高等學?；ㄔO(shè)計管理中電氣專業(yè)常見問題分析

張孟堯，魏宇青，戴 煜

（西安交通大學規(guī)劃基建中心，陜西 西安 710054）

0 引言

高等學校基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程復(fù)雜，周期長，其科研、教學、試驗、宿舍等建筑的建設(shè)一般具有時間不連續(xù)的特點。教育建筑不但要滿足常規(guī)建筑設(shè)計規(guī)范與施工驗收規(guī)范，而且要滿足教育建筑等特殊行業(yè)建設(shè)規(guī)范。教育建筑多為人員密集場所，其消防設(shè)計、施工要求較其他建筑類型高。電氣專業(yè)在整個基建周期內(nèi)規(guī)劃設(shè)計是否合理，是否優(yōu)化，能否嚴格按圖紙實施，以及是否可安全可靠運行是關(guān)系到高等學校長遠發(fā)展的重要基礎(chǔ)保障。

由于近年來電氣新技術(shù)發(fā)展迅速，各種國家、行業(yè)規(guī)范不斷修編更新，電氣專業(yè)強弱電系統(tǒng)不斷增多，且與其他專業(yè)間的聯(lián)系愈加密切。這種變化在教育建筑中體現(xiàn)得更明顯，一方面迫使高?；ü芾砉ぷ髡卟粩嗵岣咴O(shè)計管理水平；另一方面也給設(shè)計管理工作帶來諸多挑戰(zhàn)。

1 供配電系統(tǒng)存在可優(yōu)化的空間

根據(jù)設(shè)計規(guī)范及建筑使用功能要求，教育建筑中的供配電系統(tǒng)一般分為高壓配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力控制系統(tǒng)、防雷接地及安全。這些系統(tǒng)構(gòu)成電氣的主要強電系統(tǒng)，也是弱電系統(tǒng)電源的來源和其監(jiān)控檢測保護的對象。

1.1 圖紙設(shè)計過度現(xiàn)象普遍存在

在供配電各子系統(tǒng)設(shè)計中，學校使用單位對項目定位不清晰，設(shè)計師與校方前期溝通不充分，學校的需求及對建筑使用功能未明確，電氣設(shè)計師自身能力、水平、經(jīng)驗不足等均會導(dǎo)致圖紙過度設(shè)計。例如某個單體或局部使用功能不定，設(shè)計師為兼顧功能及“通用性”，采取預(yù)留或粗略估算的方法設(shè)計，常導(dǎo)致資源浪費；設(shè)計師在配電級數(shù)上為滿足規(guī)范要求的選擇性，?！耙坏肚小钡剡x擇上級配電開關(guān)比下級大一級，且多數(shù)情況下均選用斷路器，從而忽視熔斷器和隔離開關(guān)在配電系統(tǒng)上下級選擇性配合中所具有的優(yōu)勢，這種做法因選擇性配合整定復(fù)雜從而很難達到預(yù)期目標，而且會導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，如上級電纜和導(dǎo)線隨著開關(guān)的增大而不斷增大；在最常見電纜和斷路器的選擇上，有的設(shè)計一概選擇高分斷能力的斷路器，有的常選擇2P、4P斷路器，有的設(shè)計斷路器額定電流或殼架電流選擇過大，有的設(shè)計不分建筑性質(zhì)、負荷等級，均采用高于規(guī)范要求等級的電纜，造成學校建設(shè)成本增加；有的項目施工圖紙平面管線排布不合理，路由未進行優(yōu)化，不合理地采用樹干式、放射式、鏈式連接方式構(gòu)成配電系統(tǒng)；有的項目變壓器、柴油發(fā)電機選擇計算過于保守，消防和非消防負荷、安保負荷的重復(fù)計算等均為過度設(shè)計，最終導(dǎo)致成本增加，資源浪費。

