高等學校設計管理中電氣專業問題淺析

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摘要：電氣專業作為建筑工程三大安裝專業之一，在高等學校基礎設施建設過程中起著重要作用。由于高等學校基建設計管理工作涉及范圍廣、電氣專業強弱電子系統多、教育建筑具有特殊性、項目缺乏頂層設計等因素，致使項目在規劃、設計、施工、運營周期內易出現問題。通過對高等學?；ㄔO計管理工作中電氣專業常見問題的分類分析，從頂層設計管理角度提出解決措施。

關鍵詞：電氣設計；基礎設施；高等學校；設計管理

0引言

高等學?；A設施建設工程復雜，周期長，其科研、教學、試驗、宿舍等建筑的建設一般具有時間不連續的特點。教育建筑不但要滿足常規建筑設計規范與施工驗收規范，而且要滿足教育建筑等特殊行業建設規范。教育建筑多為人員密集場所，其消防設計、施工要求較其他建筑類型高。電氣專業在整個基建周期內規劃設計是否合理，是否優化，能否嚴格按圖紙實施，以及是否可安全可靠運行是關系到高等學校長遠發展的重要基礎保障。由于近年來電氣新技術發展迅速，各種國家、行業規范不斷修編更新，電氣專業強弱電系統不斷增多，且與其他專業間的聯系愈加密切。這種變化在教育建筑中體現得更明顯，一方面迫使高校基建管理工作者不斷提高設計管理水平；另一方面也給設計管理工作帶來諸多挑戰。

1供配電系統存在可優化的空間

根據設計規范及建筑使用功能要求，教育建筑中的供配電系統一般分為高壓配電系統、低壓配電系統、照明系統、動力控制系統、防雷接地及安全。這些系統構成電氣的主要強電系統，也是弱電系統電源的來源和其監控檢測保護的對象。

1.1圖紙設計過度現象普遍存在

在供配電各子系統設計中，學校使用單位對項目定位不清晰，設計師與校方前期溝通不充分，學校的需求及對建筑使用功能未明確，電氣設計師自身能力、水平、經驗不足等均會導致圖紙過度設計。例如某個單體或局部使用功能不定，設計師為兼顧功能及“通用性”，采取預留或粗略估算的方法設計，常導致資源浪費；設計師在配電級數上為滿足規范要求的選擇性，?！耙坏肚小钡剡x擇上級配電開關比下級大一級，且多數情況下均選用斷路器，從而忽視熔斷器和隔離開關在配電系統上下級選擇性配合中所具有的優勢，這種做法因選擇性配合整定復雜從而很難達到預期目標，而且會導致連鎖反應，如上級電纜和導線隨著開關的增大而不斷增大；在最常見電纜和斷路器的選擇上，有的設計一概選擇高分斷能力的斷路器，有的常選擇2P、4P斷路器，有的設計斷路器額定電流或殼架電流選擇過大，有的設計不分建筑性質、負荷等級，均采用高于規范要求等級的電纜，造成學校建設成本增加；有的項目施工圖紙平面管線排布不合理，路由未進行優化，不合理地采用樹干式、放射式、鏈式連接方式構成配電系統；有的項目變壓器、柴油發電機選擇計算過于保守，消防和非消防負荷、安保負荷的重復計算等均為過度設計，最終導致成本增加，資源浪費。

1.2圖紙設計深度有待加強

供配電系統圖紙深度不完善主要表現在依據設計施工圖紙編制的工程量清單中存在清單漏項，清單描述模糊不清、不完整，圖紙表達模棱兩可，無法指導施工、影響工期等現象。例如采用TN-C-S系統卻未明確表達TN-C系統在單體總進線箱柜處如何轉換為TN-S系統。施工單位按自身經驗實施后，供配電系統一般能正常運行，但埋下故障時因非安全接觸電壓過高而引起人身觸電安全隱患；水泵、風機等電氣控制部分注明設備供應商自帶控制柜，引用二次原理圖或國家標準圖集卻未明確需要改變的接口，供應商自帶控制柜功能經常與設計目標不完全匹配；高低壓配電室的設計未進行有效的短路計算，對高低壓電器、導體未進行有效的動熱穩定性校驗，對電纜導線未進行電壓降的校驗，對接地故障電流未進行有效的靈敏性校驗等。2016版《建筑工程設計文件編制深度規定》對施工圖的深度做了詳細規定，施工圖設計應以此為依據，達到規定深度。

