建施工圖繪制規定和表達方法。集成商由于自行設計、自行施工,施工圖設計紙質量就較差,達不到施工圖設計深度的要求。由于建設單位并不完全了解智能建筑的內涵,如系統眾多、復雜、施工周期長、設備和線纜的性能等等。也不了解智能建筑弱電系統的重要性、綜合性和技術難度大等特征。故目前建筑智能化系統大多數是單獨招標、獨立簽約,中標后集成商自行采購、自行設計、自行施工、自行管理、自行約束,這種沒有智能化資質的監理公司監理的智能建筑,將給今后的弱電系統的安裝、調試、運行、維護管理帶來無窮的后患。當前由土建監理公司代替有智能化資質的監理公司監理的現象還很普遍,它將會給智能化系統工程帶來設計方案失控、采購產品失控、施工進度失控、工程質量失控等等弊端。
4、電氣技術在智能建筑中的重要功能
智能建筑是在建筑平臺上實現的,脫離了建筑這個平臺,那么智能建筑也就無法實施。智能建筑中弱電系統的設備、纜線平安必須依靠電氣技術如摘要:電源技術、防雷和接地技術、防諧波技術、抗干擾技術、屏蔽技術、防靜電技術、布線技術、等電位技術等眾多的電氣技術來支持方可奏效。下面從列舉的幾個案例中就能驗證了電氣技術在智能建筑中的重要功能。
(1)案例1摘要:
阿拉山口海關閉路電視監控系統的主要功能,是輔助保安系統對整個海關建筑物內外現場實況進行監視。詳見監視電視系統圖。該系統圖是由現場的攝像部分(攝像機、云臺、防護罩)、傳輸系統(光纖、光發射機)、監控中心(光端接收機、視頻分配、監控服務器、矩陣主機)等部分組成。其監控中心的操作采用了計算機系統,以用戶軟件編程的全鍵盤方式來完成驅動云臺的巡視、視頻切換、報警處理、設備狀態的檢查等工作。數字視頻監控報警系統采用計算多媒體技術,CCD攝像機作為報警探頭。探頭將獲取的視頻信號經光電轉換傳輸到主機,主機里的高速圖像處理器對視頻信號進行數字化處理,將視頻信號形成的圖像和背景圖像進行分析比較,若發現有差異就報警,這種全屏幕報警系統最大特征是不易漏報。主機自動采集報警圖像并存入計算,事后用戶可根據時間、地點隨時查閱報警現場的圖像,以了解報警原因。該系統將電視控制系統和報警系統合二為一,實現了監視、報警和圖像記錄的同步進行,而且這種系統中沒有錄像機,沒有視頻分析器,一切報警記錄都在計算機的硬盤內,所有操作都根據屏幕上的軟件提示操作,對用戶和使用者來說是一種全新概念的平安防范系統。該系統設備的選型摘要:攝像機為日本松下產品;云臺、防護罩為美國派而高產品;光端傳輸設備數據接口選用美國NTK產品,這些也都是國外品牌產品,應該不會出現什么新問題的。
但該系統開通以來,光發射機(A、B、C、D)的光端數據接口Rs422,室外攝像機的防護罩配置的溫度繼電器、冷卻風扇、電加熱器、雨刷器經常被燒毀,更換和維護量很大,工作極不正常,用戶意見很大,集成商也很頭疼。經分析是光發射機的220VAC電源質量存在新問題,盡管選用了高精度穩壓電源也是承受不了瞬流(包括電涌)的沖擊,瞬流可以損壞任何一種電器,何況耐受電壓很低的電子和微電子設備呢?攝像機因距海關大樓較遠無法保證AC220V專用線供電。前端機電源就近接在30kW直流電磁鐵的配電線路上,該線路上的瞬流和電涌從發生到消失的過程極快,屬于微秒到皮秒級,其電壓幅值可高出工作電壓的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍。