浅析某建筑项目的电气弱电设计

浅析某建筑项目的电气弱电设计

李成刚

新疆锦龙电力集团有限责任公司 新疆奎屯市 833200

摘 要：近几年，国内智能化建筑，智能化小区的兴起引进，带动和促进了建

筑弱电市场的飞速发展。智能消防系统，宽带接入，五类或六类布线，楼宇

设备的控制，安防监控系统等；从产品到系统，从单一代理商到系统集成商，

从国外垄断产品到国内相应产品的推出，充分体现了经济飞速发展，给建筑

弱电市场带来的巨大活力和市场。本文依据笔者2009年完成办公楼项目：

消防，有线电视，电话，综合布线，设备监控和安防系统的弱电设计，谈一

下自己的体会。

关键词：弱电设计；消防；程控交换机；网络交换机；同轴电缆；网络摄像机； 楼宇监控；区域控制器

引言

智能化建筑的弱电设计，无非从安防，信息，楼控三个方面入手；由于弱电部分设计近几年的兴起，不像供电，照明，变配电部分，规范标准和统一，而是随着市场产品的出现而前进发展。各地设计院的图纸要求和图纸深度也不尽一样：

一种也是现在常规的，弱电部分施工图设计由设计院完成（消防部分必须按初步设计，施工图设计报审）另一种是对有经验的开发商，设计任务提出后，提出弱电子系统的实现要求，同时确定系统承包商，招投标配合设计院的弱电设计。

一、工程概况：

工程是某工业开发区的主办公楼项目，建筑面积21301.2平米；地下一层主要为库房和设备用房，地上十层，为办公楼部分，建筑主体高度41M，结构形式为框架剪力墙，属于二类办公建筑，除设备用房，库房，楼梯间无吊顶外，其余房间及走道均有吊顶。

二、消防系统

2.1消防保护对象的分级。

按照消防报警系统的设计规范，本工程属于不超过100米的高层民用建筑，为二类消防保护对象。

2.2 报警区域划分：

本工程分为北，南两部分高层，故按每层分为北，南两个消防区域。

2.3 系统设置

由于工程是二级消防保护对象，应该确定为集中报警系统，但本楼是工业园的控制中心，故确定为控制中心报警系统。设置集中报警控制器一台，区域报警控制器24部，一台专用消防联动控制设备，一台广播机柜。消防联动控制设备应有对消防水泵，防烟排烟风机手动直接控制的装置。

2.4 探测器的选择与设置。

本工程为框架剪力墙结构，探测区域内设置智能感烟探测器，由于大部分区域内有吊顶，一只探测器在面积S ≤80M2区域内的探测半径R≤6.7M，在S＞80M2区域时，R≤5.8M。当部分区域无吊顶时，梁突出顶棚高度小于200MM,不考虑梁的影响；当梁突出顶棚高度200≤H <600MM时，应按下表确定探测器保护梁间区域个数：

当梁顶棚高度H ≥600MM时，被梁隔断的每个梁间区域至少设置一只探测器。

本建筑纵向梁为300X600（宽X 高），两边界横梁300X600，中间横向梁250X450，被梁隔两个区间分别都是18M2，一只探测器可保护两个梁间小区域。

2.4.2 消火栓按钮设置

消火栓按钮安装在室内消火栓箱内。用于现场发送起泵信息的按钮LED灯亮，可显示表明水泵运行状况的信息；钮上共八个四对接线端子，其中接24V电源是：手动直接起泵常开触点和水泵运行状况指示灯；剩下接输入二总线。

消火栓按钮必须上下层之间有直接联接的管线，实现消火栓按钮直接起泵。起泵方式还有，探测器自动控制起泵，消控中心手动直接起泵控制。

2.4.3 手报按钮和声光报警装置。

工程消防控制设置手报按钮和声光报警装置，安装高度分别为1.4M和2.5M，其位置设置公共部分的出入口处，两手报按钮之间位置最大距离不超过30M.

2.4.4 消防专业电话和系统接地

建筑物内水泵房，配电室，通风机房，消防电梯机房等与消防联动机房有关的设备用房和值班室均设置消防专用电话。

消防系统应设置专用接地干线，故在消控室设专用接地装置与总接地装置用25MM2铜芯绝缘导线连接，共用接地电阻不大于1Ω.

