（电气工程专业论文）新型学生公寓电气设计的探索与实践.pdf

摘要 本文选题直接来源于工程设计实践。近年来高等学校连续扩招，使很 新型学生公寓建设规模持续扩大。文章简要介绍了新型学生公寓的几种型 式和电气设备布置，对学生用电传统管理模式的弊端进行了分析，在设计 工作中率先向各高校推广新型管理模式，提出“电力商品化”的现代消费 观念，使学生公寓电气设计具备了程序化、标准化、模数化的可能性，为 进一步的工程实践提供依据和指导。 论文对新型学生公寓电气设计中的照明系统、供配电系统、防雷与接 地安全等核心内容做了具体分析、讨论，并对相关弱电系统做了简要介绍。 照明设计除了遵循“实用、舒适、安全和经济”的设计原则以外，还应注 重环保和节能：供配电系统按木端配电、楼层配电和电源迸线三节进行了 讨论，强调了进线断路器应设置漏电保护功能以防止电气火灾的发生：防 雷与接地安全部分重点分析了电源与信号系统的防雷问题以及等电位联 结的必要性。对已建成并投入运行2 5 年的两所高校学生公寓的实际用 电负荷进行了实地调查，分析了用电水平较低的原因，提出了学生公寓负 荷计算“快速估算法”并推算出需要系数值。介绍了一种特别适用于学生 公寓配电设计的智能控电管理系统，对其应用前景进行了展望。文章还特 别分析了电气设计时与建筑、结构、给排水、暖通等专业的协调问题，指 出只有各专业密切配合，d 。能做出最佳的电气设计方案。附录部分提供了 一套某高校新型学生公寓电气设计施工图纸，对同类工程的设计有较大的 参考价值。 关键词：学生公寓；电气设计：管理模式；用电负荷调查；智能控电管理 系统 a b s t r a c t t h et o p i cs e l e c t e di nt h i sp a p e rr e s u l t sf t o mp r a c t i c a lp r o j e c td e s i g n s i n r e c e n t y e a r s t h e e n l a r g i n g e n r o l l m e n t o fc o l l e g e sa n du n j v e r s i t i e sh a s s t i m u l a t e dt h es c a l ee x p a n s i o no fc o n s t r u c t i o no fs t u d e n t s r o o m i n gh o u s e s i n t h i s p a p e r ，t h ee l e c t r i c a le q u i p m e n ti n s t a l l a t i o n s o fs e v e r a ln e wt y p e so f s t u d e n t s r o o m i n gh o u s e sh a v e b e e nd e s c r i b e d a n da sf b rt h e i rt r a d i t i o n a l m a n a g e m e n tm o d e so fp o w e rc o n s u m p t i o n ，t h ed e n c i e n c i e sh a v ea l s ob e e n d i s c u s s e d b e s i d e s ， a d v a n c e dm o d e sa r ef i r m l ya d v o c a t e dt os p r e a d i n c o l l e g e s a n d u n i v e r s i t i e s ， a n dam o d e r nc o n s u m i n g c o n c e p t o f c o m m e r c i a l i z a t i o no fe l e c t “cp o w e rh a sb e e ne m p h a s i z e d t h u s ，i ti sp o s s i b l e t om a k et h ee l e c t r i cd e s i g no fs t u d e n t s r o o m i n gh o u s e sb e c o m eo r d e r e d ， s t a n d a r d i z e d ， a n dm o d u l u s i z e d ，w h i c hw i l ls h e dl i g h to nt h el a t e rw o r k c o n c e r n e d i n t h i sp a p e r ，i nt e r m so fl i g h t i n gs y s t e m ，p o w e rs u p p l ya n dr a t i o n j n g s y s t e m ，“g h t n i n gp r o t e c t i o n a n dg r o u n d i n gs a f 色ty ， t h e r ea r ed e