根據當地供電部門反映,80%的瞬流是從電力系統內部產生的,主要是由于電力負載的頻繁開關和負荷頻繁變化引起的。另外電磁鐵的直流電源是由三相可控整流取得的,故電源線路內含有大量的3、5、7、9等奇次諧波,遠超過諧波電壓限制和諧波電流答應值,諧波嚴重危害配電線路及設備的平安。因此,智能化系統應選用凈化電源,有效地抑制瞬流、諧波的產生。低壓配電線路還上應具有雷電過電壓、電磁兼容(EMC)、電磁脈沖(LEMP)的保護功能,最大程度地改善和提高電源質量,以確保整個智能化系統的平安。然而上述案例中全然沒考慮,所以系統不能正常開通,并經常損壞系統中的設備。
(2)案例2
新疆人民銀行業務樓是座現代智能型超高層建筑,具有建筑物樓層多、建筑物高、人員流動大的特征,垂直運輸和通信系統(國內聯網)同樣倍受重視。電梯系統是超高層智能建筑中不可缺少的重要設施。為高層、超高層的智能建筑服務時,不僅要求自身有良好的性能和自動化程度,作為建筑設備的自動化系統的一個組成部分,它是以計算為核心,構成對電梯設備的監控系統,該系統屬于BAS的一個子系統和整個BAS協調運行,并受BAS中心計算機的監視、管理及控制。電梯是用于垂直升降的機電一體化運輸設備,該大樓選用三菱VVVF方式——交流調壓調頻的拖動方式,VVVF電梯具有抗干擾、高效、節能、舒適的控制系統,體積小、動態品質性能優越。控制部分采用雙微機結構,主微機完成集選功能規定的操縱控制,付微機是實現拖動系統的速度控制。主、付微機采用并行通訊,整個系統由主控制器、控制屏(DDC)、顯示裝置(CRT)、打印機、遠程操作臺及串行通訊網絡組成。但該電梯起初無法正常工作,電梯忽而上至頂層,忽而下降到底層,不按指令停層,后來發現未做功能性接地所致。該建筑是座舊樓無法利用鋼筋混凝土鋼筋作為聯合接地,也無法做局部等電位聯結。那么只有在機房內設置一根獨立的接地線(絕緣線纜和動力線等截面),采用非金屬接地模塊獨立式接地,接地電阻R≤0.4歐。接地極和原接地極距離為20~25m呈零電位。做了電梯功能性接地后,電梯正常工作已達5年之久,未出現過任何故障。
(3)案例3
新疆建筑設計探究院選用迅達電梯,對于功能性接地甲、乙雙方持不同意見。VVVF型電梯同樣是雙微機結構。安裝人員果斷按廠里規定要求做獨立式的功能性接地。我們考慮該業務樓是座智能建筑設有計算機網絡和信息系統,強、弱電系統已經采用聯合接地(共用接地)系統,《智能建筑設計標準》GB/T50-2000,第10.2.6條,聯合接地電阻R≤1歐(而該樓的聯合接地電阻實測為0.29歐),該建筑物內已經設置了總等電位聯結和局部等電位聯結。最后建筑單位采納了等電位聯結和聯合接地方式,而沒采用廠商提出的獨立的功能性接地。因為獨立的功能性接地做法經實踐證實了并不利于計算機邏輯接地(單點接地),這是因為建筑物做了等電位聯結,邏輯接地(單點接地)已不復存在了。在鋼筋混凝土的高層民用建筑中功能性接地、保護性接地和防雷接地的三組接地裝置要達到相互獨立的要求是很難做到。而聯合接地(共用接地)還可避免雷電的反擊危害。經實測聯合接地電阻R≤0.293歐。利用聯合接地后,電梯運行至今一直正常。聯合接地做功能性接地時接地線需從基礎接出,不得和其它接地混接、短接,接地線宜選用25mm2~35mm2絕緣線纜。為保證人身平安和弱電系統的抗電磁干擾,局部等電位聯結是最有效的辦法之一。
(4)案例4