1.3專業間配合和圖紙變更有待完善

在不考慮建筑、結構專業的情況下，給排水、暖通、電氣3個安裝專業圖紙設計過程中，電氣專業因為要接收其他兩個專業所提的條件和資料，在項目整個設計周期內屬于收尾專業，易出現專業間提資條件不匹配的現象。如缺少風機、水泵配電，缺少消防聯動，缺少配電回路等，如果項目設計周期緊，給排水、暖通專業在臨近出圖前對圖紙進行的局部更改很可能無法反饋到電氣專業施工圖上，這種本應避免的問題就被隱藏在施工交底階段或施工階段，很可能將來會造成返工、增加造價、延長工期。除此之外，各專業間的配合還表現在管線綜合上，尤其體現在地下車庫、地下室、管道井和設備用房進出通道的管網密集處，這些地方是最容易發生管線碰撞的地方。雖然BIM技術能徹底解決這個問題，但由于BIM技術尚處于發展初期，設計人員掌握程度參差不齊，設計費用比傳統高、設計周期長等原因，所以目前管網綜合還是出施工藍圖前不可或缺的一個重要階段。專業間的配合欠缺還表現在設計中專業間互提條件不清晰，控制要求不明確，條件打架及在施工中安裝順序顛倒，返工，缺乏統一的施工組織等方面。工程項目的施工周期內不可避免會發生現場簽證和圖紙變更，施工現場經常出現工期緊張需要設計變更，而設計變更不能及時到位，變更圖紙不到位則無法按圖施工，從而延誤工程進度，如此造成惡性循環。圖紙變更不能及時跟進，既有設計人員自身工作繁忙、無暇顧及的原因，也有現場反饋滯后，時間緊，變更工作量大，無法短時間完成的原因，既有審圖環節需要時間的原因，又有學校簽證、變更、審計、審批等既有制度層面的原因。

2火災自動報警系統缺乏全局的頂層設計

電氣消防系統及其關聯系統主要有火災自動報警系統（集中報警系統、區域報警系統、控制中心報警系統），消防設備電源狀態監控系統、防火剩余電流動作報警系統、防火門監控系統。它們之間既有區別又有聯系，良好的頂層設計對于整個校園火災自動報警系統的構建、運行和擴展至關重要。

2.1系統層級和結構設計不合理

在校園消防系統規劃設計中，由于校園內各單體建設時間跨度較大，已有校園消防系統基礎設施資料不完善，消防安全歸口管理單位由于技術、資金等原因對系統維護改造不及時等原因，建筑設計單位常依據規范只針對某個單體進行獨立的消防設計，且普遍設計為一套完整的消防系統，即從消防末端設備到消防控制室內主機均為新設備。此外，受早期消防技術發展限制及國家標準和行業規范不斷變化的影響，如果已有消防系統更新換代不及時，維護保養不及時，甚至當周邊建筑的消防系統處于癱瘓、半癱瘓狀態時，新建建筑幾乎沒有條件與鄰近建筑及校園已有建筑進行消防系統的整合設計。除此之外，還經常出現新建各消防控制室內火災自動報警系統設備與現有消防控制室內設備之間存在兼容性矛盾的情況。其中，國內與國外一些產品之間的矛盾表現明顯，部分國外設備不滿足國內消防規范對于構建校區級控制中心報警系統的要求。這種以新建單體為獨立完整體系的火災自動報警系統消防控制室數量多，系統臃腫，管理不便，維護困難，浪費人力物力，不利于校園消防系統的健康發展。為充分整合利用學校已有基礎設施資源，應合理規劃控制新建消防控制室的數量，校園火災自動報警系統應從頂層進行設計，以校園總體規劃為參考，充分整合現有各單體消防控制室的資源，以新建帶動改建擴建，逐步將老舊系統并入新建系統，可以通過劃片區以“總消防控制室-分消防控制室-聯網-總分”的方式逐步構建系統，在實施過程中結合校園總體規劃預留擴展空間和兼容接口（如高速通信接口、無線接口、聯動中轉接口等），逐步建成校區級的控制中心報警系統。

