装配式住宅建筑电气设计方法及发展

房文豪

（浙江鸿盛工程设计有限公司）

0 引言

装配式建筑是将预制构件、构件在工地组装起来的建筑，采用工厂预制生产、现场装配施工的方式，以标准化设计、构件生产、装配施工、一体化装修、信息化管理为特征，集成设计、工业化生产、现场装配化施工各个业务领域的特点，可以实现建筑的节能、环保、全生命周期价值的最大化。装配式建筑是一个完整的工程项目，它是一个完整的工程项目，它能够实现结构、外围护、设备和管线、内装四个系统，以及规划、设计、生产和施工的有机结合。装配式建筑强调的是少规格、多组合的设计规范；高品质，环境友好的工厂生产；降低建筑装配性，降低湿法操作；在BIM协同与条形码的基础上，实现了企业的信息化管理；安全便捷的技术智能化。近几年，随着我国社会的迅速发展，电力设备的更新和各种技术标准也在逐步完善。因此，在进行装配式建筑时，应从电气设计入手，以达到合理、科学的目的，以改善结构的安全性。

1 装配式建筑概况

在传统的建筑中，总体的设计流程是确定总体方案；装饰设计、后期的精装、深化、调整原方案。装配式建筑的设计步骤主要是对工程设备进行科学的论证，以利于设备的合理配置；根据精装设计的要求，做好内部的精装布置；各方确定设计结果，并进一步深化，使方案得到最优；零件工厂按深化图进行加工。在电器总成设计中，电源线和预型件的连接应该在方案确定阶段进行；在设计阶段，根据精装设计的要求进行规范的设计，规范的安装；在进行深挖时，必须在预埋管箱内预留孔道，并按用户要求预留导线槽等。最后，经过室内设计、电气设计、PC设计及制造企业等各方的确认，由各个厂家进行生产与加工。装配式建筑由结构系统、外部维护系统、设备和管线系统以及内部系统的主体结构和预制件组成。装配式建筑可划分为三种类型：混凝土装配式、木结构装配式、装配式钢结构。本文以预制柱、预制梁、楼梯、复合墙板、预制叠合楼板为研究对象。与电力有关的预制件，以墙体和地板为主。目前，预制件主要是半预型、现场浇筑，其具体做法是：在设计后进入厂房，按照拆分图制作预制件，预留线槽、线盒和孔洞，现场装配、线管连接，然后现场浇筑。在工程施工中，不得对构件进行重加工，如开槽、凿洞、变形等，均会影响工程的质量。在装配式建筑的设计中，为了避免构件的损坏，必须绘制施工图、深化图、拆分图，确保工程的顺利进行。

2 装配式住宅建筑电气设计基本流程

深化工程是指根据施工图纸，结合各种专业设计问题，结合强弱配电箱、灯具、开关、插座、孔洞的定位精度，同时进行比例尺校准。结构的电气拆卸是预制住宅电气设计的主要特点和难点之一。这一步骤要求设计、制造和施工之间密切互动。在设计过程中，专业结构设计师分解建筑物和墙壁的结构，电气工程师分解电气分解电路的结构。其主要任务是提供每个预制构件的电气编号，准确定位预留接线盒，具体定位暗管，预留强／弱电源孔，并确定接地的大致路径方向、型号和位置［1］。

3 我国建筑电气设计的现状

3.1 设计观念老旧

有些设计师在进行建筑电气设计时，没有对设计思想进行科学、客观的界定，未能充分发挥其正面指导作用。员工应加强与电力设计工业发展相结合的先进设计思想，积极改善落后的思想。目前，我国建筑工业在发展的过程中，许多设计者的设计理念落后，严重制约了建筑电气工程的发展，影响了新技术、新材料的推广，从而对电力系统的升级改造造成不利的影响。在今后的发展中，节能理念是建筑产业发展的一个重要组成部分，也是建筑业发展的必然趋势。