電子計算機中心的接地裝置不但要滿足人身的平安,還應滿足電子計算機正常運行和網絡系統設備的平安。辦公自動化系統包括摘要:計算機、數字化設備等,除產品系列的不同外,高層、超高層建筑由于場地、位置、施工和投資等條件的限制,因此電子計算機在“接地”新問題上有著不同的見解,國外經濟發達的國家也有不同的觀點。電子計算機“接地”系統是比較復雜的,如處理不好將造成電子計算機不能正常工作。工作在弱信號條件下數字設備接地線的脈沖干擾不容忽視。目前計算機工作頻率多在100MHZ、200MHZ今后甚至1000MHZ及1GHZ、10GHZ。這時分布電感,分布電容會引起電流通路的阻抗發生很大的變化,當這些參數對諧波產生共振時又會產生超出常態阻抗和能量,將會直接危及計算機網絡系統的平安。有關電子計算機的接地有以下幾種方式摘要:交流工作接地、平安保護接地、工作接地、防雷接地等四種接地方式,在智能建筑中宜采用聯合接地(共用接地)。經過大量高層、超高層建筑接地方式的調研,聯合接地完全可利用其結構鋼筋和基礎鋼筋做接地裝置。接地電阻一般值不會超過0.4歐,很適宜作為電子計算機的接地裝置。但是中銀廣場的計算機中心和計算機機房裝修設計人員,堅持計算機系統的接地采取單點接地(邏輯接地)。因此,花費了很大力氣和資金從四樓計算中心機房,引出VV35m2單芯電纜,穿管經地下室引至室外距基礎25m做了一組閉環式邏輯接地極,接地電阻為4歐。采用這種單點接地方式,計算機一直無法正常工作,后經建設單位探究決定,按照設計院設置的計算機房內局部等電位聯結及聯合接地做為電子計算機的接地,計算機經安裝調試后至今一直運行良好。這是因為在同一建筑物內,采用同一個聯合接地系統(共用接地系統),以避免不同接地系統間的電位差引發電氣事故和干擾。做了建筑物總等電位聯結包括局部等電位聯結、局部信息系統的網形和星形等電位聯結結構、利用鋼筋混凝土鋼筋做接地裝置(含鋼筋混凝土基礎接地體),其聯合接地(共用接地)接地電阻R≤0.4歐,遠低于《智能建筑設計標準》GB/T50-2000的接地電阻R≤1歐的阻值要求。更遠遠小于電子計算機直流接地阻4歐的要求,即不花費投資又不費工,還保證電子計算機的正常工作,何樂而不為呢?目前計算機信息系統和網絡系統的應用已遍及各行業各部門乃至家庭。目前防雷技術已提出“建筑物綜合防雷系統”的概念,新國標《建筑物電子信息系統防雷規范》已批準實施。建筑防雷工程必須綜合考慮,將外部防雷辦法和內部防雷辦法(接閃功能、分流影響、均衡電位、屏蔽功能、合理布線加裝過電壓保護等多項重要因素),作為整體來統一考慮防雷辦法。從而使計算機電子信息系統、網絡系統、布線系統在智能建筑中真正成為標準、靈活、平安、無誤的網絡和布線系統。
地鐵車站控制室房間的面積、尺寸是根據工藝與建筑設計綜合考慮而定的,建筑設計時主要考慮人員因素,而工藝設計則需要滿足各系統設備要求,主要有以下幾點因素。
1監控工作臺與IBP尺寸
工藝設計在與土建初步設計配合房間的時候,不能只提供房間面積,首先需要確定監控工作臺的大小。目前地鐵都將監控工作臺與IBP結合布置,設置成L形的方案,所以工藝設計需要確定各系統都有什么設備放在操作臺和IBP上,并由各系統提供設備的大小,對監控工作臺和IBP的設備擺放進行設計,從而確定監控工作臺與IBP的尺寸。監控工作臺貼墻安裝,需要1400mm的操作空間,IBP的盤后檢修需要800mm的檢修空間。根據監控工作臺的長度和寬度,加上檢修、操作要求,確定房間的最小寬度和長度,這樣才能保證監控工作臺和IBP的檢修和操作空間。