l i c a t e d e s c r i p t i o n sa n de x p l a n a t i o n s a l s o ，t h es i g n a l e l e c t r i cs y s t e mi sbr i e f l y d i s c u s s e d i nt h e p r o c e s s o f l i g h t i n gs y s t e md e s i g n ， t h e pr i n c i p l e o f a p p l i c a t i o n ， c o m f o r t ， s a f e t y ， a n de c o n o m ys h o u l db ec o n s i d e r e d ， a n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n de n e r g ys a v i n gs h o u l db et a k e ni n t oa c c o u n ta s w e l l w i t hr e g a r dt op o w e rs u p p l ya n dr a t i o n i n gs y s t e m ， t h e r ea r et h r e e s e c t i o n s p o w e rd j s t r i b u t i o n so fe n d i n gl i n e sa n ds t o r e y s ，e l e c t r j cs u p p l y f r o mp o w e rs o u r c e i ti ss t r e s s e dt h a tt h ec i r c u j tb r e a k e rs h o u l ds e t u pc r e e p a g e p r o t e c t i o n i no r d e rt oa v o j de l e c t r i c a l f i r e 1 ti sa l s o e m p h a s i z e d t h e i m p or t a n c eo ft h et h l l n d e 卜p r o o fo fp o w e rs o l l r c es y s t e ma n ds i g n a ls y s t e ma s w e l la st h en e c e s s i i yo ft h ee 叫l i p o t e n t j a lb o n d i n g as u r v e yisc a r r i e do l l tt o i n v e s t i g a t et h ef a c tl o a do fp o w e rc o n s u m 雕1 0 n o ft h e 2 一t o 一5 一y c a 卜机l i l t s “l d e n t s r o o m l n gh 叭l s e si n“v ol i n “，e r s i t i c s w i t ha na f t er 、v a r df a c t o r a n a i y s i so ft h e1 0 wl e v e lc o n s u m p t i o n t h e r e i saj s oa no f f c ro faq u i c k c a l c u l a t i n gm e t h o do fp o w e rc o n s u m p t i o na n dac a l c u l a t i o no ft h ec o e f n c i e n t n u m b e rc o n c e r n e dt o o p 1 u s ，ap o w e rc o n t r o ls y s t e mo fi n t e l l e c t u a la b 订i t y ， w h i c be s p e c i a l 】ya p p l j e st os t u d e n t s r o o m i n gh o u s e s ，i sm a i n l yd i s c u s s e d ，a n d i t sf u t u r ea p p l y i n g p r o s p e c ti sa l s om e n t i o n e d 1 na d d i t i o n ，e l e c t r i cs y s t e m d e s ig ns h o u l db ei nt u n ew i t ht h o s eo fa r c h i t e c t u r e ，c o n s t r u c t i o n ，w a t e rs u p p l y a n dd r a i n a g e ，a i r c o n d “i o n i n g ，s oo na n ds of | o r t h a ne x