2.2系統使用與維保存在管理矛盾

高等學校消防系統運維人員數量配備有限，多數學校的消防系統由學校保衛處和后勤部門管理，這些部門具有消防專業知識的管理人員數量有限。根據消防法規，消防控制室需由持有建（構）筑物消防員證書的專業人員24h雙人值班。在高等學校內，這種要求幾乎很難全部做到，尤其是在系統設計不合理、消防控制室分布眾多的高校內。常出現無證上崗、一人兼多職、一處管多處的人員配備情況，甚至出現宿管員兼職消防控制室值班人員的情況，也常發生在使用和維護管理中消防專用電源被隨意用作他用；消防維護保養單位顧此失彼，存在維?？瞻讌^；部分單體報警主機功能缺失或被人為關閉；部分消控室廢棄；部分消防控制室被人為用作休息室，消控室內設床鋪等；這些現象均違反消防法規，存在嚴重的消防安全隱患。在人員配備很難滿足要求的實際情況下，消防系統的合理規劃設計就顯得尤為重要。

3弱電系統普遍存在設計空白區

根據設計規范及建筑要求，教育建筑中的弱電系統一般分為信息設施系統（如綜合布線系統、有線電視系統、校園公共廣播系統、移動通信室內信號覆蓋系統等），公共安全系統（入侵報警系統、視頻安防監控系統、出入口控制系統等），信息化應用系統，智能化集成系統、機房系統、建筑設備管理系統，其中每個大的系統又分為多個二級子系統。

3.1弱電系統難以一次設計到位

相較強電系統，弱電系統涉及面廣，子系統多，專業化程度高，技術更新換代快，產品推陳出新。由于很多弱電系統涉及專利、知識產權等的保護，它們又是弱電專業化企業的核心競爭力，所以導致弱電系統參差不齊，甚至不兼容的情況。除常規的網絡、電視、電話等系統外，建設方對于弱電的需求也不一致，尤其是教育建筑，對于弱電的需求更特殊。另外，不少建筑設計院設計師均同時承擔強弱電系統的設計，精力與能力有限，弱電難以深化。因此，建筑設計院幾乎不可能一次將弱電系統設計到位?，F在的建筑工程一般采取二次深化設計的方式來解決此矛盾。各家弱電單位以原弱電設計圖紙為基礎，二次設計，二次招投標，二次施工，這種做法的優點是能根據具體產品一次設計到位，不足是設計與施工不連續，影響工期，一旦各弱電系統由不同的單位中標實施，在各系統之間的交叉融合與施工分界處，在與原弱電系統的銜接處極易形成空白區，導致問題頻出，造成資源浪費，如綜合布線機柜可與網絡監控機柜合用，信息集成系統需要以整個綜合布線系統為基礎，多媒體軟件和硬件實施單位不一致，甚至產品不匹配、不兼容等導致的各種問題。為盡可能避免可能出現的問題，弱電二次深化設計及招標應盡可能由少數弱電集成單位實施，以便整合利用資源，減少不同系統之間的交叉。此外，強弱電設計界面的劃分應更清晰，有條件時盡量將建筑工程強弱電部分交由不同的設計單位設計或由同一單位強弱電不同專業的設計師設計。