2機柜布局
車站控制室內還設有FAS主機機柜、智能疏散照明系統監控主機機柜、氣體滅火主機機柜,這些都需要滿足靠墻安裝、前操作、側面檢修的要求,所以各機柜之間要保證800mm的檢修空間。在決定房間尺寸時,滿足各系統機柜檢修空間也是需要考慮的重要因素之一。
3管理工具布局
考慮車站控制室房間大小和布局的還有兩個因素,一個是打印機臺,一個是文件柜和飲水機等設備。若弱電工藝設計時未考慮到此因素,房間布置太滿,文件柜和飲水機等設備則無處可放,運營人員的日常需求就無法滿足。
4墻面裝修
弱電工藝設計在與土建配合時,還需要注意車站控制室的墻面裝修做法,如采用吸聲開孔鋁板裝修做法時有100mm厚度,這就導致了房間凈寬減少了200mm,影響到設備檢修與操作空間。
5控制室面積
根據前文討論,車站控制室的尺寸需要滿足很多因素,但不能盲目增加車站控制室面積。建議弱電工藝在配合土建設計時,房間面積盡量不要超過50m2,否則土建需設置兩道進出門,通風系統也需要增加相應的排煙設備,這樣不利于以后的運營管理。
6結構柱的影響
根據各系統要求,車站控制室應不超過50m2,但在實際工程中,卻有車站超過了這個面積,其主要原因是車站控制室內設有結構柱,極大地影響了房間的利用率,減少了IBP盤后的檢修距離,影響了監控工作臺的布置。根據實際經驗,在北京地鐵7號線的初步設計中,曾發現在有些車站的控制室內設有結構柱,經過與土建設計協商后,均將結構柱設置在車站控制室外。
7車站控制室尺寸
綜上所述,如果車站控制室內無結構柱,建議車站控制室的寬度不小于6300mm,長度不小于7200mm(見圖1)。如果由于土建原因,車站控制室內必須設置結構柱,則建議車站控制室寬度不能小于6800mm,長度不能小于7200mm(見圖2)。
二、管線綜合布置方法
1傳統的線槽路由設計方法
按照以往的設計方法,因車站控制、綜合監控機房內各專業管線較多,線槽需要局部交叉,所以至少需要考慮架空地板的高度能滿足兩層線槽的敷設。以北京地鐵10號線二期工程為例,主要專業線槽高度均為150mm。首先要考慮50mm高度的線槽安裝固定件,然后增加線槽150mm,增加100mm為兩層線槽之間開線槽蓋檢修與穿線空間,增加線槽150mm,增加50mm開蓋檢修空間與架空地板厚度,總共500mm。但還需要考慮房間內建筑地面找平層的厚度,根據現場調查,至少需要考慮100mm的找平層厚度,故此9、10號線架空地板均達到了600mm高。因此,能否盡可能地減少架空地板的高度,是車站控制室、綜合監控機房綜合設計需要達到的目標。
2推薦的線槽路由設計方法
在傳統的工藝設計方法中,弱電工藝專業只是按照各系統專業所提的資料進行布置,如前所述,各系統線槽均采用150mm的高度,是否能減少線槽高度呢?目前還存在很多問題。各專業的實際情況是,通信信號、自動售檢票線槽寬度為400mm,而架空地板以600mm×600mm為格局布置,若線槽再加寬,就會與架空地板支架間隔沖突,所以如若想減少架空地板高度,增加架空地板內的空間利用率,建議更改工藝設計理念,采用以下兩種方法。1)由弱電工藝專業在土建開展設計時,統一規劃地鐵車站控制室和綜合監控機房的管線路由。此方法可實現各系統專業線槽不交叉,工藝設計時僅需考慮一層線槽的高度。