住宅小区的建筑电气设计研究

住宅小区的建筑电气设计研究

杨帆  白昊  张建印  李程龙

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司   天津市滨海新区 300450

摘要：在住宅建筑设计中，电气系统设计是一个至关重要的环节。本文以某市某住宅小区为例，探讨科学合理的电气设计方法。供配电系统设计包括区域划分和用电负荷统计；火灾报警与消防联动系统可实时监控火灾事故并迅速采取措施；综合防雷系统通过内外设备的结合，制定符合住宅小区需求的防雷方案，以确保居民的安全。

关键词：住宅小区；电气设计；火灾报警；消防系统

引言

自改革开放以来，我国建筑电气工程取得了显著进步，伴随城市化进程的加快，住宅小区设计成为城市建设的重要组成部分。电气设计在住宅小区建设中不仅影响居民的生活质量，还关系到小区的安全和可靠性。随着科技进步和建筑标准提升，现代住宅小区电气系统设计需要综合考虑供配电系统、火灾报警与消防联动系统、防雷系统等多个方面，确保系统高效运行与安全保障。本文以某市某住宅小区为例，探讨科学合理的电气设计方法，旨在为类似项目提供参考。

一、项目概况

本文研究的某市某住宅小区，总建筑面积为120,000平方米，其中地下建筑面积为30,000平方米，分为三层，用于车位及设备用房。地上部分包括三栋高层建筑：1号楼面积30,500平方米，共24层，含五星级酒店及高级写字楼；2号楼面积27,000平方米，共24层，全部为住宅，共270户；3号楼面积16,000平方米，为20层住宅，共150户。小区居民总数为420户，设有700个车位，总用电容量达10,000 kVA，其中居民用电2,000 kVA，商业用电4,200 kVA，制冷机房2,100 kVA，公用变电1,700 kVA。设计注重环境美化与功能布局，兼顾居民生活需求与商业设施配置，地下车位及设备用房的规划合理，满足了交通流量和维护需求。电气系统采用先进设计理念，确保供电可靠、安全，并预留扩展空间。火灾报警与消防联动系统能够实时监控并迅速处理火灾，保障居民安全。综合防雷系统结合内外设备，制定了有效的防雷方案，提高了小区的安全保障水平。

二、配电系统设计

1、用电需求分析

对于本住宅小区，用电需求的估算基于住宅面积及预期居民用电行为。采用的方法依据《住宅建筑电气设计规范》，通过需求系数法精确估算不同住宅类型的用电需求。小型住宅，即面积低于60平方米的单位，每户的估计电力需求设定为1.0 kW；中型住宅，面积在60至90平方米范围内，设定为1.3 kW。在此项目中，面积小于60平方米的住宅共有1,100户，合计电力需求达到1,100 kW，而面积在60至90平方米的住宅有600户，总电力需求约为780 kW。这样，整个小区的累计电力需求计算为1,880 kW，这一数据关键支撑了后续的电力设施规划[1]。

2、电力设施布局规划

在规划小区的电力设施时，地理位置、电网连接的可行性及潜在的扩展性被放在了优先考虑的位置。电力设施的理想布置是接近小区的中心位置，同时保持与住宅区域适当的间距，以最大限度地减少对居民的影响。本小区的电力设施安排在地下二层，配置了三座10 kV的变电所，其电源直接从市政电网接入，经过地下一层的10 kV开闭站后，分配到各个变电所。这种配置优化了电力传输路线，提高了供电的可靠性和效率，同时留出了空间以适应未来可能的需求增长[2]。

3、变压器的精选与应用

在选择变压器方面，强调了其操作的稳定性、易维护性和安全性。考虑到小区密集的居住环境，选用了环氧树脂绝缘的干式变压器，因其出色的防火性能和低维护需求而被选中。这种变压器的初期投资较高，但长期来看，由于其几乎无需维护的特性，运营成本大为降低。此外，干式变压器的环保特性也符合现代城市的可持续发展要求，避免了使用冷却油而可能引起的环境污染[3]。

4、接地保护系统设计

电气系统的安全运行离不开精心设计的接地保护系统。本项目中采用了TN-S系统来完成低压配电网络的接地，该系统能在电气设备出现故障时迅速导引故障电流，触发断电保护，从而确保居民安全。接地系统采用高导电性能的铜材料，并通过多点焊接确保了接地系统的完整性和效率，整体接地电阻被严格控制在1Ω以下，满足了国家对电气安全的严格要求。

