装配式机电标准化设计研究*

张文文，彭 鹏，李 丹，王连滨

(1.中建科技集团有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000；2.深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东 深圳 518031)

0 引言

机电系统是装配式建筑的重要组成部分，可有效保障空间舒适性与功能性，但其造成的机电损耗却高达运营成本的70%。突破现有的装配式机电技术瓶颈，解决机电管线在装配式建筑中的适配难题，实现机电精细化管理，有效降低装配式机电设计、施工、安装与运营成本，是现代建筑发展的必然趋势。

通过归纳总结多个装配式建筑项目的机电设计要点，最终形成一套标准化机电设计体系，为机电系统的标准化设计与装配化施工提供依据[1]。

1 标准化机电设计体系

机电系统主要由给排水、暖通空调、电气等系统构成。区别于传统现浇建筑设计，装配式建筑机电系统设计重点为正确处理好管线与主体结构、构件、装修及管线的关系。标准化机电设计体系以完整的建筑产品为对象，通过系统集成，采用模数协调、模块组合、管线分离、模块化设计、预留预埋等集成设计方法，实现建筑、结构、机电、装修一体化，设计、生产、施工一体化，以满足系统性装配要求，符合建筑全生命周期的可持续发展[2]。

设计过程中宜通过标准化、模块化设计[3]，将机电与装修设计相结合，重点突出“集成化”概念，实现系统功能模块化、接口标准化与体系网络化。管线综合设计时，应结合预制构件的钢筋网片，综合考虑模数网格，避免管线与结构钢筋冲突碰撞，应减少平面管线交叉与过度集中，竖向管线布置应相对集中，套内管线户界分明。

2 机电管线分离技术

机电管线分离技术可有效避免剔凿结构墙体，除必要的预制构件预留孔洞外，大幅度减少了预制构件种类，实现部品部件生产工业化。采用立管外置、架空地面、轻钢龙骨隔墙、集成吊顶等，将机电管线隐藏，实现与主体结构的分离，在装配式建筑评价标准与机电系统相关项可达满分[4]。

对于住宅建筑，在常年温度较高的南方地区，可采用立管外置分离、建筑内部不设管道竖井的做法(见图1)。选用侧排地漏，将存水弯置于室外，满足不降板同层排水技术要求，户内不再设置管道竖井，大幅度提高建筑实际使用面积[5]。在装配式公共建筑中，常采用管道竖井，将机电管线从核心筒管井内引出，与结构形式、精装样式充分结合，采用局部吊顶遮挡横管(见图2)。若条件允许，也可采用管线穿梁、架空地面或设备夹层的形式，或将管线敷设于装饰墙面内，实现空间最优化。

图1 某装配式保障性住房立管外置

暖通空调系统设计中，一般需设置独立管道井，将装配式建筑风管管线与主体结构分离，也可采用梁下或穿梁等方式，将风管与结构形式相结合，满足空间净高要求。对于超高层住宅建筑，宜在避难层设置风机房，加压送风机、风井内衬风管、风管及送风口等采用标准化、模数化设计，以减少风管和风口形式(见图3)。某装配式钢结构公共建筑中，因风管尺寸较大，将其布置于钢结构桁架中，并结合桁架间距，优化送风管线，如图4所示。

图3 某装配式住宅加压送风机房布置

图4 某会展项目风管与桁架节点

装配式建筑中干法施工的地板辐射供暖系统包括预制沟槽保温板和预制轻薄供暖板，架空地板采用木龙骨支撑，空间内敷设管线。

电气管线分离主要利用天花吊顶、轻钢龙骨空腔、ALC条板、GRC墙板、架空地板等，与给排水管线分离原理相似。架空地板内敷设管线时，应与水暖专业紧密配合，避免交叉，如图5所示。

图5 某项目架空地板管线安装示意

3 模块化机电技术

模块化机电采用工厂预制、现场拼接的方式，提高安装效率，降低安装人工及材料成本，极大地改善了机电施工质量、速度，保障施工安全。模块化机电主要包括装配式机房、整体功能区、模块化管道井、模块化机电管线、综合支吊架等方面。

装配式机房、模块化管道井、预制水表井、预制检查井等部品部件的设计生产，可大大提高施工速度；集成厨卫和整体厨卫在制作和加工阶段实现装配化、模块标准化设计可满足多种场所需求[6]；机电管线预制技术利用BIM形成整段机电管线模型，进行分段预制，可提高安装精度[7]。

4 预制构件中预留预埋

不同类型(住宅、公共建筑等)、不同结构体系的建筑，适配不同的装配式机电技术。通常情况下，装配式机电系统以管线与结构分离为基本原则，将公共管线设置于公共空间内，结构不再进行机电管线的预留预埋。

管线穿越预制构件时，在设计阶段应结合构件规格化、模数化，对预留孔洞、预埋套管进行精准定位，避免施工现场剔槽开洞。常见的处理手段有预制管线沟槽(见图6)、预留孔洞及预埋套管、预埋设备配件。条件允许时，模块化设备的预埋件(散热器挂件、太阳能集热器、储水罐等)可与建筑一体化设计，避免剔槽。

图6 预制管线沟槽

空调室外机安装应与建筑设计一体化，可放置在预制空调板或设备阳台上，建筑外墙需预留冷媒管穿墙洞口，孔洞位置应综合考虑构件模数，避开钢筋。卫生间排气可通过设置在外墙或外窗的排气扇直接排向室外，排风口应预留孔洞及安装位置，孔洞尺寸根据产品确定。

电气管线的预留预埋应根据构件配筋，对管线走向及接线盒位置进行优化，合理利用钢筋间缝隙。在预制楼板内敷设时，宜将电气管线埋于楼板现浇层中，以减少叠合板种类。预埋电箱、电箱预留洞及预埋套管的布置应紧密结合建筑结构专业，避开钢筋密集、结构复杂的区域[8]。

5 结语

1)装配式机电系统是装配式建筑品质提升的关键。装配式标准化机电设计体系解决了机电管线集成化设计、预留预埋、安装施工等系列问题。

2)工厂预制、现场拼接可大幅度减少人工投入，降低投资成本，有效缩短施工周期。