即要求工藝設計在與土建的初步設計配合時,必須根據各專業提供的資料,完成管線路由的規劃,嚴格規定各專業管線進入車站控制室與綜合監控機房架空地板下或吊頂上的位置,要求各專業管線從綜合監控機房引入以后,就得平行布置,不能出現交叉的情況。對于管線路由規劃來說,通信信號、AFC是最需要注意的,因為兩者都有從走廊埋地過來的管線,所以管線引入位置不僅需要考慮從吊頂上引下的路由,還要考慮地面管線的定位。在車站控制室和綜合監控機房內各系統機柜定位時,也需考慮管線的因素。在考慮各專業管線引入點時,弱電工藝專業還需要與管線綜合專業嚴密配合,充分考慮到風管、燈具管線對管線定位造成的各種影響。2)由弱電工藝專業整合各車站控制室和綜合監控機房內各系統的線槽路由,將各專業通過設置隔板進行分隔。此方法由弱電工藝專業設計強電、弱電綜合線槽,各專業管線均敷設到綜合線槽內,通過隔板進行分割。此方案能有效減少架空地板高度,并使架空地板內的線槽排列整齊。目前,北京地鐵15號線是采用此方案。采用此方案的前提是各專業線槽由一家單位統一采購,若各標段均由不同設計院做,則很難決定此線槽的歸屬,無法進行綜合線槽的招標與施工。所以,此方案的推行還需要業主方的認可與配合。
3推薦線槽路由設計方法的優點
減少架空地板高度。如采用推薦方法,架空地板高度只要達到300mm即可滿足管線敷設要求。架空地板高度的減小,既能增加房間的凈高,使運營人員在房間內的環境更加舒適,也能增加吊頂內的凈空。架空地板內管線敷設整齊。架空地板下管線路由的布置是如今地鐵驗收中質檢站重點檢查的項目。如采用推薦方法設計,則各專業管線路由統一規劃,既避免了施工過程中各專業管線位置沖突的問題,也避免了各專業各自施工造成管線雜亂的問題。
4架空地板的布置設計
架空地板的布置設計指架空地板600mm×600mm方格圖的布置,此項為土建設計中很小的一部分,但架空地板的布置對工藝設計卻是必需的,主要有以下兩個方面:1)機柜的定位:對于工藝設計來說,最理想的機柜長和寬都是600的整數倍,因為目前地鐵架空地板方格的大小均為600mm×600mm,機柜前后左右均是一整塊版時,視覺效果良好,而且較為結實,不會出現地板不穩的情況。2)架空地板內線槽的布置:在工藝設計施工圖中,應包含架空地板下各系統線槽的布置圖,但在最初的設計中,并未考慮架空地板的布置。經過圖紙審查與討論發現,架空地板設有支架,而目前各系統線槽寬度為300mm或400mm寬,如若在布置線槽時不考慮架空地板支架,在實際施工時則會與支架位置沖突。因此工藝設計必須結合土建架空地板布置設計,才能完成架空地板內線槽的布置。
關于實踐教學,目前有兩種認識,從廣義上講,凡教授實際工作中所涉及的實踐能力和實踐知識的教學活動,都應劃歸為實踐教學范疇。狹義地講,實踐教學是在一定實際工作現場的設備或儀器上,并在教師或工作人員的指導下,按照教學要求完成規定的教學任務,達到既定的教學目標的教學活動[1]。本文以計算機網絡技術專業《弱電工程制圖》實踐課程為例,論高職院校實踐課程改革的應用與研究。
2《弱電工程制圖》課程的內涵(Theconnotationofweakcurrentengineeringdrawingcourse)