c e l l e n tp l a no fp o w e r d e s i g nr e s u l t s f t o mt h eh a r m o n i o u sc o o r d i n a t i o n so fv a r i o u sd e s i g n s m e n t i o n e da b o v e t h ea p p e n d j xo f f 色r sas e to fw o r k i n gd r a w i n go ft h ep o w e r d e s i g no ft h es t u d e n t s r o o m i n gh o h s e so fau n i v e r s i ty ，w h i c hm a y d e i i v e ra v a l u a b l eh a n dt os i m i l a rp r o j e c td e s i g n s k e yw o r d s ：s t u d e n t s r o o m i n gh o u s e s ，e i e c t r i cd e s i g n ，m a n a g e m e n tm o d e ， t h ei n v e s t i g a t i o na b o u te i e c t r i ce n e r g yc o n s u m p t i o n ，ap o w e rc o n t r o ls y s t e m o fi n t e l l e c t u a la b i l i t y 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文f i 包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：日期：陛丑： 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和j l ：编本学位沦文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) ：社柳繇粗叫姚必 1 绪论 学生公寓是学校内重要的建筑类型，它是学生睡眠、休息、学习、交 往、储存及就餐的综合体。而作为居住单元的卧室，是其中最重要的一个 部分，它是学生生活环境中最稳定、最长期的生活空间，是学生公寓的主 体空间。 1 1 问题的引出 1 9 9 9 年以来，全国各高等院校在合并、重组、扩招的大形势下，给我 国高等教育带来了新的机遇，同时也暴露了各高校硬件建设方面的不足， 比如学生公寓及其配套设施匮乏、住宿条件差，满足不了社会上各阶层的 不同需求，高校后勤服务遇到了前所未有的严峻挑战。面对这种局面，全 国的业内专家、学者提出实行高校后勤社会化，开始大规模新建学生公寓， 新型学生公寓区的建设又分为学校自主建设和引进社会化方式建设。通过 几年来的实践，北京、上海、广州等城市高校学生公寓区建设己初具规模， 并在持续发展中。山东省的新型学生公寓建设也在蓬勃发展，近几年仅我 院设计的全省高校学生公寓就达8 0 万m 2 。在这样一个探索过程中，针对 以后勤社会化方式建设大学生公寓的实践，系统全面地探讨研究新型学生 公寓的电气设计，为进一步的实践提供设计依据与指导，具有很强的现实 意义。 1 2 本文选题的意义 本文对这种形势卜 应运而生的几种新型学生公寓做了简单的介绍，并 对不同型式学生公寓的电气设计做了深入的分析，旨在使学生公寓的电气 设计程序化、标准化、模数化，为高等学校新校区建设中的学生公寓提供 一个良好的电气设计方案和最优的管理模式，提高高校学生公寓的管理水 平、智能化水平，并为不断发展壮大的中学新饺区建发中的新型学生公寓 设计提供技术支持耵i 借鉴。学生公寓的设汁理念麻当与时俱进，适应新时 期的特征j 社会要求，丌：发理想的学_ i 人胼坪境， 1 3 国内外状况及特殊存在的问题 钳对这课题，笔者近年柬在新型学， 二公寓电气设计的探索与实践方 面积累了一些经验，发表两篇文章”“。对新型学生公寓的各种类型作了介 绍，就电气设计中的一些做法提出自己的观点，在学生公寓用电计量管理、 配电设计方案等方面有比较先进的设计思想。 为了在这一领域取得更深入的研究成果，笔者翻阅了大量相关的中英 文期刊、杂志、著作，搜索了网络上关于新型学生公寓方面的各种资料， 走访了几个大型设计院的电气设计专家，获得了很多有益的帮助。但由于 新型学生公寓是近几年才出现的建筑类型，各设计院在电气设计时并没有 比较统一的做法，有的业主为了自己管理上的方便，把一些传统管理模式 下养成的习惯延续到新型学生公寓的电气设计中，导致某些1 ：程存在较大 的缺陷和遗憾。这一方面的研究论文也比较少，而且大多数只论述了某一 个小的专题，系统介绍新型学生公寓概念、分类、管理模式、电气设计应 注意问题的综台性论文少之又少。如“中国院校后勤信息网”中有一些高 校后勤管理部门专业人员撰写的关于学生公寓管理模式、发展趋势、人性 化管理、公寓管理信息化建设等方面的文章”。