2.4.5 消防广播

本工程消防广播与服务性广播共用一套广播系统，广播机柜设置在消控中心内。 安装距离计算：

门厅电梯厅吊顶扬声器安装间距的计算公式

L=(2~2.5)H

式中：L为扬声器安装间距

H为扬声器安装高度

走道内的扬声器安装间距计算公式：

L=(3~3.5)H

主办公楼内2.5M高，故厅内安装距离L=(2~2.5)2.5=2.3X2.5=5.8M

走道内安装距离L=（3~3.5）2.5=3.3X2.5=8.3M

故，主办公楼内布置3W扬声器365只

则广播机柜功放容量 P=K1*K2*∑P0

K1:线路衰耗补偿系数，取1.58

K2：老化系数，一般取1.2~1.4

∑P0：每分路同时广播时最大电功率

P=1.3X1.58X365X3W=2249W<3000W

故广播机柜选择3KW功率放大器。

2.4.6电源：

消防系统设置主电源和备用电源

主电源由变电所双回路供电，末端自动切换

备用电源 采用集中蓄电池供电，即消防系统的CRT显示器，消防通讯设备等采用UPS供电。

最后，注意设计中消防设备防火卷帘门的控制：

1. 自动工作方式：平时卷帘门处于开启状态，有感烟探测器信号时降至1.8米

感温探测器动作时降下。

2. 利用门两侧的就地按钮人工控制

三、电话系统

本工程语音与数据业务分开，地下一层设置电话机房，A,B塔每层设置弱电间，做为垂直干线的配线通道。

3.1工作区

办公部分，每个工作区面积按5M2设计计算，每个工作区设置一组信息点（一个语音点，一个数据点）；

小会议室设置一个信息点（一个语音，一个数据）；

小型洽谈室设置一个信息点；

并考虑部分办公区域精装已确定工位信息点数；

综合计算：语音信息点数：1260个

考虑用户备用余量20%，则装机容量：1.2X1260=1386<1500门

地下一层电话网络机房，选择一台1500门电话程控数字交换机。

考虑混合中继方式，外线按照150门中继设计，并选用ISDN功能交换机，

根据呼入需要预留：分机呼入，直接呼入，和话务接线员呼入方式。

3.2建筑群子系统：由开发区市话网引入4根400对HYA型电话电缆， 至地下一层交接柜。

3.3干线子系统：采用3类100对大对数电缆（每层56个信息点），由金属线槽沿电气弱电竖井至每层弱电间分线箱，IDC卡接式配线模块，分线箱在弱电间内距地0.5M明装。

3.4配线子系统：采用RVS-2X0.5 两对对绞双绞线。

3.5设备间：设置在地下一层，进线间，电话机房，网络机房，共用预留80M2

电话部分有进线电缆交接柜，程控交换机，设备UPS电源等。

3.6弱电间：在建筑物A,B 座各层均设有弱电间，安装楼层配线设备。

3.7配线设备选用：采用3类IDC配线架在分线箱，柜内使用。

3.8布线：

3.8.1 水平布线采用金属线槽，至相应暗装接线箱位置，在穿钢管敷设至弱电插座：墙面暗装插座，地面插座，家具插座。

3.8.2 垂直干线布线：干线大对数电缆沿金属线槽敷设。

3.9系统接地方式及接地电阻要求：

系统采用联合接地方式，其接地电阻值要求≤1Ω

由室外引入的市话电缆，加装浪涌保护器。（SPD）

四、计算机网络系统（即综合布线）

4.1 计算机网络设计包括：

A 局域网基本架构设计

B网络互联设备的设计

C建筑物网络设备间设计

D网络安全及网络管理的设计

4.1．1 局域网的基本架构设计

智能建筑中的计算机网络采用服务器/终端机的Web技术，TCP/IP协议，用网络交换机，使智能建筑物内的局域网接入公共千兆位/万兆位以太网。局域网接入广域以太网有：铜缆接入，光纤接入，无线接入等，本工程用光纤接入以太网。基本架构：

.局域网方案 .

4.1.2网络互联设备的设计：

1.本工程根据工作区面积计算，与装修工位提弱电插座，一共有1260个数据信息点，电话网络共用双孔插座，水平配线采用六类八芯UTP非屏蔽电缆数据线与电话二对双绞线共穿SC20钢管敷设；弱电间采用19英寸标准机柜挂墙，内有两台48端口网络层交换机。

2.竖向干线采用六芯室外多模光纤连接，干线电缆长度应小于300米

3.网络中心：本工程预留机柜空间，设备选型与安装由专业厂家完成。

4.1.3建筑物网络设备间设计：

工程A,B座内均设置2平米弱电间，弱电间内设LEB局部等电位端子箱，用40X4镀锌扁钢与总等电位端子箱连接，共用接地电阻小于1Ω。

电源为专用支路供电，220V/50HZ/10A,插座箱明装 于弱电竖井内。

4.1.4网络安全与网络管理设计

网络安全是指保障网络服务可用性和网络信息完整性；可用防火墙，虚拟专用机，入侵检测，内容过滤和防病毒等功能维护实现。

网络管理：包括网络性能管理，网络安全防护管理，网络节点端口的硬件配置管理，以及网络业务量统计和维护故障管理等。

五、有线电视系统

5.1系统基本模式：

由于是工业园区的核心办公区，采用独立前端系统模式；由前端，干线，支线及用户分配网组成。

5.2 前端：采用光纤和同轴电缆混合网（HFC）组网，电视信号源由市政有线电视网 光纤引入，与预留卫星电视信号，自办节目，经邻频器，混合器后，放大，向干线传输信号。系统采用862HZ邻频前端，满足双向数据传输要求。