弱電工程是指以綜合布線為基礎,以計算機網絡為橋梁,綜合配置建筑內的各功能子系統。它包括:建筑設備監控系統(BAS)、信息網絡系統(INS)、通信網絡系統(CNS)、智能化集成系統(IIS)、安全防范系統(SAS)、火災報警系統(FAS)、住宅小區智能化(CI)、家庭控制器(HC)以及控制網絡系統(CNS)。弱電工程制圖是工程實施的主要依據,它必須符合國家標準,并具有規范、統一的圖框、圖例、符號、字體、線條和標注方式方法。弱電工程制圖有三類:弱電系統圖:弱電系統中設備和元件的組成,元件之間相互的連接關系及它們的規格、型號、參數等。弱電平面圖:決定弱電裝置、設備、元件和線路平面布置的圖紙,主要包括防盜報警裝置平面圖、電視監控裝置平面圖、綜合布線平面圖等。弱電系統裝置原理圖:說明弱電設備的功能、作用、原理的圖紙,通常用于系統調試,一般由設備廠家負責。《弱電工程制圖》是我校計算機網絡技術(安防方向)專業中的一門專業核心課。它以AutoCAD2013為計算機輔助設計軟件,以國家標準《智能建筑設計標準》(GB/T50314-2000)、國家建筑標準設計圖集(綜合布線系統工程設計與施工08X101-3、智能建筑弱電工程設計施工圖集97X700)為行業標準與規范,對公共建筑、住宅及小區進行智能化弱電工程設計,如視頻監控系統、安全防范系統、火災自動報警系統等。
3實踐教學(Practicalteaching)
3.1國外研究現狀分析
在國外,實踐教學思想及其發展有著悠久的歷史,美國的MIT,很多學生在校期間就參與工業界的實際項目實踐,學校被稱為是“動手”的地方,學校鼓勵學生成為敢于創新、勇于承擔風險的“探索者”。德國FH與企業密切合作實踐教學辦學制度;加拿大的“以能力為中心”的實踐教學模式,通過DUCUM分析課程開發為途徑設計的實踐教學計劃;英國的“三明治”的實踐教學模式[3]。
3.2國內關于實踐教學的研究
經過20余年的發展,我國職業教育實踐教學的理論研究和實踐探索總體上取得了較大的成功。理論研究和觀念層面:實踐教學作為職業教育主體教學的地位已經確立;實踐教學提高學生素質的作用也逐漸為人們所認可;對實踐教學的理論研究已經推向構建中國特色的實踐教學體系,進一步發揮和挖掘其功能和作用的階段。實踐探索層面:在借鑒國外職業技術教育實踐教學體系構建的基礎上,我國職業教育正積極探索建立有自己特點的實踐教學體系,并取得了一些成績。
3.3《弱電工程制圖》實踐教學
《弱電工程制圖》實踐教學是以項目為載體基于工作過程系統化的課程體系下進行的教學設計。教學中,引入企業實際項目,學生在能夠熟練識讀建筑平面圖、立面圖以及剖面圖的基礎上,運用弱電工程原理知識,根據國家建筑標準與行業規范,利用計算機輔助軟件AutoCAD進行音樂/廣播系統、監控系統、消防報警系統等弱電系統設計,完成弱電平面圖和弱電系統圖的繪制。
4《弱電工程制圖》實踐教學方案設計(Thedesignofpracticalteachingschemeforweakcurrentengineeringdrawing)通過校企合作,工學結合,基于工作過程系統化的理論研究,對弱電工程制圖實踐教學進行設計。
4.1與計算機網絡技術專業相整合
弱電工程是電力應用的一個分類,普通高校及其他職業學校將弱電工程作為電氣或建筑專業的一門專業核心課程;而弱電工程設計,需要通過CAD圖紙來進行表達,因此,我們在計算機網絡技術專業中開設弱電工程方向的相關課程,使學生能夠正確識圖建筑平面圖,并掌握弱電系統原理知識的基礎上,能夠利用AutoCAD軟件進行弱電工程設計,繪制弱電工程平面圖與系統圖,如視頻監控系統等;因此本課程將電氣或建筑中的弱電工程知識與計算機網絡技術專業相整合。