1.2 圖紙設(shè)計深度有待加強

供配電系統(tǒng)圖紙深度不完善主要表現(xiàn)在依據(jù)設(shè)計施工圖紙編制的工程量清單中存在清單漏項，清單描述模糊不清、不完整，圖紙表達模棱兩可，無法指導(dǎo)施工、影響工期等現(xiàn)象。例如采用TN-C-S系統(tǒng)卻未明確表達TN-C系統(tǒng)在單體總進線箱柜處如何轉(zhuǎn)換為TN-S系統(tǒng)。施工單位按自身經(jīng)驗實施后，供配電系統(tǒng)一般能正常運行，但埋下故障時因非安全接觸電壓過高而引起人身觸電安全隱患；水泵、風機等電氣控制部分注明設(shè)備供應(yīng)商自帶控制柜，引用二次原理圖或國家標準圖集卻未明確需要改變的接口，供應(yīng)商自帶控制柜功能經(jīng)常與設(shè)計目標不完全匹配；高低壓配電室的設(shè)計未進行有效的短路計算，對高低壓電器、導(dǎo)體未進行有效的動熱穩(wěn)定性校驗，對電纜導(dǎo)線未進行電壓降的校驗，對接地故障電流未進行有效的靈敏性校驗等。2016版《建筑工程設(shè)計文件編制深度規(guī)定》對施工圖的深度做了詳細規(guī)定，施工圖設(shè)計應(yīng)以此為依據(jù)，達到規(guī)定深度。

1.3 專業(yè)間配合和圖紙變更有待完善

在不考慮建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的情況下，給排水、暖通、電氣3個安裝專業(yè)圖紙設(shè)計過程中，電氣專業(yè)因為要接收其他兩個專業(yè)所提的條件和資料，在項目整個設(shè)計周期內(nèi)屬于收尾專業(yè)，易出現(xiàn)專業(yè)間提資條件不匹配的現(xiàn)象。如缺少風機、水泵配電，缺少消防聯(lián)動，缺少配電回路等，如果項目設(shè)計周期緊，給排水、暖通專業(yè)在臨近出圖前對圖紙進行的局部更改很可能無法反饋到電氣專業(yè)施工圖上，這種本應(yīng)避免的問題就被隱藏在施工交底階段或施工階段，很可能將來會造成返工、增加造價、延長工期。

除此之外，各專業(yè)間的配合還表現(xiàn)在管線綜合上，尤其體現(xiàn)在地下車庫、地下室、管道井和設(shè)備用房進出通道的管網(wǎng)密集處，這些地方是最容易發(fā)生管線碰撞的地方。雖然BIM技術(shù)能徹底解決這個問題，但由于BIM技術(shù)尚處于發(fā)展初期，設(shè)計人員掌握程度參差不齊，設(shè)計費用比傳統(tǒng)高、設(shè)計周期長等原因，所以目前管網(wǎng)綜合還是出施工藍圖前不可或缺的一個重要階段。專業(yè)間的配合欠缺還表現(xiàn)在設(shè)計中專業(yè)間互提條件不清晰，控制要求不明確，條件打架及在施工中安裝順序顛倒，返工，缺乏統(tǒng)一的施工組織等方面。

工程項目的施工周期內(nèi)不可避免會發(fā)生現(xiàn)場簽證和圖紙變更，施工現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)工期緊張需要設(shè)計變更，而設(shè)計變更不能及時到位，變更圖紙不到位則無法按圖施工，從而延誤工程進度，如此造成惡性循環(huán)。圖紙變更不能及時跟進，既有設(shè)計人員自身工作繁忙、無暇顧及的原因，也有現(xiàn)場反饋滯后，時間緊，變更工作量大，無法短時間完成的原因，既有審圖環(huán)節(jié)需要時間的原因，又有學校簽證、變更、審計、審批等既有制度層面的原因。

2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)缺乏全局的頂層設(shè)計

電氣消防系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)系統(tǒng)主要有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（集中報警系統(tǒng)、區(qū)域報警系統(tǒng)、控制中心報警系統(tǒng)），消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、防火剩余電流動作報警系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)。它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系，良好的頂層設(shè)計對于整個校園火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的構(gòu)建、運行和擴展至關(guān)重要。