三、火灾报警与消防联动系统设计

1、火灾报警系统

在小区的火灾安全系统中，火灾报警系统扮演了至关重要的角色，其设计综合考虑了速度、准确性和用户友好性。该系统采用了先进的火灾探测器，能够在火灾初期迅速识别烟雾、温度异常和火焰。探测器分布在小区的关键位置，如地下车库、机房以及居民楼的每一层，确保无论火灾在何处发生，都能第一时间被侦测到并发出警报。此外，火灾报警系统通过集中控制室进行监控和管理，所有的火警信息都会实时传输至控制中心，由专门的安全团队进行响应。控制室配备了高端的显示与分析设备，可以即时显示火警的确切位置和潜在的扩散趋势，这对于迅速疏散人员和调配消防资源至关重要。为了增强系统的实用性，还集成了自动语音报警功能，当探测器感知到火灾迹象时，系统会自动启动，通过建筑内的扬声系统向所有区域广播警报和疏散指导。这一功能特别在夜间或在较少人熟悉的公共区域显得尤为重要。火灾报警系统的设计充分考虑了易用性和维护性，采用的是模块化设计，便于日常检测和快速维修，从而确保系统始终处于最佳工作状态。。

2、消防联动系统

消防联动系统在住宅小区的火灾防控中发挥着核心作用，其设计目的是在火灾发生时，迅速而高效地组织扑救和疏散行动。系统包括消防控制中心、自动灭火系统、消防应急广播、应急照明和消防通讯等部分，各个部分密切配合，共同构成了一个综合性、智能化的消防安全网络。消防控制中心是整个联动系统的核心枢纽，负责接收和处理来自火灾探测器的报警信号。接收到报警信号后，控制中心会立即启动预设的联动程序，包括激活自动灭火系统和发送疏散指令。自动灭火系统通常采用喷淋或气体灭火方式，根据火灾的具体情况，选择最有效的灭火手段，确保火势能够在初期得到控制。消防应急广播系统在火灾确认后，会迅速向小区各个区域广播紧急疏散指令，指导居民有序撤离火灾现场。应急广播系统不仅能够提供语音指令，还能通过闪灯和警报声等多种形式提示居民，提高疏散的效率和安全性。系统设计中考虑了楼层分区、人员密度等因素，确保每个角落都能及时接收到疏散指令。应急照明系统则在火灾发生时提供必需的照明，确保居民在烟雾和断电情况下能够看清疏散路径，安全撤离到安全地带。应急照明包括安全出口指示灯和疏散通道照明灯，这些灯具采用耐高温、防水设计，确保在极端环境下也能正常工作。消防通讯系统则为救援行动提供了可靠的通信保障。消防队员可以通过内置的通讯设备与控制中心保持实时联系，协调灭火和救援行动，确保每一步骤都得到有效执行。通讯系统采用独立的电源和信号传输路径，避免了火灾对通信线路的影响，保证了信息传递的及时性和准确性。

四、综合防雷系统设计

综合防雷系统在住宅小区的建筑设计中不可或缺，其设计旨在全面防护建筑物和居民免受雷击损害。该系统采用等电位连接方式，使用40毫米×4毫米镀锌扁钢沿建筑外墙内侧布置成环形，作为主要接地母线。这样一来，可以有效地引导雷电流迅速传导至地面，防止其在建筑物内部产生电磁感应，确保建筑内电气设备和人员的安全。为了防止侧向雷击，建筑物的结构圈梁每三层连成一个闭合回路，并通过专用的引下线与防雷装置相连。这些引下线不仅确保了雷电流的快速释放，还避免了雷电对建筑外墙的破坏。同时，建筑外墙上的金属构件，如栏杆、窗框等，都通过预埋件与防雷系统连接，进一步增强了整体防雷效果。设计过程中，根据C级标准制定了电磁防护措施，确保在雷击发生时，电磁干扰对建筑内部电气设备的影响降到最低。所有的电缆、管道均采用屏蔽和接地处理，以防止雷电电磁脉冲对电子设备的破坏。特别是在信息化程度较高的小区，这样的防护措施显得尤为重要。

结语

本文通过对某市某住宅小区的电气设计研究，详细探讨了供配电系统、火灾报警与消防联动系统、防雷系统的设计。通过合理的电气设计方案，不仅满足了小区的实际需求，还为居民提供了安全、舒适的生活环境。希望本文的研究能为类似项目提供有价值的参考和借鉴，进一步推动住宅电气设计的发展和进步。

参考文献

[1]张志翔. 住宅小区的建筑电气设计及其节能措施研究[J]. 地产, 2023, (5): 45-48.

[2]杜玮. 住宅小区建筑电气设计及节能措施探析[J]. 电气时代, 2022, (3): 56-59.

[3]冯贻杰. 浅析住宅小区建筑电气设计[J]. 黑龙江科技信息, 2022, (4): 78-80.