文／吳宗獻 江西省建筑設計研究總院集團有限公司 江西南昌 330046

引言：

在城市化進程不斷加速和人們對宜居環(huán)境不斷追求的形勢下，住宅建筑行業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。裝配式住宅建筑電氣設計方法的研究和發(fā)展，有助于滿足不斷增長的城市化和住房需求，同時也推動了電氣系統(tǒng)在建筑中的創(chuàng)新。電氣設計在裝配式住宅建筑中的關鍵作用越發(fā)凸顯，要求電氣工程師和設計師緊跟時代潮流，采用先進的技術和方法，以滿足住戶的需求，提高住房的質量，同時促進可持續(xù)建筑的發(fā)展。

1.裝配式住宅及建筑電氣設計的基本概念

1.1 裝配式住宅

裝配式住宅，又稱預制住宅、模塊化住宅或工廠生產住宅，是一種建筑方式，其主要特點是在工廠生產中制造住宅的各個部分或模塊，之后將模塊在現(xiàn)場組裝成最終的住宅，該方法的關鍵在于將建筑過程分為兩個主要階段：模塊制造和現(xiàn)場組裝。通常，模塊化住宅的模塊包括墻體、地板、屋頂、窗戶、電氣系統(tǒng)和管道系統(tǒng)等，在工廠中按照設計規(guī)格精確制造，然后在施工現(xiàn)場進行組裝。裝配式住宅的制造過程通常在工廠內進行，不受天氣和季節(jié)的影響，因此施工速度更快，成本更低，且由于模塊的精確制造，減少了浪費，提高了資源利用效率；模塊在工廠制造，受到嚴格的質量控制，確保了建筑的質量和一致性，意味著裝配式住宅通常具有更高的質量標準；模塊化住宅具有一定的靈活性，可以根據(jù)不同的需求進行定制，建筑師和居住者可以選擇不同的模塊設計和配置，以滿足特定的空間和功能要求；裝配式住宅更注重可持續(xù)性，采用綠色建筑材料和設計，減少了能源消耗和環(huán)境影響，且模塊的制造過程通常產生較少的廢棄物；因為模塊化住宅的部分在工廠制造，現(xiàn)場施工相對簡化，減少了對繁雜施工技術的要求，降低了施工人員的技能要求[1]。

1.2 裝配式住宅建筑的優(yōu)勢

建造周期短,工期可壓縮30%以上。裝配式住宅采用線上設計、線下制造、線上組裝的模式,大大縮短了工期。工業(yè)化生產質量可控,裝配精度高。在工廠環(huán)境下標準化生產,質量可持續(xù)控制。節(jié)約建筑資源,減少現(xiàn)場濕作業(yè)。裝配式住宅實現(xiàn)了預制裝配,減少了材料浪費和濕作業(yè)。適應勞動力成本上升的需求。針對技工荒的情況,減少對技工的依賴。提高施工安全性,減少對環(huán)境的影響。規(guī)范工廠生產,減少施工過程中的安全風險。

1.3 建筑電氣設計

建筑電氣設計是一門工程學領域，涉及到規(guī)劃、設計和實施建筑內電氣系統(tǒng)，以滿足建筑的電力需求，系統(tǒng)包括供電、照明、通信、安全和控制系統(tǒng)，為建筑提供了必要的電力和功能；建筑電氣設計的目標是確保電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和高效性，同時滿足建筑的功能需求和用戶的舒適性要求，不僅關乎建筑的舒適性，還對節(jié)能和可持續(xù)性有著重要的影響。建筑電氣設計需要確保建筑內的電力供應可靠，不間斷，以滿足用戶的基本需求，如照明、電力設備、通信系統(tǒng)等；保障電力系統(tǒng)的安全，包括避免火災、電擊、短路等電氣危險，以及建筑內人員和財產的安全；優(yōu)化電力系統(tǒng)的設計，以降低能源消耗和運營成本，提高能源效率，減少對環(huán)境的不利影響；提供建筑內電氣設備和系統(tǒng)的智能控制，以滿足用戶的需求，提高生活和工作的便捷性。電氣系統(tǒng)的設計應根據(jù)建筑的具體需求和用途來制定，以確保系統(tǒng)能夠滿足用戶的功能和性能要求[2]。

1.4 裝配式住宅電氣設計的重要性

電氣系統(tǒng)關系裝配式住宅的品質。電氣系統(tǒng)直接影響住宅的舒適性、安全性和智能化。電氣設計需要考慮裝配式的特點。要充分考慮預制、模塊化、標準化接口等要求。電氣設計直接影響住宅的節(jié)能環(huán)保。合理的電氣設計可以提高能效,減少資源浪費。標準化的電氣設計有利于工業(yè)化生產。標準化設計可以實現(xiàn)批量化生產,提高效率。

