高等学校设计管理中电气专业问题浅析

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摘要：电气专业作为建筑工程三大安装专业之一，在高等学校基础设施建设过程中起着重要作用。由于高等学校基建设计管理工作涉及范围广、电气专业强弱电子系统多、教育建筑具有特殊性、项目缺乏顶层设计等因素，致使项目在规划、设计、施工、运营周期内易出现问题。通过对高等学校基建设计管理工作中电气专业常见问题的分类分析，从顶层设计管理角度提出解决措施。

关键词：电气设计；基础设施；高等学校；设计管理

0引言

高等学校基础设施建设工程复杂，周期长，其科研、教学、试验、宿舍等建筑的建设一般具有时间不连续的特点。教育建筑不但要满足常规建筑设计规范与施工验收规范，而且要满足教育建筑等特殊行业建设规范。教育建筑多为人员密集场所，其消防设计、施工要求较其他建筑类型高。电气专业在整个基建周期内规划设计是否合理，是否优化，能否严格按图纸实施，以及是否可安全可靠运行是关系到高等学校长远发展的重要基础保障。由于近年来电气新技术发展迅速，各种国家、行业规范不断修编更新，电气专业强弱电系统不断增多，且与其他专业间的联系愈加密切。这种变化在教育建筑中体现得更明显，一方面迫使高校基建管理工作者不断提高设计管理水平；另一方面也给设计管理工作带来诸多挑战。

1供配电系统存在可优化的空间

根据设计规范及建筑使用功能要求，教育建筑中的供配电系统一般分为高压配电系统、低压配电系统、照明系统、动力控制系统、防雷接地及安全。这些系统构成电气的主要强电系统，也是弱电系统电源的来源和其监控检测保护的对象。

1.1图纸设计过度现象普遍存在

在供配电各子系统设计中，学校使用单位对项目定位不清晰，设计师与校方前期沟通不充分，学校的需求及对建筑使用功能未明确，电气设计师自身能力、水平、经验不足等均会导致图纸过度设计。例如某个单体或局部使用功能不定，设计师为兼顾功能及“通用性”，采取预留或粗略估算的方法设计，常导致资源浪费；设计师在配电级数上为满足规范要求的选择性，常“一刀切”地选择上级配电开关比下级大一级，且多数情况下均选用断路器，从而忽视熔断器和隔离开关在配电系统上下级选择性配合中所具有的优势，这种做法因选择性配合整定复杂从而很难达到预期目标，而且会导致连锁反应，如上级电缆和导线随着开关的增大而不断增大；在最常见电缆和断路器的选择上，有的设计一概选择高分断能力的断路器，有的常选择2P、4P断路器，有的设计断路器额定电流或壳架电流选择过大，有的设计不分建筑性质、负荷等级，均采用高于规范要求等级的电缆，造成学校建设成本增加；有的项目施工图纸平面管线排布不合理，路由未进行优化，不合理地采用树干式、放射式、链式连接方式构成配电系统；有的项目变压器、柴油发电机选择计算过于保守，消防和非消防负荷、安保负荷的重复计算等均为过度设计，最终导致成本增加，资源浪费。

1.2图纸设计深度有待加强

供配电系统图纸深度不完善主要表现在依据设计施工图纸编制的工程量清单中存在清单漏项，清单描述模糊不清、不完整，图纸表达模棱两可，无法指导施工、影响工期等现象。例如采用TN-C-S系统却未明确表达TN-C系统在单体总进线箱柜处如何转换为TN-S系统。施工单位按自身经验实施后，供配电系统一般能正常运行，但埋下故障时因非安全接触电压过高而引起人身触电安全隐患；水泵、风机等电气控制部分注明设备供应商自带控制柜，引用二次原理图或国家标准图集却未明确需要改变的接口，供应商自带控制柜功能经常与设计目标不完全匹配；高低压配电室的设计未进行有效的短路计算，对高低压电器、导体未进行有效的动热稳定性校验，对电缆导线未进行电压降的校验，对接地故障电流未进行有效的灵敏性校验等。2016版《建筑工程设计文件编制深度规定》对施工图的深度做了详细规定，施工图设计应以此为依据，达到规定深度。

1.3专业间配合和图纸变更有待完善

在不考虑建筑、结构专业的情况下，给排水、暖通、电气3个安装专业图纸设计过程中，电气专业因为要接收其他两个专业所提的条件和资料，在项目整个设计周期内属于收尾专业，易出现专业间提资条件不匹配的现象。如缺少风机、水泵配电，缺少消防联动，缺少配电回路等，如果项目设计周期紧，给排水、暖通专业在临近出图前对图纸进行的局部更改很可能无法反馈到电气专业施工图上，这种本应避免的问题就被隐藏在施工交底阶段或施工阶段，很可能将来会造成返工、增加造价、延长工期。除此之外，各专业间的配合还表现在管线综合上，尤其体现在地下车库、地下室、管道井和设备用房进出通道的管网密集处，这些地方是最容易发生管线碰撞的地方。虽然BIM技术能彻底解决这个问题，但由于BIM技术尚处于发展初期，设计人员掌握程度参差不齐，设计费用比传统高、设计周期长等原因，所以目前管网综合还是出施工蓝图前不可或缺的一个重要阶段。专业间的配合欠缺还表现在设计中专业间互提条件不清晰，控制要求不明确，条件打架及在施工中安装顺序颠倒，返工，缺乏统一的施工组织等方面。工程项目的施工周期内不可避免会发生现场签证和图纸变更，施工现场经常出现工期紧张需要设计变更，而设计变更不能及时到位，变更图纸不到位则无法按图施工，从而延误工程进度，如此造成恶性循环。图纸变更不能及时跟进，既有设计人员自身工作繁忙、无暇顾及的原因，也有现场反馈滞后，时间紧，变更工作量大，无法短时间完成的原因，既有审图环节需要时间的原因，又有学校签证、变更、审计、审批等既有制度层面的原因。