2.1 系統(tǒng)層級和結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

在校園消防系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，由于校園內(nèi)各單體建設(shè)時間跨度較大，已有校園消防系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施資料不完善，消防安全歸口管理單位由于技術(shù)、資金等原因?qū)ο到y(tǒng)維護改造不及時等原因，建筑設(shè)計單位常依據(jù)規(guī)范只針對某個單體進行獨立的消防設(shè)計，且普遍設(shè)計為一套完整的消防系統(tǒng)，即從消防末端設(shè)備到消防控制室內(nèi)主機均為新設(shè)備。

此外，受早期消防技術(shù)發(fā)展限制及國家標準和行業(yè)規(guī)范不斷變化的影響，如果已有消防系統(tǒng)更新?lián)Q代不及時，維護保養(yǎng)不及時，甚至當周邊建筑的消防系統(tǒng)處于癱瘓、半癱瘓狀態(tài)時，新建建筑幾乎沒有條件與鄰近建筑及校園已有建筑進行消防系統(tǒng)的整合設(shè)計。除此之外，還經(jīng)常出現(xiàn)新建各消防控制室內(nèi)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)有消防控制室內(nèi)設(shè)備之間存在兼容性矛盾的情況。其中，國內(nèi)與國外一些產(chǎn)品之間的矛盾表現(xiàn)明顯，部分國外設(shè)備不滿足國內(nèi)消防規(guī)范對于構(gòu)建校區(qū)級控制中心報警系統(tǒng)的要求。

這種以新建單體為獨立完整體系的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)消防控制室數(shù)量多，系統(tǒng)臃腫，管理不便，維護困難，浪費人力物力，不利于校園消防系統(tǒng)的健康發(fā)展。為充分整合利用學校已有基礎(chǔ)設(shè)施資源，應(yīng)合理規(guī)劃控制新建消防控制室的數(shù)量，校園火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)從頂層進行設(shè)計，以校園總體規(guī)劃為參考，充分整合現(xiàn)有各單體消防控制室的資源，以新建帶動改建擴建，逐步將老舊系統(tǒng)并入新建系統(tǒng)，可以通過劃片區(qū)以“總消防控制室-分消防控制室-聯(lián)網(wǎng)-總分”的方式逐步構(gòu)建系統(tǒng)，在實施過程中結(jié)合校園總體規(guī)劃預(yù)留擴展空間和兼容接口（如高速通信接口、無線接口、聯(lián)動中轉(zhuǎn)接口等），逐步建成校區(qū)級的控制中心報警系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)使用與維保存在管理矛盾

高等學校消防系統(tǒng)運維人員數(shù)量配備有限，多數(shù)學校的消防系統(tǒng)由學校保衛(wèi)處和后勤部門管理，這些部門具有消防專業(yè)知識的管理人員數(shù)量有限。根據(jù)消防法規(guī)，消防控制室需由持有建（構(gòu)）筑物消防員證書的專業(yè)人員24h雙人值班。在高等學校內(nèi)，這種要求幾乎很難全部做到，尤其是在系統(tǒng)設(shè)計不合理、消防控制室分布眾多的高校內(nèi)。常出現(xiàn)無證上崗、一人兼多職、一處管多處的人員配備情況，甚至出現(xiàn)宿管員兼職消防控制室值班人員的情況，也常發(fā)生在使用和維護管理中消防專用電源被隨意用作他用；消防維護保養(yǎng)單位顧此失彼，存在維?？瞻讌^(qū)；部分單體報警主機功能缺失或被人為關(guān)閉；部分消控室廢棄；部分消防控制室被人為用作休息室，消控室內(nèi)設(shè)床鋪等；這些現(xiàn)象均違反消防法規(guī)，存在嚴重的消防安全隱患。在人員配備很難滿足要求的實際情況下，消防系統(tǒng)的合理規(guī)劃設(shè)計就顯得尤為重要。

3 弱電系統(tǒng)普遍存在設(shè)計空白區(qū)

