浅谈中小学电气设计

常德市规划建筑设计院有限责任公司 王 威

1 中小学电气设计原则

为优化教育资源布局，积极推动教育事业的健康均衡发展，我国加大了教育投入力度，每年都有大量新建及改建中小学项目。中小学的教学楼通常包括教学区和办公区。教学区内主要以普通教室为主，另包含开水间及教师辅助用房等，专用教室包括音乐教室、舞蹈教室、化学物理及生物实验室、计算机教室及语音教室等。实施电气设计时，应以满足基本教学需求为前提，同时兼顾师生身心健康，优化教学功能，严控项目成本，遵守节约节能等设计原则[1]。

2 中小学电气设计要点

2.1 负荷分级

在学校的电气设计中，须明确各电气系统的负荷分级，随着时间的推移，对于学校负荷分级的要求也会有所变化，为此设计时要和根据当前最新的教育建筑电气设计相关规范要求，确定其实际负荷分级。根据最新相关设计规范要求可知，学校教学楼、宿舍主要通道的照明系统、体育馆、操场主要通道照明系统、食堂、冷库设备用电、操作间照明系统等都为二级负荷，相较于之前，二级负荷覆盖的范围有所扩大，实际设计过程中设计人员不要忽视更新之后的规范要求。

2.2 变配电所设计

进行学校变配电所设计时，要结合学校实际用电容量和具体面积来决定变配电所的设计与否。实际设计过程中，应在负荷中心设置变配电所，变配电所可设置在建筑首层或者地下部分一层。如若在地下设置变配电所，不应设在卫生间、浴室等经常积水场所的直接下一层，当与其贴邻时，应采取防水措施。为保证校园内师生安全，设置变配电所时其位置不应距离教室过近。通常来说，如果供电半径超过200m，电气设计人员应考虑加设第二变配电所。如果校园内存在建设规模较大的单体建筑，且各单体建筑所处位置相对来说比较分散，应在学校的教学区和生活区分别设置一处变配电所。在生活区设置变配电所的时候，可将其设置在学校食堂的后勤区或者操场的看台下等区域，如果场地条件有限，可设置室外箱变[2]。设计期间要考虑到变配电所设计的造价问题以及后续的维护检修问题，及时与校方沟通交流，最终选定合适的设计方案。如果校园内各单体建筑的分布相对集中，可集中设置一处变配电所，由于学校的教学区和生活区的用电时间存在差异，因此应用同一个变配电所，可显著降低变压器装置的装机容量。在条件允许的情况下，校内各单体建筑都应配置配电室，通过建筑室外的管井，与变配电所进行关联。

2.3 柴油发电机房设计

如果学校被设定为指定的避难疏散场所，校园内需要设置专用的发电机房和柴油发电机组，设计人员制定电气设计方案时不应忽略这一环节。

2.4 供配电系统设计

实施中小学供配电系统设计时，要注意如下要点的控制。

第一，校内建筑的动力用电系统及照明用电系统中，设计人员应该配置总电能计量装置，以及总配电装置。总配电装置应设置在负荷中心附近且方便进出线的部位。第二，校内和单体建筑的电源接入位置，设计人员要设置电源切断装置，并进行可靠接地设计。建筑内各楼层也要各自配置电源切断装置。第三，学校建筑室内的线路应采取暗敷的排布方式。第四，设计人员划分配电系统支路的时候需要注意，学校的教学用房和非教学用房的照明系统配电线路需要分别划分支路。学校的走道、门厅以及楼梯等区域的照明系统也要分别划分配电支路。学校教室内的照明用电系统和其电源插座系统，也应分别设置单独支路[3]。室内的空调用电需要设置专门的配电线路。第五，学校的教学用房照明系统的配电支路控制范围要严格控制，一般来说控制范围不应超过3个教室。第六，进行学校生活服务用房及行政区配电系统设计的时候要注意，厨房、餐厅、保健室等空间内需要配置电源插座，还要加设专用的消毒装置；学校教学楼内的饮水机，应配置专用的供电电源；学校的学生宿舍的室外应安装电能计量装置，并加设可同时断开中性线与相线的电气设备，保障学生用电安全；学校的淋浴室、卫生间局部应安装等电位联结装置，做好安全接地设计[4]。

2.5 照明系统设计

照明系统是学校电气系统中非常重要的组成部分，实际设计过程中要遵守相关设计规范中提出的照度要求，这里值得注意的是，学校教室内黑板的照度设计应达到500lx。此外，相关设计规范对于学校教室内照明系统的光源显色指数也有严格的要求，其数值至少应超过80，采用均匀布灯的方式布置。对于颜色识别度较高的教学场所，例如美术教室等，其照明系统光源显色指数应至少为90以上[5]。在光源的选择方面，由于荧光灯的性价比相对较高，为此在学校照明系统中比较常见，但是此种类型的光源使用年限比较短，通常每学期都需要更换。虽然LED 光源的使用年限相对较长，但其光谱分布不均，且相比荧光灯造价更高一些，不适宜应用于长期书写学习的场所。但是这种新型节能光源的可应用于学校的楼梯走廊以及室外等空间的照明，其使用寿命较长，应用优势显著。