1 “，这些文章从各个层面介 绍了新型学生公寓管理中面临的新课题，并提出了一些解决方案，属于纯 学生管理方面的研究论文。期刊文章高校学生宿舍居住单元模式探讨 一文对高校扩招形势下新建学生公寓的居住模式作了分析”3 。高校学生公 寓用电现代化管理解决方案、智能集中式电能计量系统在学生公寓中的 应用论述了学生公寓采用智能控电管理系统的必要性、实现的各种管理 功能、系统简介、工程实例等内容，有较高的参考价值”“。大学学生公 寓电气设计体会对公寓内负荷容量的确定、用电管理、接地及防雷保护 等内容作了简要介绍“”。随着学生公寓建设规模的不断扩大，市场上出现 了近十种智能控电产品，其技术水平、管理功能差别较大，业主对此系统 的认知、采纳程度不高，急需设计人员大力推广功能完善的智能控电管理 系统，提高学生公寓的智能化水平以及管理人员的工作效率。 1 4 本文的研究工作 甚于以h 取冈，本文何必。要对新，型学生公寓的概况、分类、管理模式 等进行简要介绍，对咆e 改# t 经，# 遇剜的些问题进行系统分折、探讨 并得出相关结论，以期达到“简化配电系统，实现管理功能”的目的。 本文写作期间对两所大学内已建成并投入运行2 5 年的新型学生公 寓作了跟踪调研，对其实际用电负荷情况进行了统计，推算出单位房间用 电指标，确定了负荷计算时的需要系数，并提出了负荷计算“快速估算法”。 对新型学生公寓电气设计的重点问题如照明设计时的环保与节能、供配电 系统的经济合理与安全、电源与信号系统的防雷以及等电位联结的必要性 等作了系统分析。对功能强大的智能控电管理系统作了详细介绍，强调了 设计人员应大力推广其在工程中的应用。文章还讨论了电气设计时与建 筑、结构、给排水、暖通等专业的协调问题。附录部分精选了套某高校 新型学生公寓电气设计图纸，与本文相辅相成，互为补充。 2 新型学生公寓的几种型式 我院抓住历史机遇，充分发挥出建筑类高等院校设计研究院及各系部 专业技术人才的优势，取得了骄人的成绩，全省高校新校区建设项目约有 7 0 是我院设计。在设计这些项目之前，我院就已经对新型学生公寓的型 式做了一些专题研究，并与山东省教育厅合作，对北京、上海、广州等城 市新建学生公寓进行了实地调研，对各种类型学生公寓的建设比例、适用 范围、建设标准、管理模式等有了初步了解，获得了宝贵的酊期资料。总 结了新型学生公寓在规划、设计、建设及使用中的经验教训，结合我省高 等教育实际情况，做出了几种切实可行的设计方案。主要有三种：单元式、 通廊式及高层学生公寓，其中前两种方案近几年已在我省许多高校大规模 实施。教育厅的参与，使得新型学生公寓在高校新校区建设中得到较快的 推广，保证了学生公寓建设的标准化、模数化，为改善学生的学习、居住 环境，提高学生公寓的智能化管理水平，打下了良好的物质基础。这三种 方案的共同点是：公寓每房间布置4 个床位，带独立的卫生间、壁橱。每 铺位为双层，上层为休息、睡眠空间，下层设书桌、电脑操作台、书架等 学习设备，形成一个既独立又安静的个人学习空间。卫生间内设洗面台板、 独立的厕所、淋浴间等。在整栋公寓的一层，设有管理值班室、辅导员室、 洗衣房等，这种新型学生公寓充分体现了市场经济所带来的全新校园生活 方式。 2 1 单元式学生公寓 单元式学尘公寓与酱通住宅类似。一套公寓内没南向寝。爷j | 1 i j ，客厅 一州，铂沈室一问，卫生m 川，形成类似“三室厅”的i f 由i 伽局。寝 室内设有校吲刚络插座，客厅内设有电话插座及有线电视捅座，需洗j l j j 改 有沈衣饥捅座，p 牛内殴有l u 热水器插窿：这种公寓型式创造了一个何 家瘛气氛的膈f f ：环境，为增逊m ，学之| 【l j 的交流提供了良好的乍活宅川，通 台畅，f f i ：鞍；i f f 0 。l ：公声i 。甲儿- 乍2 ：埘的f i o ；感矧址罔2 1 ， 怿# 暑巨# 鞘 o0oo0oo 图2 1单元式学生公寓平面示意图 2 2 通廊式学生公寓 通廊式学生公寓与传统的学生宿舍相比，建设标准有较大提高，每套 寝室内均设计了独立的卫生问和阳台。阳台可供同学们方便地晾晒衣物， 卫生间和壁橱靠近门口，位于休息空间和走廊的中间，屏蔽了许多室外的 干扰。卫生间内设有电热水器插座和通风设施，寝室内设有电话插座、有 线电视插座以及校园网络插座，走廊内设计校园广播系统，一层主入口设 计安保监控系统。这种新型的居住空间模式，不仅改善了居住条件，还为 学生建立了多层次的交往空问和个人的私密空间，在更大程度上满足了学 生日益增长的精神生活需求。通廊式学生公寓平面示意图见图2 2 。 2 3 高层学生公寓 高层学生公寓多为板式或回廊式建筑，建筑功能比单元式、通廊式学 生公寓复杂一些。寝室内家具句置及设备安装情况与通廊式学生公寓类 似，般建在地价昂贵的地区，如上海、北京等城市。这几个城市高校多 且较集中，可以几个高校合建学生公寓，由社会化的高校后勤服务公司- 来 管理。近几年，我省高校陆续有高层学生公寓出现，如l u 东大学东校区1 8 号学生公寓，建筑嘉度6 1 5 m ，建筑砸i 积5 9 4 4 0 m 2 ，共计l7 层，分男、北 两座塔偻，可棒纳本科牛、倒f 究7 l3 9 0 0 人。