现代住宅电气设计相关理论的探讨

刘玉奎

摘要：随着经济的发展，居民生活水平日益提高，越来越多的家用电器进入了千家万户，居民对电的需求也日益增长。在当前城乡电网改造、城镇居民用电实现一户一表的形势下，抓住这个千载难逢的良机，开拓居民用电市场，进行居民用电户表改造和室内电气改造正逢其时，规范住宅电气设计对正在改造的旧住宅电气安装和新建住宅的电气设计具有一定意义。

关键词：用电负荷 配电系统 导线及设备选择 消防系统

0 引言

随着我国社会经济的发展，人民生活水平的极大提高，各类家用电器逐渐增多，特别是空调、大荧屏彩电等大功率电器进入普通家庭，使住宅设计由原来纯照明向多功能的方向发展。目前，家庭住宅的电气安装比较混乱，电气设计不够规范，许多住宅的电气安装没有考虑家用电器普及和快速发展的态势。当有些家庭使用空调、电炊等用电设备容量较大的家用电器时，由于墙内所布的导线线径小、电压低使家用电器不能正常工作，严重的还引起电气火灾。另外，旧住宅室内插座安装数量较少，住户住进后随意布线，这容易使劣质的导线和插座等电器进入电网中。这些情况制约了居民家用电器的使用，也存在着不安全因素。随着电力市场由卖方市场转向买方市场形势的出现，挖掘市场潜力，抓住居民生活用电这一全社会用电的增长点，规范住宅电气设计不仅给电力企业带来效益，同时实现的社会效益也相当显著。

1 设计依据

1.1 《住宅设计规范》(GB50096-1999)；

1.2 国电公司《城镇一户一表改造的若干规定》。

2 设计要达到的目标

2.1 住宅电气设计的设备选型应能满足居民在住宅居住期内(一般按30～50年考虑)用电的增长，以居民远期负荷发展为依据，以居民生活用电达到中等电气化水平为目标。

2.2 根据居民生活情况，使每户住宅的供电达到4～10kW的水平，并保证在住宅居住期内不再改造。

2.3 具有合格的电能质量，家用电器能正常工作。

2.4 为新建居民住宅电气设计提供参考，使电气安装一次达到要求，不搞重复建设。

3 住宅用电负荷的预测

我们将住宅面积分为三类：小型住宅60m2以下，中型住宅60～100m2，大型住宅100m2以上。一般小型住宅照明用电负荷500W，娱乐用电(包括电视机、音响、电脑等)负荷950W，厨房用电(包括电饭煲、电热开水器等)负荷3500W，卫生间用电(洗衣机、排气扇)负荷1170W，空调用电负荷2250W，综合上述各类用电负荷共8370W，中型住宅乘1.3系数10881W，大型住宅乘2.6系数21762W。根据统计调查，一般住宅用电负荷的高峰期是夏天晚饭后的时间，这时用电负荷有：电视、电冰箱、电热开水器、消毒碗柜、电脑、空调，共有住宅用电负荷的40%，查设计手册得需要系数0.4～0.6，所以根据实际情况，我们设计时取0.4系数便可以，则小型住宅负荷计算取3.5kW，中型住宅负荷计算取4.5kW，大型住宅负荷计算取8.5kW即可。

4 住宅的电源与配电系统

住宅供电由小区变配电所引入，应采用三相四线(TN-C系统)，经重复接地后进入单元总电表开关箱，改成三相五线制(TN-S系统)后再放射到各用户，配电箱中应有短路、过载、漏电保护，断路器应选用能同时切断相线——中性线的断路器。住宅用电负荷计量应采用一户一表制，建议将单元总开关及分户电能表集中设置以便管理。户内配电系统：随着家用电器的增多，为避免电气线路过载和降低谐波电压的影响，户内配电系统应采用多回路形式，至少应设照明回路、一般插座回路和空调回路，如实际需要也可将厨房和淋浴室设为单独回路。此外考虑到家庭办公和信息化的发展，还应增加一条专用回路。