3.2 设计方式单一

随着我国人民总体素质的提高，对电力系统的要求也越来越高，传统的电力系统设计方法已不能适应电力系统的发展。要适应国家的发展，就必须采用多种形式的设计方法，以改善电力系统的设计水平，增强电力系统的可操作性。在建筑物的电气设计中，应注重丰富多样的设计方法。

4 装配式住宅建筑电气设计方法

4.1 设计方案优化

BIM技术能够实现不同专业的平行设计，实时更新和交互的系统信息，并能够对不同专业的冲突进行自动检测，取代手工绘图时的冲突，使得安装式建筑电气智能化设计中的预留开关、线盒、管道、洞口等设计更加精确、合理。根据“检验、优化、再检验”的原则，对产品的设计进行改进，确保产品的装配和施工。同时，3D视图可以方便地进行建模，提高设计的准确性和工作效率。

4.2 施工进度优化

利用BIM进行三维仿真，可以清楚地看到预留开关、线盒、管线、洞口与结构钢筋、其他专用设备之间的矛盾。在现浇混凝土和现浇节点的基础上，采用BIM可视化技术对现场进行预组装，防止了预制件和现浇接头部位的碰撞。并能根据不同的碰撞情况，自动选择最佳的安装和施工方案。

4.3 做好建筑暖通空调安装工作

暖通空调是现代建筑不可或缺的电器，在安装暖通空调时，应先加强通风管道。通常情况下，管道的最大边长尺寸为630～1000mm，在生产过程中必须对其进行压筋加固，以保证其整体结构，防止其发生变形。当管道的大边直径大于1000mm时，必须用角钢和角钢将其紧固，以保证其稳定。其次，要保证管道的稳定，按照设计图纸进行半成品的编号，把半成品运到工地，按照编号进行顺序装配，这样就可以完成整体的通风管道结构，保证整体的密封和夹角的紧固性。在风管的法兰之间，要用TFD法兰来实现连接，在实际使用中，要用锤子进行敲打，并在必要的时候用螺栓进行加固。在安装支架时，要对长边的尺寸进行适当的调整，若管道太长，则应将其设置为一列，首先进行两端的固定，然后采用拉丝方法确定其高度。若长面的大小不超过400mm，则应把间隔控制在400mm之内；若长边超过400mm，则应控制其距离为300mm。在竖向安装时，间隔应小于400mm。减少暖通空调噪声，应从源头上消除，在风机盘管机组加装消声装置，选择最优的机组安装方案。初步完成后，要进行调试，若噪声超过标准，则要进行调整。另外，还需要对机组的叶轮、电机转速进行适当的调节，减少叶轮的重量，保证线圈的精度，从而减少噪声。

4.4 公共区域电气设计

为改善电力系统主干线安装、敷设、维护等工作的效能，必须在公用区域内的电力和电力竖井内架设主干线。因为电力和电力井之间的管道很多，所以每个家庭都要通过四条管道，分别是通讯、网络、有线电视、楼宇门可视化等。所以，在设置公用部分的电力管道必须遵循基本的设计原则，因为电力系统中的电力管道数量太多，所以在安装电力系统时，必须遵循电力系统的基本原理。首先，在电气设计的时候，要与施工单位合作，对电力设施进行优化，确保电力设备的安装位置尽可能地接近房子的中心；强电和弱电的竖井，都是围绕着核心管，也是最中心的。其次，电气设计除了要与施工单位合作外，还要与施工单位进行沟通，并参照工程中的工程机电管道与结构系统的关系，对不满足设备机房、管井要求的内墙、其他形式的预制构件进行适当的裁剪。最后，在强、弱电竖井覆盖户多的情况下，以强、弱电井为宜采用引线槽型的方式为各户入线。公共部分管道的布置，要与建筑、结构专业配合，通过专业规划和计算，最终决定。

4.5 楼梯间内电气设计

预制楼梯是装配式住宅中常用的一种结构形式，其结构形式和应用部位的差异，可分为无平台和平台两种。一般情况下，楼梯间的电气设计都是从剪力墙的顶部垂直穿过，如果靠近楼梯的平台是工地的混凝土结构，则可以在结构施工的时候进行位置和埋设；若靠近建筑物的楼梯平台为预处理式的楼梯，则在安装电源线时，应考虑在管道的垂直与横向的连接部位。