2火灾自动报警系统缺乏全局的顶层设计

电气消防系统及其关联系统主要有火灾自动报警系统（集中报警系统、区域报警系统、控制中心报警系统），消防设备电源状态监控系统、防火剩余电流动作报警系统、防火门监控系统。它们之间既有区别又有联系，良好的顶层设计对于整个校园火灾自动报警系统的构建、运行和扩展至关重要。

2.1系统层级和结构设计不合理

在校园消防系统规划设计中，由于校园内各单体建设时间跨度较大，已有校园消防系统基础设施资料不完善，消防安全归口管理单位由于技术、资金等原因对系统维护改造不及时等原因，建筑设计单位常依据规范只针对某个单体进行独立的消防设计，且普遍设计为一套完整的消防系统，即从消防末端设备到消防控制室内主机均为新设备。此外，受早期消防技术发展限制及国家标准和行业规范不断变化的影响，如果已有消防系统更新换代不及时，维护保养不及时，甚至当周边建筑的消防系统处于瘫痪、半瘫痪状态时，新建建筑几乎没有条件与邻近建筑及校园已有建筑进行消防系统的整合设计。除此之外，还经常出现新建各消防控制室内火灾自动报警系统设备与现有消防控制室内设备之间存在兼容性矛盾的情况。其中，国内与国外一些产品之间的矛盾表现明显，部分国外设备不满足国内消防规范对于构建校区级控制中心报警系统的要求。这种以新建单体为独立完整体系的火灾自动报警系统消防控制室数量多，系统臃肿，管理不便，维护困难，浪费人力物力，不利于校园消防系统的健康发展。为充分整合利用学校已有基础设施资源，应合理规划控制新建消防控制室的数量，校园火灾自动报警系统应从顶层进行设计，以校园总体规划为参考，充分整合现有各单体消防控制室的资源，以新建带动改建扩建，逐步将老旧系统并入新建系统，可以通过划片区以“总消防控制室-分消防控制室-联网-总分”的方式逐步构建系统，在实施过程中结合校园总体规划预留扩展空间和兼容接口（如高速通信接口、无线接口、联动中转接口等），逐步建成校区级的控制中心报警系统。

2.2系统使用与维保存在管理矛盾

高等学校消防系统运维人员数量配备有限，多数学校的消防系统由学校保卫处和后勤部门管理，这些部门具有消防专业知识的管理人员数量有限。根据消防法规，消防控制室需由持有建（构）筑物消防员证书的专业人员24h双人值班。在高等学校内，这种要求几乎很难全部做到，尤其是在系统设计不合理、消防控制室分布众多的高校内。常出现无证上岗、一人兼多职、一处管多处的人员配备情况，甚至出现宿管员兼职消防控制室值班人员的情况，也常发生在使用和维护管理中消防专用电源被随意用作他用；消防维护保养单位顾此失彼，存在维保空白区；部分单体报警主机功能缺失或被人为关闭；部分消控室废弃；部分消防控制室被人为用作休息室，消控室内设床铺等；这些现象均违反消防法规，存在严重的消防安全隐患。在人员配备很难满足要求的实际情况下，消防系统的合理规划设计就显得尤为重要。

3弱电系统普遍存在设计空白区

根据设计规范及建筑要求，教育建筑中的弱电系统一般分为信息设施系统（如综合布线系统、有线电视系统、校园公共广播系统、移动通信室内信号覆盖系统等），公共安全系统（入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统等），信息化应用系统，智能化集成系统、机房系统、建筑设备管理系统，其中每个大的系统又分为多个二级子系统。