5 导线及电器设备的选择

室内外导线及电器设备的选择合理与否，直接关系到住宅用电的安全及经济效益，因而必须在工程设计中合理选用导线和有关电器设备。

5.1 导线的选择：导线的选择主要是确定导线的型号和规格，其原则是既能保证配电的质量与安全又能节省材料，做到既经济又合理。其中导线型号应按使用工作电压及敷设环境来选择；导线的规格(导线截面)可按下列要求进行选择：①有足够的机械强度。为防止出现断线事故，导线必须有足够的机械强度，一般照明回路计算电流较小时(＜10A)，其导线都应按机械强度选择。②能确保导线安全运行。选择导线时应保证其安全电流大于长期最大负载电流，同时应注意以下几点：a在选择进户线及干线截面时应留有适当余量；b单相制中的中性线应与相线截面相同；c三相四线制中的中性线载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流。用于接中性线保护的中性线，其电导不应小于该线路相线电导的50%，气体放电灯的照明线路因受三次谐波电流的影响，其中性线截面应按最大一相电流选用。③能确保电压质量。对于住宅建筑来说，电源引入端至负荷末端的线路电压损失不应大于2.5%，如线路电压损失值大于规定电压损失允许值，应加大导线截面以保证线路的电压质量。总之，在选择导线时要考虑实际使用及未来发展需要，适当留有余量，减少电压损失，保证导线使用的安全可靠和经济有效。

5.2 电器设备的选择：电器设备主要指电源配电箱、电表、控制开关、漏电保护开关及电源插座等。电器设备的选择合理与否直接影响工程的质量。选用时应根据住宅的负荷情况、安装要求、使用环境、设备的工作电压和工作电流等合理选择电器设备的型号规格，注意设备的容量等级宁大勿小，但又要避免选得过大造成浪费，一般来说在计算工作电流的基础上选大一级即可。为确保其质量，应选用符合国际电工委员会IEC标准和国内GB、JB有关行业标准，并具有产品质量认可证书的电器产品。总之，电器设备的选择尽可能做到安全可靠和经济合理。

6 防雷与接地

6.1 防雷内容与措施。防雷内容一般可分为：防直击雷，防感应雷及防高电位入侵三个内容。就防直击雷而言，一般是在屋面易受雷击部位安装接闪器，然后通过引下线与接地电阻很小的接地装置可靠连接，安装时要注意屋面突出的金属部件与避雷针、带、网应全部可靠连接。目前一般利用屋面板钢筋作为避雷网，柱主钢筋作为引下线，基础钢筋作为接地装置，这是较为实用经济的作法。为了防止感应雷和高电位入侵的危害，可在电缆进出户处将绝缘子的铁脚支架可靠接地，同时安装避雷器或其它型式的过电压保护器。

6.2 安全接地的形式与要求。在住宅电气设计建设中为确保电器设备和人身安全务必做好用电系统的安全接地。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种：TT、TN-C-S和TN-S系统，在进行设计施工时可根据实际情况选择接地系统。以下着重谈谈住宅配电系统中的保护接地。此外，随着家用电器的增多及智能化的发展，应作好防静电接地和屏蔽接地工作。

7 消防系统

大型现代住宅中由于电气设备越多就越容易发生火灾，因此应安装完善的消防系统。笔者认为大型现代住宅在电气消防方面应做到以下几点：①供电电源应采用两路方式，一路为市电电源，另一路为应急电源；②有应急照明系统；③应用手动响鸣火警警报系统，如可能，可加装火灾自动报警系统；④开关和导线应选用符合防火规范的开关和阻燃型的电线电缆。

在科学技术日新月异的今天，随着微机自动检测及控制技术、计算机网络技术、通讯技术的发展，楼宇智能化的实现已成为可能。未来的住宅楼应有一个由检测单元、执行单元、数据采集单元、控制单元和微机组成的智能监控系统，由该系统对楼宇内的设备运行、电气故障、火灾、盗情等进行集中监控。再设置综合布线系统，将一定区域内的楼宇按星型拓朴结构建成小区局域网，进而所有局域网连接，同时与公安、消防、电讯、广播住宅管理等部门连网从而建成城市住宅管理信息网络，实现住宅的全天候、全方位监控和管理。