建筑物内还敬汁了公共活动 用房、超r f j 、洗衣膀、就业指导办公窀、地卜汽车j 车、自行鸣：库等，功能 丌冀盯非嚣 p 午哥昔“阿二运带牛彳昔釜卜产卜卜千 妊d 兰士兰士d 兰士竺斟兰士d 兰士兰士d 兰始 由囟亩西南亩办臼666 0 0 6 图2 2 通廊式学生公寓平面示意图 非常完善，为提高学生公寓的管理服务水平准备了良好的硬件条件。高层 学生公寓平面示意图见图2 3 。 乒爿搏专 盂# 专 毒兰# 刊 图2 3高层学生公寓平面示意图 2 4 学生公寓室内布置大样描述 t ：述三种类型的学生公寓中，通廊式学生公寓的建设规模最大。但对 一个房剧来讲。寝室内家具自，置有相的地方，般每l j 寝室居住4 人( 也 有学饺临时安排居住6 人或8 人) ，徊置4 套组合家具，均为嘶层。上层 是休息用的币人床，。卜联眦胃统的帮桌、电腑操作台、书架等学习设备， 形成个既诬迕欠安；铮的个人学习卒州。一p 生州f 勺漫沈衙台扳、弛：z 的鲥 昕、淋j 符川等人、找- ：j 产生w 化州的舒适r l 。 学7 公：畸7 ；i j 1 j1 ji | | “j 腹、。im f 家! im 髯，f ，盘址f 冬j2 j1 日| i 纠2 卜2 。 可生叠怛圣乒犯埘=扯莲 唁电 母咕 。哂蒂韭 盯忖薄且 电气没备布置如户内配电箱、蜘+ 具、强弱电插座等的安装位簧、高度及其 他技术参数详见第4 章相关章节。 i 7 1 i jf ? 。) 刳t ! 斗j 盟等1 0 _ 一鲤l ! ! “ 卜j 6 旦置 一型0 _ 一生 jl jt j 图2 4 1学生公寓室内平面布置示意图 。 警馨荨 “ 长 弊2 圈 一 5 0 镕* d 尉 珂丽丽同匠珂一*匝可 一斌面石面 a 、 ， 自e 曲碓 m # 一嗣_ 摭i 嗣 i 八 鹾 3 ；* 井鲁j 5 手台fr o 月凇u 自e 薅 藉曰菌屠踺 卜1 j 获， 胡i f 目理 77 。j i 、j ， 嘲吲鬻 畔 制1 ” - 却 。l- l 拼。 l 。 一：j l y _ 1 z t 刊- 1 矗 。 。一、： 图2 4 2学7 j j 公寓室内立丽冢媳n i 霄，再意图 7 3 新型学生公寓的管理模式 新型学生公寓大部分在各高校单独建设，由学校后勤部门管理，也有 几个高校集中建设学生公寓的情况，如山东省的同照大学城，其学生公寓 就是由曲阜师范大学日照学院、济宁医学院r 照校区、山东水利职业学院、 山东体育学院同照校区等高校集中建设，有f l 照大学城物业公司集中管 理。 不论是单独建设还是集中建设，新型学生公寓的管理模式正在不断地 向传统的管理模式提出挑战，成为学生公寓管理的焦点。随着高等教育事 业的不断发展和高校后勤社会化改革不断推进，学生公寓管理的机制、体 制已经发生了根本性的变革，这场变革要求学生公寓管理者必须改变陈旧 的工作方式，提高管理人员的综合素质，提高管理效率，提升服务质量， 逐步完善学生公寓的育人功能，最终满足当前高等教育对后勤保障提出的 高水平要求。 3 1 传统管理模式”， 现在仍然有少数高校采用传统的管理模式，限制用电时间和用电设备 容量。后勤部门要求分户计量设备在一层的某个房间集中设置，所有寝室 用电均在一层管理间按时间通断，有线电视信号与电视电源一起通断等。 比如早上5 ：3 0 8 ：3 0 、中午1 1 ：3 0 1 4 ：3 0 、晚上17 ：0 0 2 3 ：o o 送 电，其余时问停电。这种方案对于以前规模较小的学生公寓来说，在面积 小、层数少、配电支路不超标( 5 0 f n ) 的情况下，还可以方便后勤人员的 管理和控制，但对于新型学生公寓来说，一般平面较长( 长达8 0 15 0 m ) 、 层数多为六层，建筑面积一般在1 万! 以上，再采用这种配电方案肯定4 i 合理。近几年柬的工程实践表明，这种管理方式确实不妥，原因如下： 首先，如果把所有寝室用电统一 h 一层管理涮计量表后配出，至项层 最远。个房n _ | j 的距l 寄通常在1 f ) 0n ，：右甚至更远。拿田民用建筑： 程改汁 技术措施一 h i ，】2 i 及t2 j 条都j 、圮定：求级龇电箱分支线供l 乜半释 宜为 ( 1 l 、- j ( ) n 1 。这种配 u 方案距离“霞超标，另外，如果每个刚路采j h b v 6 m m 二的铜线敷设至各寝室，寝室安装功率p 。= 5 2 2 0 w ( 见表4 2 ) ，线路电 压损失经工程计算约为7 3 5 ，不符合供配电系统设计规范 ( g b 5 0 0 5 2 1 9 9 5 ) 要求的5 。为了把电压损失减少到许可范围以内，只能 采取加大导线截面的方法，这在一定程度上增加了工程投资。 单相配电线路电压损失工程计算方法n 1 ： 么u = m c s 式中m ：线路中总负荷矩，k w m ； c ：计算线路电压损失公式中的系数( c o s 由= 1 ) ； s ：导线截面，m m 2 。 么u = m c s = 5 2 2 l o o ( 1 2 0 7 6 ) = 7 2 1 当c o s 由= o 8 时，计入修证系数r 。= 1 0 2 ，此时 么u = 4u r 。