智能化住宅小区电气工程设计研究

郭小贝

（广东博意建筑设计院有限公司)

1 前言

智能化小区是利用现代建筑技术及现代计算机、通信、控制等高新技术，把物业管理、安防、通信等系统集成在一起，并通过通信网络连接物业管理处，为小区住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境。从建设部对规划小区的定义也可以看出，电气工程设计对小区智能化系统建设有着关键影响。无论是各种信息服务和管理系统、物业管理系统还是安防系统、智能化集成控制系统等，都需要以合理、可靠的电气系统设计为依托。

2 住宅小区智能化与电气工程设计背景

2.1 智能化小区建设

关于智能化小区的概念，建设部住宅产业化办公室曾于1991年提出其定义，我国的智能化小区建设始于上世纪80年代末，目前，由于社会经济等多方面的需求，传统建筑行业也高科技技术的结合等，智能化小区建设处于有史以来发展最繁荣的阶段。此外，国外智能化小区建设开始时间早于我国，各个国家的经典案例都有其值得借鉴的地方（如表1所示），可吸收相关经验，不断促进我国智能化小区建设事业发展。

2.2 智能化小区电气设计

智能化住宅小区电气工程设计过程中，要求设计方案具备合理性、适应性，严格按照智能化住宅小区的实际建设情况进行相应的设计。另外，应将电气工程设计的安全性放在首位，保证电气工程系统运行的安全性，确保工程的运行能够满足人们用电需求的同时，更要保证用电的安全性、可靠性，此外，应做好电气工程设计的升级，根据用户的用电需求进行不断升级，更好地满足用户需求。

3 智能化住宅小区电气工程设计要点

安全合理、运行可靠的电气系统设计是一切智能化管理系统的基础，不管是物业管理系统还是安防系统、智能化集成控制系统，还是各种其他信息服务和管理系统，都需要以电气系统为依托。而智能化小区对各种管理、服务系统的功能要求的不断提高也对传统电气工程设计，如变压器设计、火灾监测系统、照明系统、防雷系统等的设计提出了更高要求。

表1 国外智能化小区发展代表

3.1 强化传统领域设计

3.1.1 变压器设计

现阶段，随着社会经济的发展，居民家庭中的家用电气数量不断增加，小区居民的用电负荷也随之不断增长，用电安全问题也越来越突出。变压器是住宅小区电气工程设计的重中之重，只有在充分考虑远期预留与近期安排的问题、兼顾铁损与铜损、把握实际负荷与计算负荷的关系、保证变压器利用效率的基础上合理安排变压器数量、荷载，才能保证智能化小区电气系统安全可靠运行。

此外，目前市场上变压器的数量种类繁多，购买前应结合工程实际需求合理选择购买的变压器类型，尽量选择节能型变压器参见表2。

最后，在智能变压器设计的过程中，应注重相关防护措施的设计，尤其是在住宅小区应通过有效的隔离保护措施，避免小区人群或小动物等触及到变压器而产生伤亡事件。

3.1.2 火灾监控系统设计

受社会经济发展及种种因素影响，目前城市（尤其大型城市）中，高层建筑层出不穷。同时，智能化小区中电气设计及线缆敷设等比传统小区要复杂的多，再加上用电负荷的增加，这些都对火灾监控系统的设计提出了更高要求。在对智能化住宅小区进行电气工程设计的过程中，应结合智能化住宅小区的具体情况，合理设计火灾监控系统，将智能化火灾监控系统的作用充分发挥出来，保证火灾能够得到快速控制，有效扑灭火灾并降低火灾带来的影响。

火灾监控系统的设计可分为中央控制区域、分片控制区域等，设计目的皆为及时发现并准确定位火灾的发生位置，并针对实际情况对其实施有效的控制措施，有效降低火灾对居民的影响。此外，在火灾监控系统设计的过程中，应充分考虑到监控设备以及系统的运行需求、周边电气设施以及其他设施建设的影响、电气设备的防电磁干扰等问题，保证火灾监控系统的稳定运行。

3.1.3 防雷接地系统设计

防雷接地是每个小区工程设计的必要设计之一，防雷系统设计是否合理直接影响到智能化住宅小区居民的用电安全与居住安全问题。

表2 各型号变压器损耗表

图1 防雷保护设计示意图

传统防雷设计主要以安装基础性的防雷装置为主，其远无法满足智能化小区建设发展的需求。现阶段的智能化住宅小区电气工程设计，与传统设计相比，在防雷设计方面也做了一些改进，结合智能化住宅小区的实际情况等合理选择避雷针及其他避雷装置，构建防雷系统，提升防雷水平。同时，一方面应充分考虑建筑高度的影响，根据实际情况间隔5m～8m设置防雷带，做好地下线的连接，避免建筑的金属构件被雷击而造成一定的破坏，另一方面，根据实际工程需求安装雷击反击装置，保证小区运行的安全性(见图1)。