根據(jù)設(shè)計規(guī)范及建筑要求，教育建筑中的弱電系統(tǒng)一般分為信息設(shè)施系統(tǒng)（如綜合布線系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、校園公共廣播系統(tǒng)、移動通信室內(nèi)信號覆蓋系統(tǒng)等），公共安全系統(tǒng)（入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)等），信息化應(yīng)用系統(tǒng)，智能化集成系統(tǒng)、機房系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)，其中每個大的系統(tǒng)又分為多個二級子系統(tǒng)。

3.1 弱電系統(tǒng)難以一次設(shè)計到位

相較強電系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)涉及面廣，子系統(tǒng)多，專業(yè)化程度高，技術(shù)更新?lián)Q代快，產(chǎn)品推陳出新。由于很多弱電系統(tǒng)涉及專利、知識產(chǎn)權(quán)等的保護，它們又是弱電專業(yè)化企業(yè)的核心競爭力，所以導(dǎo)致弱電系統(tǒng)參差不齊，甚至不兼容的情況。除常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)、電視、電話等系統(tǒng)外，建設(shè)方對于弱電的需求也不一致，尤其是教育建筑，對于弱電的需求更特殊。另外，不少建筑設(shè)計院設(shè)計師均同時承擔強弱電系統(tǒng)的設(shè)計，精力與能力有限，弱電難以深化。因此，建筑設(shè)計院幾乎不可能一次將弱電系統(tǒng)設(shè)計到位。

現(xiàn)在的建筑工程一般采取二次深化設(shè)計的方式來解決此矛盾。各家弱電單位以原弱電設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)，二次設(shè)計，二次招投標，二次施工，這種做法的優(yōu)點是能根據(jù)具體產(chǎn)品一次設(shè)計到位，不足是設(shè)計與施工不連續(xù)，影響工期，一旦各弱電系統(tǒng)由不同的單位中標實施，在各系統(tǒng)之間的交叉融合與施工分界處，在與原弱電系統(tǒng)的銜接處極易形成空白區(qū)，導(dǎo)致問題頻出，造成資源浪費，如綜合布線機柜可與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控機柜合用，信息集成系統(tǒng)需要以整個綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，多媒體軟件和硬件實施單位不一致，甚至產(chǎn)品不匹配、不兼容等導(dǎo)致的各種問題。為盡可能避免可能出現(xiàn)的問題，弱電二次深化設(shè)計及招標應(yīng)盡可能由少數(shù)弱電集成單位實施，以便整合利用資源，減少不同系統(tǒng)之間的交叉。此外，強弱電設(shè)計界面的劃分應(yīng)更清晰，有條件時盡量將建筑工程強弱電部分交由不同的設(shè)計單位設(shè)計或由同一單位強弱電不同專業(yè)的設(shè)計師設(shè)計。

3.2 教育建筑弱電系統(tǒng)的特殊性

教育建筑弱電系統(tǒng)除含常規(guī)建筑的信息設(shè)施系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、機房系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)外，還具有信息化應(yīng)用系統(tǒng)（校園智能卡應(yīng)用系統(tǒng)、校園物業(yè)管理系統(tǒng)、信息設(shè)施運行管理系統(tǒng)、專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)等），智能化集成系統(tǒng)（智能化信息平臺系統(tǒng)等）。2018年6月出臺的GB/T 36342—2018《智慧校園總體框架》，對于構(gòu)建智慧校園的總體架構(gòu)、實現(xiàn)智慧教學環(huán)境、構(gòu)建智慧教學資源、部署智慧教學管理系統(tǒng)、構(gòu)建智慧教學服務(wù)等做了規(guī)定。隨著規(guī)范的逐步實施，校園弱電系統(tǒng)將更加復(fù)雜，更加集成，更加智能。這既對傳統(tǒng)建筑設(shè)計院及設(shè)計師提出更高的要求，又對高等學校弱電的設(shè)計管理、招標、造價、工程、運維等管理環(huán)節(jié)提出更高要求。

