中小学校的电气设计

摘 要：中小学校的建筑电气设计,应满足教学功能的要求,根据各地区气候和地理差异、经济技术的发展水平、各民族生活习惯及传统等因素,因地制宜地进行设计.本文主要从供配电系统设计、照明系统设计、防雷接地保护及其他安全措施等方面探讨中小学建筑电气设计.

关 键 词：中小学校；建筑；电气；照明

随着国家近几年对教育事业投入比重逐年提高,尤其是对普通中小学的投资力度加大,近年来新建、改建、扩建的学校越来越多.为满足学校所需要的更好的教学条件,使学生们在学校健康、快乐的学习成长,这对我们电气设计人员提出了更高的要求.虽然学校的电气设计并不复杂,但有其一定的特殊性.普通中小学校的设计一般包括教学楼、办公楼、图书馆、宿舍楼、食堂、风雨操场等单体的设计,各单体楼同属于学校,却有各自的特点.设计时应遵循以人为本、科技创新与可持续发展的目标,满足节能环保、节约投资的基本方针,降低运行成本的原则.现就学校的供配电系统、照明系统、防雷接地及其他安全措施作一些总结.

1.供配电系统设计

中小学校用电设备一般分为照明用电和动力用电（以负荷居多）应设总配电装置和总电能计量装置.总配电装置的位置宜深入或接近负荷中心,且便于进出线,应保证基本的供电条件.配电装置的安装和构造设计应安全、牢固,应设有防止意外触电的措施,并应维护方便.供电部门如若无法用低压供电方式供电的学校建筑,应考虑设置变配电设施.有条件的学校可考虑设置箱变,但宜与绿化环境设计相结合并采取安全措施,或利用车库地下室一部分作为变电所.供电设计方案应取得电业部门的认可和支持.

校园内各幢建筑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,避免学校用电设施由于一栋楼跳闸或相序不平衡引起停电波及整个校园.

中小学校供电具有其自身特点,学校的寒暑两个检测期,正好避开了用电高峰,考虑到学校的特殊性,学校设计中宜将教学用房与非教学用房的配电线路划分为不同支路控制.在实际设计中很多学校为了功能便利将教学用房与非教学用房建于同一栋建筑内,不同功能房间使用性质不同,使用的时间段也不同,为了节电和安全,应分路分别控制.教学用房的用电集中控制,上课时接通电源；下课时切断电源；放检测期间统一切断电源.值班室或办公室等非教学用房则需正常供电,以便于管理人员使用.依据维护管理和使用特点的不同,两者应划分为不同的支路进行控制,互不影响.学校中体量较大的建筑应预留配电系统的竖向贯通井道及配电设备位置,方便学校后期资金充足后扩大多媒体设备及相应智能化产品扩展应用.

2.照明系统设计

学校照明设计主要就是学校照明设计质量及安全性等方面,随着我国在校生的视力问题愈发严重,使得学校照明成为学校电气设计中的重要部分.笔者从多所学校调查中发现相当一部分学校教室内照明存在照度不够、均匀度差,偏光严重等问题,部分由于后期管理未能及时维护,更多的是在设计之初存在偏差.

《中小学校设计规范》及《建筑照明设计规范》中规定,普通教室课桌面的照度标准值为300lx,对应照明功率密度不应大于9W/m2,部分设计人员为了一味追求照度水平,增加荧光灯具数量及功率,从而造成照明功率密度远高于国家标准要求,不符合国家规范对于节能环保的设计要求.

教室照明光源宜采用显色指数Ra大于80的细管径稀土三基色荧光灯.对识别颜色有较高要求的教室（如美术教室等）,为防止颜色失真,宜采用显色指数Ra大于90的高显色性光源；有条件的地区,教室可选用无眩光灯具.教室照明不应采用裸灯或盒式光带形式,因为裸灯产生眩光,损害学生的视力健康.教室应采用高效率的灯具.开敞式荧光灯的效率不应低于75%；格栅式灯具效率不应低于60%.

另外黑板照明灯不应对教师产生直接眩光,还不应对学生产生反射眩光,因此黑板灯应选用具有向黑板方向投光的专用黑板灯具,其安装高度与黑板间距可参照如表2.