3.2 倡导绿色节能设计

众所周知，我国是一个能源消耗大国。同时，全国总能耗中，有三至四成来源于建筑能耗。此外，受限于种种原因，我国的能源利用率与发达国家相比较低。目前，国家坚持可持续发展战略并不断致力于绿色建筑、节能建筑的推广，但我国目前的节能建筑占比仍不到一成。

建筑电气节能是建筑节能的要点，在我国民用建筑总电耗中，按电耗从高到低排列依次为：空调→照明→水泵→其他。其中：空调约占40%～50%，照明约占15%～25%，水泵约占10%～15%，剩余为其他。可据此数据针对性进行电气节能设计。

3.2.1 照明系统节能

照明系统是智能化住宅小区设计的重要组成部分，也是智能化住宅小区发展中不可缺少的重要组成部分。传统照明系统设计因不能实时根据实际情况智能操作及受限于管理者水平等原因易出现大量的能源损耗。依照智能化发展理念，对智能化住宅小区进行照明设计，充分考虑系统运行的节能、实用、高效、美观等，不仅有效规避了传统照明设计的弊端，也使住宅小区的舒适度及美观度得到大大提高。例如，照明系统设计可根据房间功能并结合具体的使用场景合理设置照明的亮度、显色指数等，并将一般、重点、装饰与混合照明充分相结合，合理安排照明方式，从而增强照明系统的使用效率并充分降低不必要的能源消耗。此外，照明系统设计时，应重点考虑智能化住宅小区的消防照明、疏散指示灯、应急灯等方面的设计，保证这些照明系统的合理性、有效性、节能性、安全性等。

同时，综合电力消耗技术参数可知，不同类型灯具及启动件在电耗方面差异巨大，因此，在照明设备的选择上应根据不同场合合理选择低能耗灯源及节能型电感镇流器（见表3、图2和图3）。3.2.2 空调等动力系统节能

动力设备（包括风机、水泵、空调、电梯等）为建筑电气的关键组成部分，是居民舒适生活的保障。随着工业化及城镇化的迅猛发展，预计2020年，伴随建筑面积增长，届时仅夏季空调高峰负荷即可达到10个三峡电站（满负荷）。由此可见，动力系统（尤其空调系统）节能设计对智能化小区建设及绿色节能、可持续目标的实现具有重要意义。

在小区动力系统中，应合理选择设备数量、型号及运行方式，避免因上述处理不当造成的系统效率过低，实现系统的高效运行，间接达到节能目的。同时，可根据实际使用场景及运行模式，合理配备变频器。有数据指出，采用变频技术时，空调系统的耗电量可降低约30%～60%。常见变频调速方案及其特性见下表。

3.3 深化智能化系统多功能集成

采取系统集成方式，将安防、信息网络等各子系统资源整合，实现信息共享与系统联动对智能小区的综合管理具有重要意义，未来智能化小区电气设计应着重深化智能化系统集成，提高系统可靠度，深化系统集成与交互运行深度。其重要意义可进一步概括如下：

①智能化的系统集成将各相对分散、独立的分子系统集成于统一界面，并进行信息共享，这样有利于系统集中监测及综合管理。

②集中监测与集中管理后，各分子系统相当于组成了一个复杂的系统，分子系统是这个复杂系统的有机组成部分，可在数据及平台支撑下完成联动，提高了智能化、自动化的管理水平，同时有效提高操作可靠度。

表3 普通型与节能型镇流器损耗

图2 不同类型灯具电力消耗与白炽灯比率

图3 不同类型灯具节能率

表4 变频调速方案比较

③各分子系统集成于同一界面后，同时由于智能操作系统运行可靠度的提高，传统维管人员的数量可适当减少，可进一步降低人员成本。

4 总结

智能化小区是利用现代建筑技术及现代计算机、通信、控制等高新技术，把物业管理、安防、通信等系统集成在一起，并通过通信网络连接物业管理处，为小区住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境。然而，安全合理、运行可靠的电气系统设计是一切智能化管理系统的基础，不管是物业管理系统还是安防系统、智能化集成控制系统，还是各种其他信息服务和管理系统，都需要以电气系统为依托。智能化现代化住宅小区建设工作的不断发展也要求电气工程设计工作提出了更高要求，要求其在传统设计领域（变压器、火灾监测、防雷接地等）在传统设计基础上不断优化、完善，以期在保证居民用电安全的基础上合理配置相关设备与设施，同时要求倡导绿色节能设计、深化智能化系统多功能集成，不断降低能源消耗、提高管理水平及小区的宜居性。