3.2教育建筑弱電系統的特殊性

教育建筑弱電系統除含常規建筑的信息設施系統、公共安全系統、機房系統等弱電系統外，還具有信息化應用系統（校園智能卡應用系統、校園物業管理系統、信息設施運行管理系統、專業業務系統等），智能化集成系統（智能化信息平臺系統等）。2018年6月出臺的GB/T36342—2018《智慧校園總體框架》，對于構建智慧校園的總體架構、實現智慧教學環境、構建智慧教學資源、部署智慧教學管理系統、構建智慧教學服務等做了規定。隨著規范的逐步實施，校園弱電系統將更加復雜，更加集成，更加智能。這既對傳統建筑設計院及設計師提出更高的要求，又對高等學校弱電的設計管理、招標、造價、工程、運維等管理環節提出更高要求。

4新建、改建單體工程缺乏與校園總體規劃的深度融合

高等學校校園總體規劃是校園未來幾年基建工作的指導文件，具有前瞻性。新建、改建建筑是否與校園總體規劃相協調及協調程度直接影響校園總體布局及基礎設施的利用效果。

4.1設計管理應始終具有頂層設計的概念

建筑工程以施工藍圖為基礎，而設計又是施工藍圖落地的前提。高校基建設計管理工作應始終具有頂層設計意識，應從校園整體電氣強弱電系統的架構、分布、現狀、發展趨勢等方面全面考慮。在優先滿足規范的前提下，從校園實際出發嚴把設計關，保持設計圖紙的超前性。如在新建、改建現有單體時為未來建筑預留供配電系統高低壓接口、預留系統管路、貫通電纜溝道等，使系統朝著強電簡約化、弱電集成化、消防中心化的方向發展，逐步淘汰替換老舊基礎設施。通過在建工程逐步改變現有系統的不合理之處，最終達到結構清晰簡單，功能布局明確，系統穩定可靠，持續、靈活、可擴展的目標。

4.2嚴格落實按圖施工，完善竣工資料

嚴格落實藍圖是保證質量的重要措施。由于施工單位的技術水平、業務技能參差不齊，施工單位在電氣工程施工時常憑借自主經驗“優化更改”圖紙，如吊頂內明線敷設，耐火電纜改阻燃電纜，降低開關容量，降低電纜規格，減少火災探測器數量，更改照明燈具參數，私自拆除漏電保護開關漏電模塊等。施工單位缺乏整體把控，缺少全局意識會致使現場施工與設計圖紙偏離，輕則導致竣工歸檔資料不全，影響后期學校運行維護，重則違反規范，影響系統正常運行，甚至埋下安全隱患。高等學校電氣系統的頂層設計建立在對學校現狀各系統能準確掌握、有準確資料隨時可查、基礎設施能摸排清楚的基礎上，所以竣工歸檔資料的準確性又是決定其能否實施的重要環節。在單體竣工資料歸檔環節，不但應要求施工單位準確歸檔單體施工圖，而且應同時歸檔外網接口實施的現狀；不但應歸檔施工藍圖紙質版，還應同時歸檔對應電子版。歸檔資料不建議由專人獨立審核實施歸檔，建議由專業設計管理人員、工程現場管理人員、監理人員等項目多方參與人員共同確認準確無誤后實施歸檔，且在管理部門各科室實時共享。

5結語

高等學?；A設施建設過程中電氣系統的規劃、設計是否合理與優化，能否嚴格按圖紙實施，以及能否安全、可靠的運行是關系到學生教師生活、學習、科研的大事，是高等學校長遠發展的重要基礎保障。管理人員應在整個基建設計管理過程中，從全局出發把控設計方案、施工圖及工程變更，使學校各電氣系統朝著與現狀協調、有利于校園總體規劃和未來擴展的方向發展。

參考文獻：

［1］公安部沈陽消防研究所.火災自動報警系統設計規范：GB50116—2013［S］.北京：中國計劃出版社，2013.

［2］上?，F代建筑設計（集團）有限公司.智能建筑設計標準：GB50314—2015［S］.北京：中國計劃出版社，2015.

［3］清華大學建筑設計研究院有限公司，同濟大學.教育建筑電氣設計規范：JGJ310—2013［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

作者:張孟堯 魏宇青 戴煜 單位:西安交通大學規劃基建中心