4.2基于工作過程系統化的課程體系的重構
職業教育專家姜大源教授認為,“工作過程是在公司中為完成一個工作任務并取得了工作成果而進行的一個完整的工作流程,它是一個動態的,綜合的但內部結構又相對固定的系統。”工作過程系統化課程是根據真實的典型的工作過程為基礎,對傳統的學科體系課程進行解構,在學科體系中去提取適度夠用的知識,并與工作過程進行整合,通過系統化和結構化整合設計后的工作過程教學,指導學生逐步經歷獲取信息、比較決策、擬定計劃、實施行動、檢查校驗、評價反思這樣完整思維過程訓練的課程。工作過程系統化課程強調真實的工作過程為學習任務,每一個學習任務就是一個完整的工作過程。通過“工作過程系統化”理論研究,完成《弱電工程制圖》實踐教學課程的開發;專業教師參與企業實際項目,并與教學實踐相結合,完成《弱電工程制圖》教學內容的重新設計;利用現代信息技術,整合弱電工程制圖課堂教學,搭造有效的學習平臺,形成新的實踐教學模式和教學效果的評價機制,嘗試創新課堂教學,提高教學實際效果;成立弱電工程制圖工作室,承接企業子項目,教師為企業提供技術服務。
4.3對實踐教學的探索
弱電工程設計以弱電工程原理為理論基礎課,借助于土木工程建筑識圖與制圖知識,利用AutoCAD軟件繪制弱電工程設計平面圖與系統圖。其中,建筑、安防、綜合布線等行業規范也是弱電工程設計的重要組成部分,對此設計《弱電工程制圖》實踐教學方案。
5結論(Conclusion)
關鍵詞:分析;機房弱電系統;接地設計
前言
21世紀以來,社會經濟迅猛發展,科學技術日新月異,計算機網絡技術也取得了飛速發展,逐漸被廣泛應運用于人們的日常生活中。機房弱電系統在建筑系統中發揮著越來越重要的作用,作為其安全保障的接地設計自然也備受關注。
1.弱電系統接地設計的重要意義
機房弱電系統接地設計在整個建筑弱電系統工作中發揮著至關重要的作用。科學、合理的弱電系統接地設計有利于保持建筑弱電系統工作的穩定性,有利于提高建筑弱電系統工作的安全性,同時還有利于促進建筑自動化水平的不斷提高。
2.弱電系統接地設計的基本原則
目前,我國弱電系統接地相關規范與標準日益完善,為機房弱電系統接地設計提供了有效依據和保障。具體而言,主要有:《民用建筑電氣設計規范》、《建筑物防雷設計規范》、《智能建筑設計標準》、《建筑物電子信息系統防雷技術規范》等。根據《電子計算機設計規范》的基本要求,所有機房弱電系統均需要接地保護。新建建筑和改建建筑弱電系統鋪設都必須能夠與接地方法聯合,使地網能夠分散于建筑物周圍。這樣各種設備才能夠通過接地裝置與地網有效接通,并用同一組裝置。這是目前我國多元化弱電系統接地的最優方案。
3.機房弱電系統接地工程相關實踐
3.1工程簡介
四川省某重要國企機房,面積約為25平米,位于建筑的3樓。防雷和屏蔽是該機房的主要點位措施,并且具有智能系統、門禁監控等相關設置。該機房的以上特點對于弱電系統建設至關重要,能夠充分保障電源的可靠性和用電負荷的安全性,從而促使供電穩定可靠,同時設備的安全性也顯著提高。
3.2選擇硬件
要想成功實現國企機房弱電系統接地,硬件選擇至關重要。電源系統需要雙電源手動切換,也就是說正常情況下利用供電局接入進行供電,斷電時則采用TN―C―S方式切換到油機供電模式。