2.裝配式住宅建筑電氣設計分析

2.1 基本設計流程

首先，在進行裝配式住宅建筑電氣設計之前，首要任務是進行需求分析，該步驟涉及與業(yè)主、建筑師和其他利益相關者的密切溝通，確定建筑的電力需求，包括常規(guī)用電、照明、電熱水器、空調和電動車充電等；考慮火警報警系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等；確定電話、互聯(lián)網(wǎng)、電視和音響系統(tǒng)等通信設備的要求；考慮自動化和智能控制系統(tǒng)，以提高住宅的便捷性和舒適性。其次，概念設計階段旨在創(chuàng)建電氣系統(tǒng)的初步概念和框架，在該階段，設計師將考慮不同的設計選擇，以滿足需求分析中確定的電氣需求，設計師決定電氣系統(tǒng)的整體結構，包括主電源、分布系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和備用電源等；選擇各種電氣設備和器材，如開關、插座、燈具、電纜、配電盤等；確保電氣系統(tǒng)符合國家和地方的電氣安全規(guī)范和建筑法規(guī)；如果需要，確定自動化和智能控制系統(tǒng)的集成，以提高住宅的便捷性和舒適性。第三，在概念設計完成后，詳細設計階段將進一步細化電氣系統(tǒng)的細節(jié)和規(guī)范，設計師繪制電氣布局圖，包括電線和插座的位置，電纜路徑以及電路的布置；進行負載計算，確定建筑所需的電力容量，以確保電氣系統(tǒng)能夠滿足所有電氣設備的需求；選擇電氣設備和材料的具體型號和規(guī)格，以滿足設計要求；繪制施工圖紙，包括電氣布線圖、電纜路徑圖、設備布局圖和配電盤圖等。第四，詳細設計完成后，電氣系統(tǒng)的施工和安裝階段開始，施工人員根據(jù)設計圖紙進行電線、插座、燈具和電氣設備的布線和安裝，安裝主配電盤和次級配電盤；連接電氣系統(tǒng)的各個部分，進行必要的測試和校準，并安裝火警報警、防盜報警、監(jiān)控和控制系統(tǒng)。第五，電氣系統(tǒng)安裝完成后，需要進行驗收和調試，包括電線連通性、設備運行、安全設備的觸發(fā)等；對系統(tǒng)進行調試和校準，以確保各個部分協(xié)調一致、無故障。最后，電氣系統(tǒng)投入使用后，需要進行定期的運維和維護，以確保系統(tǒng)的可靠性和長期性能，定期檢查電線、插座、開關和設備，以確保其正常運行，并及時修復電氣系統(tǒng)的故障和問題，以確保系統(tǒng)的可用性，同時根據(jù)需要對系統(tǒng)進行更新和升級，以滿足不斷變化的需求和技術發(fā)展。下圖為裝配式住宅建筑電氣設計的基本流程。

圖1 裝配式住宅建筑電氣設計的基本流程

2.2 設計原則

裝配式住宅建筑方式作為一種現(xiàn)代化、高效的建筑方式，對電氣設計提出了獨特的要求。電氣系統(tǒng)在裝配式住宅中起著至關重要的作用，不僅需要滿足用戶的基本電力需求，還需要考慮安全性、可持續(xù)性和智能化等方面，基本設計原則包括：（1）安全性原則。裝配式住宅建筑電氣設計必須遵守國家和地方的電氣安全規(guī)范和建筑法規(guī)，以確保電氣系統(tǒng)的合法性和安全性；在裝配式住宅中，安裝火警報警系統(tǒng)至關重要，以及早發(fā)現(xiàn)和報警火災；選用符合標準的電氣設備和材料，確保其安全性和可靠性；定期檢查和維護安全設備，如防電擊裝置、漏電保護器、火警報警器等，以確保其正常運行；保證合適的接地系統(tǒng)，以防止電氣設備出現(xiàn)故障時對居民造成危險；使用適當?shù)母綦x設備來隔離電氣設備，以確保維護和修理時的安全[3]。（2）功能性原則。電氣系統(tǒng)應能夠有效地分配電力，以滿足不同用電設備的需求，避免過載或欠載；采用智能控制系統(tǒng)，以提供用戶友好的操作和管理電氣設備的方式；電氣系統(tǒng)應能夠滿足多種功能需求，包括常規(guī)用電、安全、通信和控制等；電氣系統(tǒng)應具有一定的擴展性，以適應未來的需求變化，如添加太陽能電池板或智能家居設備。（3）靈活性原則。電氣系統(tǒng)應與裝配式住宅的模塊設計相協(xié)調，以便于模塊化制造和安裝；電氣系統(tǒng)的設計應允許用戶根據(jù)特定需求進行個性化配置和調整；電氣系統(tǒng)應具備升級和擴展的能力，以滿足未來的需求變化。