= 7 2 l 1 0 2 = 7 3 5 其次，如果所有寝室按规定时间统一断电，那么卫生问照明、吊扇、 空调以及电冰箱用电必须接自另外的不断电公共配电箱，无形中增加了配 电系统的复杂程度。试想每间寝室的灯具本来就没有几套，插座用电量也 不是太大，现在又拿出部分灯具和插座接至公共配电箱，寝室配电箱则不 能完全发挥出它的作用。一旦条件成熟，物业集团对寝室单独收费，不再 限制用电时间，那么卫生间灯具与吊扇等的用电必须接回寝室配电箱，改 造工程量相当大，而且会造成不必要的浪费。 第三，从长远来看，未来学生公寓管理肯定会向着“电力商品化一用 电不限，费用自缴”的现代消费方向发展，国外以及我国发达城市的经验 都是如此。现在大学生素质都非常高，用电主要以自律为主，体现了“人 性化”管理和“以人为本”的思想，最大限度地满足学生的个性化需求， 与国外高校学生公寓管理水平靠拢。 综上所述，这种强制管理模式已经不再适应时代潮流，随着学生公寓 管理的后勤化、社会化、商业化，为了保证学生学习与生活环境质量，新 型管理摸应运丽生。 3 2 新型管理模式 新型符胖馍式的焦点以j ：1 ：孵限制川i u 时闻和用电设备容量，学乍按 出丕态堂亟堂僮途塞 需求用电，基本指标以内免费使用，超出部分学尘缴纳电费。实行“ 包力 商品化”的现代消费模式。管理模式的变化使得学生公寓电气设计思路有 了较大改变，使得电气设计具备了程序化、标准化、模数化的可能性。 3 2 1 电力商品化的原因及目的 在各种家用电器日益普及的今天，学生公寓供电是否适应时代要求已 经关系到同学们学习与生活环境质量问题，有的学校把它作为评定公寓收 费等级的一项内容。但是，对学生公寓按需求放丌用电量，电费显然不能 再像以前那样包含在住宿费用中，也不能按房间数量平摊，所以实行电力 商品化势在必然。 学生公寓电力商品化的原因及目的，在于为同学们提供一个符合时代 发展要求的学习与生活环境，而今天学生公寓管理的商业化方向使得电力 商品化更趋必要。 3 2 2 电力商品化管理需要一种完善的专业化系统 学生公寓的电力商品化供电管理，要涉及大规模分路电能计量、设施 有效管理、负载与安全控制、收费过程管理与有偿无偿电量分配、后续电 气配置施工等若干新的和特殊的问题。 从功能方面看，对于普通电度表，存在着抄表和收缴电费、人为管理 等繁复的工作。i c 卡预付费电度表能够解决抄表和收缴电费的问题，但由 于它是针对单个对象的，过多的用户卡读写窗口存在着对应和管理上的不 便，更重要的问题是，它不具备学生公寓管理所需要的其它必要功能和适 应性。比如负载管理方面，学生公寓的用电功率煨额在不同时甥敝掘不同 情况可能是不同的，一方面是由于学生h 用电器是朝着多样化发展的，但 数量的增肌i 有一个渐进过程；其次，学佼配电容量的状况不同，用f u 限制 放j 阳r 能会有一个过程；第二三，各高校后勤部f j 对大功率设备刷咆情况可 能需要管理经验的摸索和积累。所以用电负载限额可能采耿逐步放，l ：的方 式。再如，学生公寓要涉及自偿，无偿电鼙分配，随着学q i 房m 渊换进行 数捌酬换、毕、皿j 娃赀等i q 题，这也要求系统具仃1 ir ，in 0 数掘符碑功能。 川此，。 乍? 1 畸的用u 镑j ；| | ! 往客观l 篇i 嘤。l ：l j0 l 0 系统求，r 这。 rf l j 。匕f f ( 的小址n 。n 0 一i f 慨念，晰心址幺j i 媲的系统化，f j 。粲。 3 2 3 专业化系统的优势 随着科技的不断发展。市场上已经出现了若干种专门为新型学生公寓 配电而设计的智能控电管理系统( 详见4 5 ) 。这些系统既满足了不同用户 提出的各种管理要求，又使得配电设计方案简单、合理。智能机柜可以设 在每层配电间内，各层机框以及管理机之间通过网络线传输数据。每个机 柜的供电半径可以控制在5 0 m 以内，电压损失满足规范要求。 智能控电管理系统在许多集中应用场合开始显示出独到的优势，它将 逐步改变和发展原有电度表应用领域的产品概念，在相关领域显示出更大 的发展前途。智能控电管理系统具有较高的性能价格比，大大减少了管理 人员的工作量，提高了工作效率和公寓智能化管理水平，对须集中管理的 新型学生公寓尤其适用。 4 电气设计 新型学生公寓的电气设计包括：强电系统设计( 供配电系统、照明系 统、防雷接地及等电位联结系统) 和弱电系统设计( 电话通汛系统、综合布 线系统、有线电视系统、电视监控系统等) 两大部分内容。本文重点论述 强电系统设计方法和原则，而对弱电系统设计仅作简要介绍。 4 1 负荷级别的确定删 在进行建筑物电气设计时，需要根据对供电可靠性的要求及中断供电 在政治、经济上造成的损失或影响的程度，将用电设备分为一级负荷、二 级负荷和三级负荷，并针对不同的负荷等级确定其对供电电源的要求。 根据民用建筑电气设计规范( j g j t 1 6 9 2 ) 中的规定，将单元式或多层 通廊式学生公寓中的应急照明和疏散指示标志灯确定为二级负荷，其余用 电确定为三级负荷；而对高层学生公寓来讲，除了要依据j g j t 1 6 9 2 中 的规定，还要考虑其建筑规模及重要程度，将一类高层建筑的消防电梯、 客梯、消防水泵、喷淋水泵、防排烟风机、生活水泵电力、消防控制室、 弱电机房电源、公共照明、应急照明等确定为一级负荷，将二类高层建筑 的上述用电设备确定为二级负荷。 