同时，一个优秀的照明设计可以有效缓解学生的视力疲劳，防止近视，GB/T36876《中小学校普通教室照明设计安装卫生要求》，见表1。此外，进行照明系统设计的过程中，对于普通教室内的灯具排列要科学设计，灯具轴线应垂直于教室黑板方向。室内照明系统的开关应沿着与外窗平行的方向实施布设。黑板的照明开关装置要单独布设。一般来说，学校建筑不设置吊顶。学校公共区域走廊的照明灯具，应选用吸顶灯，不应选择筒灯类型的照明灯具，这是由于筒灯的嵌入式安装更加复杂，且想要达到相同的照明效果，其应用数量相比于吸顶灯要多出几倍以上，经济实用性较差。对于学校的礼堂、阶梯教室、食堂、图书馆、体育场等大空间场所的照明系统设计，设计人员要与建筑专业技术人员充分沟通，制定科学的设计方案。对于学校公共空间进行照明设计的时候，应采取集中控制的方式，设置集中控制开关，或应用楼控系统。楼梯区域照明系统可应用自熄开关装置，室外区域的照明系统应进行定时控制设计。

表1 教室照明产品技术指标

2.6 应急照明系统设计

学校的应急照明系统中主要包括备用照明系统、疏散照明系统以及安全照明系统这几个关键部分，设计过程中要遵守相关设计要求，并应便于校方对系统实施日常的管理维护，系统造价方面也应该全面考量。中小学建筑作为人员密集场所，对应急照明和疏散照明安全性要求较高，须确保在紧急事故发生时，教学楼内的师生安全有效疏散。疏散走道、楼梯间、人员密集场所设置消防应急照明;在安全出口、楼梯间主要出入口、疏散通道等场所设置疏散指示灯。中小学的疏散场所地面的照度，不应低于5.0lx，人员密集场所的楼梯间、前室或合用前室、避难走道地面的照度，不应低于10.0lx。应采用蓄电池作为疏散照明自备电源。

2.7 教学及教学辅助用房配电设计

进行学校普通教室的配电设计时，教室内黑板侧方位置的高位处应设置电视插座，黑板部位应设置电子白板插座；讲台处的地面应设置插座；黑板周围要设置监考摄像机专用电源；教室所用投影机电源应设置在教室前部；教室后排区域应设置普通插座；教室如果安有空调，要为室内空调预设插座，如果未安装空调，应在教室顶板安装吊扇，吊扇开关安装在教室侧墙。

进行实验室相关配电设计时，要注意如下设计要点。第一，在实验室内，必须设置专业线路，要提高接地安全性和规范性，通过专业电路能够防止短路、超负荷等问题的产生。同时，实验室要根据不同用途进行电气设计，设置直流电源线路和交流电源线路。第二，实验室操作台上必须设置电源插头，要方便试验操作人员进行试验，并且其插座应尽量设置在靠墙部位的桌子上，防止由于试验操作出现意外，提高电气设计的安全性。总用电控制开关均应设置在教师演示桌内。在教师的试验操作台上应设置三相380V 电源插座，便于教师试验操作。第三，在实验室内，还应该设置机械排风，并配备专业的动力电，由于专业试验存在一定的危险性，通过开关设置能够尽可能地保障试验过程的安全。对于生物实验室，要采取局部照明设计，在光学试验桌上应配备相应的照明设施，并根据相关规范，设置三相四线、低压交、直流电源。在学生试验桌上还要配备单独的插座和可调电源，要保证电流、电压的稳定性，为试验创造基础条件。在电气设计中还要注意三相电和直流电的设置，要根据不同实验室采取相应的设计方案。对于学校的实验室、多媒体教室、机房等都要设置接地端子。

2.8 弱电系统设计要点

对于规模较小的中小学，进行弱电设计时，弱电机房可兼用，例如，在校园网络中心，可以布设一卡通主机、信息发布主机以及综合布线系统；校园广播室可设置广播系统，以及闭路电视系统；校园传达室可同时设置安防系统，以及消防报警系统等，如果采取此种设计形式，上述机房应预留充足的面积，以便于预留电源，合理进行接地设置。进行综合布线系统设计时，其机柜与出线端口之间的距离应控制在90m 之内。学校宿舍和食堂等公共活动区域，设计人员需要设置信息出口。对于学校内单层面积较大的单体建筑，设计人员应在各楼层预留出安装网络机柜的位置，只设置常规的弱电竖井难以满足使用需求，必要情况下设计人员需要设置专用机房。食堂、宿舍等公共区域应设置电视专用插座。进行安防监控系统设计时需注意，校园的各重要通道、出入口处以及主要场所都应设置监控摄像装置，摄像机选型应符合中小学安防规范要求，还应遵守GB55029-2022《安全防范工程通用规范》，视频监控要做到无死角覆盖，校园楼梯间、食堂操作间等处也都应设置监控摄像装置。进行广播系统设计时，要结合学校的实际使用需求，在校园主要通道、操场、教学楼、辅助用房、宿舍楼等处设置扬声器装置和广播支路系统。室内设置的扬声器装置要注意高度控制，一般来说应在2.4m 以上。广播系统的末端线路不应采取线槽敷设的方式，而是应采取暗管敷设法。

信息发布系统当前已经成为中小学校中常见的设施配置，设计过程中，一般会在学校的出入口周围、体育馆、食堂售卖窗口、报告厅等区域设置LED 信息发布显示屏，根据其显示屏的不同使用需求，可选用大屏、彩屏或者单色屏等。

3 结语

随着国家对于教育产业的重视程度逐渐提升，各中小学的建设水平也在提高，其电气设计的复杂程度也不断提升，为此电气设计人员需持有严谨认真的工作态度展开电气设计，力求规划设计一个优质高效、经济舒适、安全可靠、绿色节能的校园电气系统，让师生们可以在校园中安心地生活学习。