4.6 叠合楼板电气设计

叠合板是由预制板与现浇钢筋混凝土层叠而成的一种整体式楼面，是目前装配式房屋中常用的一种楼面。首先，在预制板厂设计出适当大小的预制板，然后将其运送至工地进行浇灌、固定，使制造的板材具有更好的完整性和连续性，从而能有效地提高建筑的抗震性能。在装配式住宅中，采用叠层楼板，在进行电气设计时，必须在预制板上预留好的管路，并在施工现场浇筑时，将预留位置的管线埋设在已浇筑的层合板中。

4.7 预制墙板电气设计

在预制厂房中采用钢筋混凝土加工而成的墙体板材，按其作用可分为内墙和外墙，也可以按材料分为土墙、轻型墙板等。预制墙板也是一种装配式房屋的建造方式，必须在生产前将其处理后运输到工地进行组装。所以，在预制壁板上的电学设计要提前进行，在壁板的制作中留出管道的通道，这样可以在装配完成后直接利用。另外，在装配式房屋的使用中，插座、照明开关、电源盒等都要在墙上进行安装，当将电源管与外护管相连时，要在连接部位留出足够的空间，并设置接线设备。

4.8 电气设计与内装部品敷设

装配式房屋的内部构件可划分为整体构件和模块构件。部品的概念通常是指具有一定标准的工业化产品，在建筑行业中，就是利用现代工业技术制造的建筑构件、构件，如挂墙板、保温墙、预制板、叠合梁、预制楼梯、叠合板等。而内部部件的概念则包含一体化与模块化，集成化的部件有隔墙、吊顶、地板等；整体厨房、整体卫浴、整体储物等。将电气设计与内部装设相结合，使电气设计与建筑物本体彻底分开，又称SI组装式内部安装系统，S是结构词的简称，I是管道的简称。在采用SI系统的装配式住宅中，房间内的水平导线和装置通常都布置在屋顶或地面上；垂直导线管通常布置在二次墙内，如果没有二次墙，它可以隐蔽在建筑物的装饰层中。

5 装配式建筑智能化技术应用

在智能化、信息化的背景下，在装配式建筑中运用智能化技术已经是一种新的发展趋势。BIM技术是建筑智能化和信息化的产物，它贯穿于工程的全生命周期，包括设计、生产、施工、运营和维护。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、信息完整性、集成性、参数化等特性，将极大地影响装配式建筑的设计、制造、建造、运营和维修。

5.1 设计方案优化

BIM技术能够实现不同专业的平行设计，实时更新和交互的系统信息，并能够对不同专业的冲突进行自动检测，取代手工绘图时的冲突，使得安装式建筑电气智能化设计中的预留开关、线盒、管道、洞口等设计更加精确、合理。根据“检验、优化、再检验”的原则，对产品的设计进行改进，确保产品的装配和施工。同时，3D视图可以方便地进行建模，提高设计的准确性和工作效率。

5.2 施工进度优化

利用BIM进行三维仿真，可以清楚地看到预留开关、线盒、管线、洞口与结构钢筋、其他专用设备之间的矛盾。在现浇混凝土和现浇节点的基础上，采用BIM技术对现场进行预组装，防止预制件和现浇节点的碰撞。并能根据不同的碰撞情况，自动选择最佳的安装和施工方案。

6 结束语

综上所述，目前，我国的装配式住宅建设发展迅速，其电气设计方法还有待进一步改进。将传统建筑电气设计与装配式建筑结合起来，结合建筑、结构、设备等专业技术，采用“施工图、深化图、拆分图”三个步骤，精确地完成了装配式建筑的电气设计，节约了生产过程中的时间和费用，提高了施工阶段的装配施工效率。同时，在今后的装配式建筑中，通过信息化和智能化技术，全面提升装配式建筑的智能化程度，使其达到智能建造的目的。