在工程设计中，根据学生公寓负荷的等级和国家规范的要求，确定不 同负荷等级的供电电源，对于一类高层学生公寓中的一级负荷，采用两个 电源供电，以确保当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏； 对于高层学，k 公寓中的二级负荷，其供电系统应做到当发生变压器故障或 线路常见故障时不致中断供电( 或中断供电后能迅速恢复) ，一般采用两问 路电源供咆；考虑到：三级负倚对供电电源无特蛛要求，故对单7 i 式和多层 通晦式学，公寓采辟j 单电源供电，但其应急照明手n 疏散指示铴i 忐灯则町录 用带镍镉莆1 l l 池的灯具，或采用应急电源e p s 集中供电以提t 岛啦急照明 供电的r 丌审干，i ：震，h j 越急f _ u 源r 照集t p 供f 乜的接线原理如矧1 所示。 4 2 学生公寓内负荷统计 。| f f ： lh f ii f ：代之d l ，学牛公1 岛的f hf u 次i 融j 嫩叫l u 乃i i ，弛个 l k e p sn1 p e 双控i 彩 丌关： 甲时口，控，廊急点亮常亮常亮 l ：不论市电正常与否均肯输出n ：电源零线 k ：仅在消防联动时有输出p e ：保护接地线 图4 1e p s 集中供电的应急灯接线原理图 房间只有几个好管，每房间的用电量不会超过2 0 0 w ，学生公寓配电很少发 生不适应学生用电要求的问题。从9 0 年代以来，随着经济的只益繁荣、 城乡居民生活水平的提高，作为高等院校的学生公寓，相继出现了学生宿 舍配电不适应学生用电要求的“危机”，各高校丌始改造学生公寓的供电 系统，主要是敷设电视机和吊扇线路，增加插座数量，以改善学生的居住 条件。作为二十一世纪的新型学生公寓，怎样确定其用电负荷? 什么样的 负荷水平才能适应学生公寓用电的增长要求? 根据近年来的工程实践及 市场调查，提出新型学生公寓每问寝室用电设备容量，见表4 2 。 表4 2新型学生公寓用电设备容量统计表 序号 用电设备名称 功率( w )数量用电总功率( w ) l灯具 4 083 2 0 2 摇：头扇 1 0 0 l 1 0 0 3电视机 1 5 0 l 1 5 0 4 计算机 3 5 041 4 0 0 5 空调器 1 0 0 011 0 0 0 6 饮水机 3 0 0 l 3 0 0 7 电热水器 1 5 0 0l1 5 0 0 8 沈衣机 3 ( j 0 l ： o o 9 f 也冰衍 l5 ( )l15 0 从戎- 1 2l | j l l ，以看f i ，7 雾1 1 i 公寓每劈州j f j i u 改备的安装功率p = j 2 2 0 w 负倚计算的关键盘于汁算机、窄调器、饮水机、洗衣机、电冰稀和快热式 电淋浴器是否进入寝室。随着社会的彳i 断进步和居民生活水平的不断提 高，高校学生公寓管理层次的不断提升，家用电器价格的不断下降，这些 大功率用电设备必然会逐步进入学生公寓。为此，在设计新型学生公寓时 要具有超前意识，彳。能确保新建学生公寓不至于在短期之内落后，从而可 以避免今后对学生公寓电气管线的改造。 4 3 已建成学生公寓实际用电负荷调查 为了进一步提高学生公寓的设计质量，使电气设计更趋人性化、合理 化，近年来，对己投入使用的山东建筑工程学院的新型学生公寓和聊城大 学的新型学生公寓作了跟踪调查。根据调查结果对近2 5 年柬这两个高 校学生公寓的实际用电负荷情况进行了统计，以期推算出单位房白j 用电指 标，确定负荷计算时的需要系数，来进一步指导学生公寓的电气设计。 山东建筑工程学院新佼区有8 座新型学生公寓，使用年限为2 3 年： 聊城大学有5 座新型学生公寓，使用年限为5 年。为保证数据的准确并具 有一定的代表性，在统计过程中，针对高校学生的作息时间相对集中和统 一这一特点，将每天分为白天( 8 ：o o 1 8 ：0 0 时) 和晚上( 1 8 ：0 0 2 4 ：0 0 时) 两个时j 1 日j 段。因为夏季用电一般情况下比其他季节高出很多，所以统 计数据以夏季为例。以下调查数据为2 0 0 6 年夏季( 6 月至7 月中旬暑假以 前) 多次采样的平均数值，具体结果见表4 3 。 从表4 3 中可以看出，学生公寓用电负荷具有以下特点： 1 学生公寓白天用电量很小，晚上：用电量较大： 2 “年以内的学生公寓用电负荷仍维持较低水平； 3 学生公寓用电量与使剧年限、居住人数关系不大。 由1 ：以一f ：这几幢学尘公寓投入运行时州较矩，较大容量j 玎 n 设备如空 调器、电热水器几乎还没有进入公寓内( 取决于管理部门的批准以及学7 e 个人的投资) ，个人计算机也不普及，学生用f 色主要集t p 在燃i l j j 及备类小 家l 电l 。j 习此戈删公寓j 日电负持仪为改汁容翟的3 帆r ：z i 与 舌臼! 人数 天系1 ：人。