3.裝配式住宅建筑電氣設計方法

3.1 標準化設計

在裝配式住宅電氣設計中，標準化設計是其中的重要環(huán)節(jié)。通過統(tǒng)一電氣裝置規(guī)格型號，以及標準化弱電系統(tǒng)設計等方法，可以大幅度提高設計效率和質量。

統(tǒng)一電氣裝置規(guī)格型號可以有效地減少設計工作量，提高施工效率。在進行裝配式住宅電氣設計時，應根據(jù)住宅的具體情況以及使用需求，選擇合適的電氣裝置規(guī)格型號，并盡可能地統(tǒng)一這些規(guī)格型號，以減少備品備件的種類和數(shù)量，降低成本。

標準化弱電系統(tǒng)設計。

弱電系統(tǒng)是裝配式住宅中不可或缺的一部分。在進行弱電系統(tǒng)設計時，應盡可能地采用標準化的設計方法，以提高設計的可靠性、穩(wěn)定性和互換性。此外，還應盡可能地采用通用化的設備，減少設備的種類和數(shù)量，降低成本。

3.2 模塊化設計

模塊化設計是將整個電氣系統(tǒng)劃分為不同的功能模塊，每個模塊都具有獨立的功能和作用。通過模塊化設計，可以大幅度提高設計的效率和質量。

根據(jù)功能劃分電氣模塊。

在進行模塊化設計時，應根據(jù)裝配式住宅的具體情況和需求，將整個電氣系統(tǒng)劃分為不同的功能模塊。例如，可以將電氣系統(tǒng)劃分為照明、空調、給排水等不同的模塊。這種劃分方法可以使設計更加清晰明了，提高設計的效率和質量。

各功能模塊之間標準接口設計。

為了使各個模塊之間能夠相互兼容、互換，需要制定統(tǒng)一的標準接口設計。這樣可以大幅度提高各個模塊之間的互換性，降低維修和更換設備的成本。

3.3 預制裝配設計

預制裝配設計是在進行裝配式住宅電氣設計時的一個重要環(huán)節(jié)。通過采用預制電氣管線和裝置，以及電氣模塊現(xiàn)場快速裝配等方法，可以大幅度提高設計的效率和質量。

預制電氣管線和裝置是在工廠內集中生產的，可以大幅度減少現(xiàn)場施工的工作量。在進行預制裝配設計時，應根據(jù)裝配式住宅的具體情況以及使用需求，選擇合適的預制電氣管線和裝置。此外，還應考慮管線和裝置的可維修性和可替換性等因素，以提高設計的可靠性和成本效益。

電氣模塊現(xiàn)場快速裝配可以提高施工效率和質量穩(wěn)定性。在進行預制裝配設計時，應根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況以及施工組織設計的具體要求，制定合適的現(xiàn)場快速裝配方案。此外，還應加強與各專業(yè)之間的協(xié)調配合。

3.4 低壓斷路器設計

低壓斷路器是一種電氣設備，用于控制和保護電路中的電器設備。在裝配式住宅建筑中低壓斷路器可以檢測電路中的過載電流，并在超出額定容量時自動斷開電路，防止電線和設備受損，且當電路中出現(xiàn)短路故障時，低壓斷路器能夠快速切斷電流，以防止火災和電氣事故的發(fā)生。在裝配式住宅建筑中，不同的低壓斷路器類型適用于不同的應用場景。設計師需要根據(jù)電氣系統(tǒng)的需求選擇合適的低壓斷路器類型，如熱過載斷路器、磁斷路器或組合斷路器；低壓斷路器的安裝位置應根據(jù)電路布局和維護需求來合理選擇，且需要提供足夠的通風和散熱措施，以確保低壓斷路器能夠正常運行；隨著智能家居技術的發(fā)展，一些低壓斷路器配備了智能控制和監(jiān)測功能，可以實現(xiàn)電路的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，以提高能源利用效率和安全性[4]。

4.裝配式住宅建筑電氣的發(fā)展趨勢

4.1 智能化設計

隨著科技的不斷發(fā)展，智能化技術逐漸應用到各個領域。在裝配式住宅電氣設計中，智能化設計也逐漸成為一種趨勢。通過智能控制系統(tǒng)和智能家庭系統(tǒng)的應用，可以實現(xiàn)電氣設備的遠程控制和自動化控制，提高居住的舒適度和安全性。

智能控制系統(tǒng)是一種利用智能化技術實現(xiàn)對電氣設備的遠程控制和自動化控制的技術。在裝配式住宅中，智能控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對照明、空調、窗簾等電氣設備的智能化控制，以及實現(xiàn)設備的節(jié)能控制和安全保護。此外，智能控制系統(tǒng)還可以提高設備的故障診斷能力和預警能力，減少設備維修和更換的成本和時間。