3.1弱电系统难以一次设计到位

相较强电系统，弱电系统涉及面广，子系统多，专业化程度高，技术更新换代快，产品推陈出新。由于很多弱电系统涉及专利、知识产权等的保护，它们又是弱电专业化企业的核心竞争力，所以导致弱电系统参差不齐，甚至不兼容的情况。除常规的网络、电视、电话等系统外，建设方对于弱电的需求也不一致，尤其是教育建筑，对于弱电的需求更特殊。另外，不少建筑设计院设计师均同时承担强弱电系统的设计，精力与能力有限，弱电难以深化。因此，建筑设计院几乎不可能一次将弱电系统设计到位。现在的建筑工程一般采取二次深化设计的方式来解决此矛盾。各家弱电单位以原弱电设计图纸为基础，二次设计，二次招投标，二次施工，这种做法的优点是能根据具体产品一次设计到位，不足是设计与施工不连续，影响工期，一旦各弱电系统由不同的单位中标实施，在各系统之间的交叉融合与施工分界处，在与原弱电系统的衔接处极易形成空白区，导致问题频出，造成资源浪费，如综合布线机柜可与网络监控机柜合用，信息集成系统需要以整个综合布线系统为基础，多媒体软件和硬件实施单位不一致，甚至产品不匹配、不兼容等导致的各种问题。为尽可能避免可能出现的问题，弱电二次深化设计及招标应尽可能由少数弱电集成单位实施，以便整合利用资源，减少不同系统之间的交叉。此外，强弱电设计界面的划分应更清晰，有条件时尽量将建筑工程强弱电部分交由不同的设计单位设计或由同一单位强弱电不同专业的设计师设计。

3.2教育建筑弱电系统的特殊性

教育建筑弱电系统除含常规建筑的信息设施系统、公共安全系统、机房系统等弱电系统外，还具有信息化应用系统（校园智能卡应用系统、校园物业管理系统、信息设施运行管理系统、专业业务系统等），智能化集成系统（智能化信息平台系统等）。2018年6月出台的GB/T36342—2018《智慧校园总体框架》，对于构建智慧校园的总体架构、实现智慧教学环境、构建智慧教学资源、部署智慧教学管理系统、构建智慧教学服务等做了规定。随着规范的逐步实施，校园弱电系统将更加复杂，更加集成，更加智能。这既对传统建筑设计院及设计师提出更高的要求，又对高等学校弱电的设计管理、招标、造价、工程、运维等管理环节提出更高要求。

4新建、改建单体工程缺乏与校园总体规划的深度融合

高等学校校园总体规划是校园未来几年基建工作的指导文件，具有前瞻性。新建、改建建筑是否与校园总体规划相协调及协调程度直接影响校园总体布局及基础设施的利用效果。

4.1设计管理应始终具有顶层设计的概念

建筑工程以施工蓝图为基础，而设计又是施工蓝图落地的前提。高校基建设计管理工作应始终具有顶层设计意识，应从校园整体电气强弱电系统的架构、分布、现状、发展趋势等方面全面考虑。在优先满足规范的前提下，从校园实际出发严把设计关，保持设计图纸的超前性。如在新建、改建现有单体时为未来建筑预留供配电系统高低压接口、预留系统管路、贯通电缆沟道等，使系统朝着强电简约化、弱电集成化、消防中心化的方向发展，逐步淘汰替换老旧基础设施。通过在建工程逐步改变现有系统的不合理之处，最终达到结构清晰简单，功能布局明确，系统稳定可靠，持续、灵活、可扩展的目标。

4.2严格落实按图施工，完善竣工资料

严格落实蓝图是保证质量的重要措施。由于施工单位的技术水平、业务技能参差不齐，施工单位在电气工程施工时常凭借自主经验“优化更改”图纸，如吊顶内明线敷设，耐火电缆改阻燃电缆，降低开关容量，降低电缆规格，减少火灾探测器数量，更改照明灯具参数，私自拆除漏电保护开关漏电模块等。施工单位缺乏整体把控，缺少全局意识会致使现场施工与设计图纸偏离，轻则导致竣工归档资料不全，影响后期学校运行维护，重则违反规范，影响系统正常运行，甚至埋下安全隐患。高等学校电气系统的顶层设计建立在对学校现状各系统能准确掌握、有准确资料随时可查、基础设施能摸排清楚的基础上，所以竣工归档资料的准确性又是决定其能否实施的重要环节。在单体竣工资料归档环节，不但应要求施工单位准确归档单体施工图，而且应同时归档外网接口实施的现状；不但应归档施工蓝图纸质版，还应同时归档对应电子版。归档资料不建议由专人独立审核实施归档，建议由专业设计管理人员、工程现场管理人员、监理人员等项目多方参与人员共同确认准确无误后实施归档，且在管理部门各科室实时共享。

5结语

高等学校基础设施建设过程中电气系统的规划、设计是否合理与优化，能否严格按图纸实施，以及能否安全、可靠的运行是关系到学生教师生活、学习、科研的大事，是高等学校长远发展的重要基础保障。管理人员应在整个基建设计管理过程中，从全局出发把控设计方案、施工图及工程变更，使学校各电气系统朝着与现状协调、有利于校园总体规划和未来扩展的方向发展。

参考文献：

［1］公安部沈阳消防研究所.火灾自动报警系统设计规范：GB50116—2013［S］.北京：中国计划出版社，2013.

［2］上海现代建筑设计（集团）有限公司.智能建筑设计标准：GB50314—2015［S］.北京：中国计划出版社，2015.

［3］清华大学建筑设计研究院有限公司，同济大学.教育建筑电气设计规范：JGJ310—2013［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

作者:张孟尧 魏宇青 戴煜 单位:西安交通大学规划基建中心