，岛阪+ z 乍住校时叫臌为p q 年，化这蚓 1 l 川 n 设衙l ，r 能金随荇 年级n 0 竹【，、仃昕j 静( j 二篮越个人l7 j 【) ，眦川俐公l 岛第“印入f “门址 再 搿 墨考 刊巅 扑 巨鲁 驸噢 鑫整 嚣： 篷薹一 星童暴 萎童星 聚 番掣。 三s 荣 誉莩蚕 茧警妇 i 妄誉 馨乒 乒孽妻 萋善篓 霉0 正乒 翳s 掣州 8 8 辩棠 善釉 型+ h 制一 j d 蚓 霪量 肇 暑? 疆5 期 崔髓堡犍崖篮逛譬兰藿埕艟- 崖链盏俺 j 舻匈 扣岛咎岛女一j 私名毋二岛i 舻粕舻粕 要 三一乏亡h e 于董鼙 理藿运筐鲨嚣 谩罐 句 已刊毫 二二 一手卜亩一0 、 二至采毛岛 宅名 星岛 芒名 喜 *一*r 1 考二r 治_ -小 二p 舞：0 1 ，墨疆，- 一? ，一- 刊j 一d 一 o封1 列j封 习爿勺 到：捌1 t 一i 二 ：一 二 舻 ，乏 菇! 呈描三i 导里茹! j 至* 里蟮里茸辛骞步葺，譬小窖 _ 三童司童 辜 三# 三= ：兰霉j 掌专誊星1 喜喜善兰垂= 5 琳糊器栏斌脚旺证删扑副鞲整裂求箍 d ! 丕态堂亟堂僮迨塞 j i ；新生，又门：始一个新的衙环，所以，学生公寓用电量与公寓使用年限 关系也不明显。只有条件成熟，空凋、电热水器等大容量用电设备普遍进 入学生公寓，公寓内用电量彳会有较大提高，这需要一个渐进过程。由我 院没计的闩照大学城内学生公寓已有部分楼座大规模安装了空凋器及电 热水器，这是大势所趋。 在确定学生公寓电力负荷容量时，如何既考虑当f j f 实际用电水平，又 要保证以后较长一段时 1 日j 内不落后，成为摆在设计人员面前的一个新课 题。近七、八年来，笔者在新型学生公寓电气设计方面投入了较大精力， 对不同类型的建筑做了分析、比较，走访了许多客户，积累了比较丰富的 实践经验，提出了学生公寓负荷计算快速估算法，估算数据得到了建设单 位的一致认可。 快速估算法以公寓房问数量为计算标准，每房问计算负荷按1 2 k w 设 计，或者每房问平均单相电流指标按7 a 计算。我院设计的学生公寓汁算 负荷均按此算法进行了数据校核，大大提高了工作效率。 例如：山东建筑工程学院松园一号学生公寓，建筑面积1 3 1 4 0 m ! ，六 层，标准闯3 4 8 问，功率因数c o s 巾= o 8 ，估算全楼计算负荷及主进丌关 整定值。 p 。= 1 2 3 4 8 = 4 l7 6 ( kw ) i ，、= p ，1 7 3 2 u 。c o s 巾= 4 1 7 6 1 7 3 2 o 3 8 o 8 = 7 9 3 ( a ) 或 i ，、= 7 3 4 8 3 = 8 1 2 ( a ) 由于本楼较长，约1 3 0 m ，设计时从中l b j 分为两个区域配电，共有两处 进线j r 关，故主进丌关整定值选定为2 4 0 0 a ，见表4 3 。 由每房间计算负荷按1 2 k w 设计办町推算出负荷计算时的需要系数 k 。，从衷4 2 中可知学生公寓每房间用咆设备的安装功率p 。= 5 2 2 0 w ，故 k ，= p 、p 。= 1 2 5 2 2 = 0 2 3一般可取0 2 j 序有。 4 。4 电气设计方案 化近f f 来的二r 程。典践 j ，通越埘新j 弘产乍公离 u i 改汁的坷i 断探索， 【吲f i j 手总毛- j ，形成了条。完私的殴汁，巴蹄，州顺j 符i u7 t 系统之川的联系 州影，使f u t t 改汁j j 案! if j 尤进r ：、j 玎n ，受刮r 、咿i i 的j 。泛以删 好评。 4 4 1 照明系统”1 学生公寓照明系统的设计要求与住宅设计要求类似，在设计过程中， 除了遵循“实用、舒适、安全和经济”的照明设计原则以外，还应尽量追 求环保、节能和回归大自然，以满足人们生活水平的不断提高对照明设计 所提出的更高要求。实践证明，在公寓罩设置优质的照明，不仅可以获得 良好的视觉效果，还可以使学生公寓这个“小家”显得和谐温馨。学生公 寓照明设计所考虑的主要内容如下。 1 照度 目前，由于国家标准中对学生公寓不同场所的照度值尚无具体的规 定，因此在学生公寓的照明设计中，通常是参考国家标准中对居住建筑照 明标准值的规定，充分考虑学生公寓的特点，来合理地选择其照度标准值， 这是照明设计成败的关键。国家标准建筑照明设计标准( g b 5 0 0 3 4 2 0 0 4 ) 中居住建筑部分房间或场所的照明标准值见表4 4 1 。 表4 4 1居住建筑照明标准值 参考平面及其 照度标准显色指 房间或场所 高度( 1 x )数r a 一般活 1 0 0 动 起居室o 7 5 m 水平面 8 0 书写、阅 3 0 0 术 读 卫生问0 7 5 m 水平面 l o o8 0 注：宜用混合照明 2 光源的选择 电光源的种类很多，性能f 羞万别。目前广泛j j 建筑物照明的光源 一卜要有自炽灯、卤钨灯、荧光灯和各种高强度气体敢也光源，侄l 是就学生 公寓照明而矗，最常j 1 j 的却j l 仃自炽灯和荧光灯两种光源。自炽灯；主镌黄 色光，属j 二暖色涮光幽! ，其光仨! 柔和，儿黟色性好：荧光灯的光笆丰富， 最常用的有暖一色( 2 9 ( ) ( ) k ) 、e i 色( 4 3 ( j o k ) 和门光色( 6 j 0 0 k ) 二i 种，且眩