弱電系統大多采用監控系統,通過6路數字硬盤進行錄像。程控交換機為FURSEESPK10T1浪涌抑制器。門禁系統則為非接觸門禁系統和為RS485信號浪涌抑制器。專線設備為ESPLA5/25和ESPLB15/15。接地系統是由非金屬接地模塊組成的低電阻地網。避雷針選用的是著名的富蘭克林避雷針。架子高度約為26米,并采用累計計數器。
3.3基礎基地網
在參照上面所闡述的機房弱電系統設的基本原則的基礎上,設計了機房弱電系統接地網主要結構。如圖1所示。
(圖1 機房弱電系統基礎接地網主要構架)
圖1中機房弱電系統基礎接地網的主要功是溝通聯絡分散于建筑四周的地網。具體而言,則是使用鍍鋅扁鋼就近焊接地下各網線。焊接過程中每根扁鋼都必須有兩個點是相同的。這就要求在施工階段必須高度重視網線預埋這一重要環節。鋪設一些垂直的接地體在連接扁鋼中間,材質為鍍鋅角鋼,規格為5cm x 5cm x 0.5cm,長度為200cm。扁鋼的預埋深度應當大于60cm。如果地基條件有限,可在預防機械受損的基礎上,一定程度放寬預埋的深度。
接地總匯集排與地網之間采用的連接線為接地引入線。具體施工中,接地引入線從地網上的不同地方需要焊接兩個以上的鍍鋅扁鋼,且要求鍍鋅扁鋼規格是4cm x4cm。與此同時,還可以使用數量一致且截面面積大于120平方毫米的絕緣護套多股銅線,促進接地網焊接與接地總匯的成功連通。
3.4設備接地
我國《低壓配電設計規范》中明確規定,建筑內部可使用PEN和PN干線,并且建筑內部所有水管、供暖管道、空調管道、煤氣管道、電氣裝置相關接地干線、建筑物金屬構件等相關導電體一起共同作為總電位聯結。
電子設備與電氣的外層均需要使用金屬材質外殼,同時還必須配備安全接地系統和防靜電接地系統,通過等電位連接網絡在最小的距離上成功連接。連接過程中,一切相關連接導體都必須使用銅材質的材料,不要將鋁材質材料和銅材質材料混合在一起使用。為了防止發生氧化,還需在銅線接線端子與接地匯集排的表層鍍銀或者錫。另一方面,為了保證電氣的互通性,其他一些需要接地的弱電設備中若含有瓷釉或涂料等一些非導電涂層,需要及時將這些非導電表面涂層去除干凈。
3.5防靜電接地
防靜電接地是機房弱電系統接地相關工程中最為重要的環節。目前,在設備機房內容安裝防靜電地板是防靜電接地的主要措施。防靜電地板多采用防靜電瓷磚。在具體施工過程中,相關工作者應當努力預防和減少故障,同時還需要分析判斷是負極接地導致的直流系統故障,還是正極接地導致的直流系統故障,根據判斷結果采取適當的解決措施,排查出接地故障,認真分析、檢查,爭取高效、及時地將故障排除。
3.6弱電豎井
弱電豎井作是機房和弱電線路系統之間最為重要的通道,必須與強電豎井相分離,不能一起夠混合使用。同時,弱電豎井中具有交換機、數據采集設備等相關網絡設備。這就要求在具體的施工過程中必須預留好接地線并且與設備相互連接,從而為弱電橋架連接提供有利條件。
4.結束語
綜上所述,弱電系統接地設計有利于保持建筑弱電系統工作的穩定性,提高建筑弱電系統工作的安全性,促進建筑自動化水平的不斷提高。因此,相關工作者必須正確掌握機房弱電系統接地設計的基本依據與原則,嚴格遵守國家相關法規和具體工程施工標準,及時發現和處理施工中的各種問題,促進機房弱電系統接地設計水平的不斷提高。
參考文獻:
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