4 新建、改建單體工程缺乏與校園總體規(guī)劃的深度融合

高等學校校園總體規(guī)劃是校園未來幾年基建工作的指導(dǎo)文件，具有前瞻性。新建、改建建筑是否與校園總體規(guī)劃相協(xié)調(diào)及協(xié)調(diào)程度直接影響校園總體布局及基礎(chǔ)設(shè)施的利用效果。

4.1 設(shè)計管理應(yīng)始終具有頂層設(shè)計的概念

建筑工程以施工藍圖為基礎(chǔ)，而設(shè)計又是施工藍圖落地的前提。高?；ㄔO(shè)計管理工作應(yīng)始終具有頂層設(shè)計意識，應(yīng)從校園整體電氣強弱電系統(tǒng)的架構(gòu)、分布、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢等方面全面考慮。在優(yōu)先滿足規(guī)范的前提下，從校園實際出發(fā)嚴把設(shè)計關(guān)，保持設(shè)計圖紙的超前性。如在新建、改建現(xiàn)有單體時為未來建筑預(yù)留供配電系統(tǒng)高低壓接口、預(yù)留系統(tǒng)管路、貫通電纜溝道等，使系統(tǒng)朝著強電簡約化、弱電集成化、消防中心化的方向發(fā)展，逐步淘汰替換老舊基礎(chǔ)設(shè)施。通過在建工程逐步改變現(xiàn)有系統(tǒng)的不合理之處，最終達到結(jié)構(gòu)清晰簡單，功能布局明確，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，持續(xù)、靈活、可擴展的目標。

4.2 嚴格落實按圖施工，完善竣工資料

嚴格落實藍圖是保證質(zhì)量的重要措施。由于施工單位的技術(shù)水平、業(yè)務(wù)技能參差不齊，施工單位在電氣工程施工時常憑借自主經(jīng)驗“優(yōu)化更改”圖紙，如吊頂內(nèi)明線敷設(shè)，耐火電纜改阻燃電纜，降低開關(guān)容量，降低電纜規(guī)格，減少火災(zāi)探測器數(shù)量，更改照明燈具參數(shù)，私自拆除漏電保護開關(guān)漏電模塊等。施工單位缺乏整體把控，缺少全局意識會致使現(xiàn)場施工與設(shè)計圖紙偏離，輕則導(dǎo)致竣工歸檔資料不全，影響后期學校運行維護，重則違反規(guī)范，影響系統(tǒng)正常運行，甚至埋下安全隱患。

高等學校電氣系統(tǒng)的頂層設(shè)計建立在對學?，F(xiàn)狀各系統(tǒng)能準確掌握、有準確資料隨時可查、基礎(chǔ)設(shè)施能摸排清楚的基礎(chǔ)上，所以竣工歸檔資料的準確性又是決定其能否實施的重要環(huán)節(jié)。在單體竣工資料歸檔環(huán)節(jié)，不但應(yīng)要求施工單位準確歸檔單體施工圖，而且應(yīng)同時歸檔外網(wǎng)接口實施的現(xiàn)狀；不但應(yīng)歸檔施工藍圖紙質(zhì)版，還應(yīng)同時歸檔對應(yīng)電子版。歸檔資料不建議由專人獨立審核實施歸檔，建議由專業(yè)設(shè)計管理人員、工程現(xiàn)場管理人員、監(jiān)理人員等項目多方參與人員共同確認準確無誤后實施歸檔，且在管理部門各科室實時共享。

5 結(jié)語

高等學?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中電氣系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計是否合理與優(yōu)化，能否嚴格按圖紙實施，以及能否安全、可靠的運行是關(guān)系到學生教師生活、學習、科研的大事，是高等學校長遠發(fā)展的重要基礎(chǔ)保障。管理人員應(yīng)在整個基建設(shè)計管理過程中，從全局出發(fā)把控設(shè)計方案、施工圖及工程變更，使學校各電氣系統(tǒng)朝著與現(xiàn)狀協(xié)調(diào)、有利于校園總體規(guī)劃和未來擴展的方向發(fā)展。