智能家庭系統(tǒng)是一種利用智能化技術將家用電器、家居安防、音視頻等各類設備進行整合和優(yōu)化的技術。在裝配式住宅中，智能家庭系統(tǒng)可以實現(xiàn)家庭內部的智能化管理和控制，提高居住的舒適度和安全性。例如，智能家庭系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程控制家里的電器設備，實現(xiàn)家庭內部的節(jié)能減排，還可以實時監(jiān)控家庭內部的安全情況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。

4.2 綠色環(huán)保設計

隨著人們對環(huán)境保護的意識不斷提高，在裝配式住宅電氣設計中，綠色環(huán)保設計也逐漸成為一種趨勢。通過高效節(jié)能設備和可再生能源的應用，可以減少能源的浪費和對環(huán)境的影響。

高效節(jié)能設備是一種能夠高效利用能源的設備，可以提高能源的利用效率，減少能源的浪費。在裝配式住宅中，高效節(jié)能設備的應用可以大幅度減少能源的消耗和浪費，提高住宅的節(jié)能效果。例如，采用高效的空調系統(tǒng)和照明系統(tǒng)等可以大幅度減少能源的消耗。

可再生能源是一種取之不盡、用之不竭的能源，可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴和對環(huán)境的影響。在裝配式住宅中，可再生能源的應用可以大幅度減少對傳統(tǒng)能源的依賴和消耗，提高住宅的環(huán)保效果。例如，采用太陽能熱水器和太陽能光電板等可以充分利用太陽能資源，減少對傳統(tǒng)能源的依賴[5]。

4.3 信息化施工

隨著信息化技術的不斷發(fā)展，在裝配式住宅電氣設計中，信息化施工也逐漸成為一種趨勢。通過BIM 技術的應用和虛擬仿真試驗的開展，可以大幅度提高施工的效率和質量穩(wěn)定性。

BIM 技術是一種利用信息技術將建筑信息進行整合和優(yōu)化的技術。在裝配式住宅電氣設計中，BIM 技術的應用可以實現(xiàn)電氣設計和建筑設計的協(xié)同設計和優(yōu)化，提高設計的效率和精度。此外，BIM 技術還可以實現(xiàn)施工過程的信息化管理和優(yōu)化，提高施工的效率和質量穩(wěn)定性。

虛擬仿真試驗是一種利用計算機技術模擬實際施工過程的技術。在裝配式住宅電氣設計中，虛擬仿真試驗可以模擬電氣系統(tǒng)的實際運行情況，對電氣系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性進行預測和分析。這樣可以及時發(fā)現(xiàn)和解決設計中存在的問題和不足之處，提高設計的可靠性和效率[6]。

4.4 系統(tǒng)集成化

電氣系統(tǒng)集成化是指將各種電氣設備、控制系統(tǒng)和智能技術有機整合到一個系統(tǒng)中，以實現(xiàn)更高效、便捷、可控的電氣管理，在裝配式住宅建筑中，電氣系統(tǒng)集成化涵蓋了電力供應、照明、通信、安全、智能家居控制等多個方面，以滿足居住者的各種需求。

電氣系統(tǒng)集成化需要遵循一系列技術標準，以確保各種設備和系統(tǒng)能夠互操作，制定統(tǒng)一的技術標準可以使得不同供應商的設備之間實現(xiàn)兼容性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

電氣系統(tǒng)集成化的主要趨勢是更加有效的能源管理，隨著能源價格的上漲和環(huán)保意識的增強，住宅建筑需要更智能的電氣系統(tǒng)來監(jiān)控和管理能源的使用，包括智能化的電表、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、儲能設備等，居住者可以實時監(jiān)測電力消耗，優(yōu)化能源使用，從而降低能源賬單，減少碳足跡。

電氣系統(tǒng)集成化還注重個性化和可定制性，不同的居住者有不同的需求，因此電氣系統(tǒng)應當具備一定程度的可定制性，以適應不同的生活方式，居住者可以根據(jù)自己的偏好選擇不同的智能家居設備和控制方式，以滿足他們的需求。

結語：

裝配式住宅電氣設計是裝配式住宅設計的重要組成部分之一，其設計的質量直接影響到住宅的安全、舒適和節(jié)能等方面。本文從裝配式住宅的概念、優(yōu)勢、電氣設計的重要性出發(fā)，介紹了裝配式住宅電氣設計的方法和發(fā)展趨勢。通過標準化設計、模塊化設計和預制裝配設計等方法的應用和創(chuàng)新，以及智能化設計和綠色環(huán)保設計等發(fā)展趨勢的分析和探討，可以不斷提高裝配式住宅電氣設計的水平和實踐能力。