目前,新建学校教室大多设置空调和吊扇,空调满足酷暑降温、寒冬采暖需求,吊扇则满足夏初、夏末过渡季节的降温需求.一般情况下,在教室学生区设置吊扇,而老师经常所在的讲台区设置吊扇是否得当需要认真分析.首先,讲台区不宜设置吊扇.讲台区上方装有黑板灯,如果在讲台区上方装设吊扇,吊扇直径主要有1050mm、1200mm、1400mm,则会出现以下问题：吊扇扇叶位于黑板灯之下影响光线照射,吊扇扇叶位于黑板灯之上则出现扇叶与黑板灯吊杆冲突现象.此外吊扇扇叶旋转,将影响学生注意力,所以讲台区不宜设置吊扇.

中小学校普通教室内插座的设置按照《中小学校设计规范》中规定的要求设置,普通教室前后墙上设组合插座各一组（每组电源插座均应为220V二孔、三孔安全型插座）,有视听需要的教室预留投影仪、电动幕布、讲台的电源插座.投影机设置在教室中轴线1/3处,以与吊扇不相互干扰的位置为佳.为方便教师管理,讲台可控制投影机、电动幕布、电视的电源.其他专业功能教室的电气设计,可视其教学的具体要求确定,需考虑设置专用配电线路（如动力插座、直流电源线路、交流电源线路、机械排风设施等）,并应考虑可靠的接地措施.电源侧应设置短路及过载保护措施的配电装置.

3.防雷接地保护及其他安全措施

2007年中国气象局、教育部发布了《关于加强学校防雷安全工作的紧急通知》,中小学校多为三至四层建筑物居多,如严格按照《建筑物防雷设计规范》规定,部分楼房防雷计算并未达到三类设防规定,鉴于学校设施在防雷安全保护中的特殊性,笔者建议学校中公用设施均应纳入防雷保护,根据单体建筑预计雷击次数计算作为依据,防雷设计可按照二类或三类防雷保护.

以三类防雷保护为例,学校建筑物宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带和接闪杆混合组成的接闪器.接闪网、接闪带应按规范规定沿屋角、屋脊、屋檐、檐角及女儿墙等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于20m20m或24m16m的网格（如为二类防雷保护,则不大于10mx10m或12mx8m的网格）；接闪器之间应互相连接.沿建筑物四周均匀对称布置防雷引下线,其间距沿周长计算不应大于25m（如为二类防雷保护,则不应大于18m）.当建筑物的跨度较大,无法在跨距中间设引下线时,应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距,专设引下线的平均间距不应大于25m（如为二类防雷保护,则不应大于18m）.另外应在每根引下线的距地面不低于0.5m处设接地体连接板,当采用埋于土壤中的人工接地体时,应设断接卡,其上端应与连接板焊接,连接板处宜有明显标志.防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地共用接地装置,并应与引入的金属管线做等电位连接.外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物散水以外的基础槽边敷设水平环形接地体.

学校建筑物宜优先利用建筑物基础地圈梁中钢筋绑扎焊接形成防雷接地环网,当不具备条件时,宜采用圆钢、钢管、角钢或扁钢等金属体作人工接地极,接地极及其连接导体应热镀锌,焊接处应涂防腐漆.在腐蚀性较强的土壤中,还应适当加大其截面或采取其他防腐措施.建筑物进线处设置总等电位连接端子箱,向电子系统供电的配电箱的保护地线（PE线）应就近与建筑物的等电位连接网络做等电位连接.专业教室用房应考虑设置局部等电位端子箱,将实验设备、操作台及相关用电设备的外露金属可导电部分与局部等电位端子箱可靠连接.

针对中小学校其他方面用电安全措施,设计时候应能够严格遵照规范要求,设置相应的用电保护措施,如短路、过负荷、漏电等保护措施,另外楼梯间及走道内安装的照明配电箱应加锁控制,由校方专业人员操作,防止学生误动引起的安全触电措施；教室等公用场所安装插座均应选用安全型插座,并应设置剩余电流动作保护装置（RCD）,教室内可考虑设置壁挂式风扇或吊扇（各类小学中,风扇叶片距地面安装高度不应低于2.8m；各类中学中,风扇叶片距地面安装高度不应低于3.0m；）,且应带防护网.另外学校应定期对相应的配电设施、配电线缆及防雷接闪带、预埋件等设备进行安全检查,防止由于损坏及失效等引起的其它安全隐患.

总之,中小学建筑电气设计项目遍及全国,相关规范、标准对一些较大的问题和设计原则均制订了要求,电气设计工作者需要严格执行.