系统频率配置如下: 5-1000MHZ上行，下行波段划分表：

5.3 干线支线传输：

本工程采用同轴电缆（SYWV-75-9）将电视信号送至分配网络。

5.4 用户分配组网：

常用的分配方式为：分配—分支；分支—分支 方式

本办公楼办公部分按30M2一个电视插座计算，A,B座每层预留电视分配箱于弱电间，由于是办公建筑根据需要，可由箱内分支器，分支—分支方式，采用SYWV-75-5同轴电缆引出。分支器箱每层1.2米明装，电视插座距地0.3米安装。

六、有线电视监控系统：

6.1，系统概述：

6.1.1 根据甲方要求，电梯轿厢选用超小半球摄像机。一层主要入口选用带云台远距离彩色摄像机，次入口及其它选用彩色半球摄像机，产品初按北京方圆安创选型，组装的镜头设备暂定为SONY产品，镜头焦距6MM，水平清晰度不低于350线。

6.1.2 系统的弱电缆线敷设在弱电竖井内，水平管线敷设在吊顶金属线槽内，本工程每层走道，走廊设置5台彩色摄像机，楼梯前室各一台，共153台彩色摄像机。

6.1.3 由于设备品牌，性能不同，设备型号和具体参数由系统承包方提供。

6.2，系统设计一般规定：

6.2.1 视频监控系统控制方式：

1.直接控制方式：指视频分配器，矩阵切换器等后端控制台，直接控制摄像机的系统组成方式。该监控系统用于没有中间环节，距离近，设备简单，摄像机台数为1~50台的小型系统。

2. 间接控制方式：系统有中间放大环节，特别视频距离传输比较远时，在线路内可以增加视频放大器，增加信号强度，达到远距离传输的目的；但同时视频干扰信号也被放大，导致图像失真，所以在线路内不能串太多放大器，适应中小系统。

3. 数据编码微机控制方式：随着计算机系统的发展和计算机系统的应用普及，电视监控越来越网络化，数字化，适用于摄像机大于50台的大型监控系统。

本工程由于布置台数，摄像机为数据编码微机控制方式产品。

6.2.2 ，网络产品分类：

1.网络摄像机：网络摄像机是可直接接入网络的数字化摄像机（NETWORK CAMERA 或 LAN CAMERA）其内置IP服务器，所以称网络摄像机，又称WEB摄像机。网络摄像机视频格式有：M-JPEG,MPEG-4等不同形式。

2.网络视频服务器：网络视频服务器通过网络实时传输动态图像和音频数据的设备，也称网络视频编码器，将传统的CCTV监控系统中的摄像机模拟信号，和音频信号，转换成可传输的数字信号，通过压缩方式在网络上传输，也可网上浏览，从而使网络中的计算机成为监控终端，不受地域环境的限制。

3.传输：TCP/IP与RS232/RS485协议转换器，无论是以太网（TCP/IP）发送信息到指定的RS232/485端口，还是RS232/RS485端口传送数据到以太网络，皆可由此装置传输，它是串口到以太网的转换器。

4，客户工作站：它是操作和管理的终端，有好的用户界面，通过点击鼠标即可完成操作控制。每个客户工作站可控制整个系统的摄像机，并执行报警、检测，记录控制功能。

5.硬盘录像机（DVR）:采用数字方式记录图像信息，将图像信息记录在硬盘光盘等存储介质上，并具有图像分割，图像处理，云台控制，矩阵控制等功能。

6.2.3 监控系统设计注意事项：

摄像机镜头选择应符合以下规定：

1.摄取固定监视目标，应选择定焦距镜头。

2.摄取远距离监视目标，应选择长焦距镜头。

3.摄取小视距，大视角画面，应选择广角镜头。

摄像机镜头焦距计算公式如下：

f=al/h

其中:f—镜头焦距

H—视场高

W—视场宽

a—像场高

L—镜头与监视目标的距离。

且W与H有如下关系：

W=4/3H

4.监视系统监视器屏幕选择：9~21 英寸

黑白监视器水平清晰度不低于600线

彩色监视器水平清晰度不低于350线。

5.供电：本工程为二类建筑，故视频监控系统负荷为二级负荷，双回路供电，双电源末端互投，并在配电箱内安装浪涌保护器。

6.接地：监控系统采用共用接地系统时，接地电阻值小于1Ω，单独接地不大于4Ω，用铜芯导线与接地母线连接。

七、楼宇自动控制系统

7.1 设计深度：

1.说明楼控系统的系统框图和子系统控制原理图

2.说明各设备的安装定位，线路型号，规格及敷设要求。

3.尽量配合系统承包商了解相应系统情况和要求，审察系统承包方提供的深化设计图纸。

7.2 楼控系统的功能及构成：

7.2.1基本功能：

1.楼控系统自动按人们的要求，调节建筑物内部温度，湿度，空气质量，灯光照度及相关设备运行，建立一个舒适的人工环境。

2.楼控系统时自动控制楼内设备，以节能方式，运行在人们的需求下，大大降低建筑物的能量损耗，建筑节能在30%左右。

3.楼控系统是自动控制系统，自动监控各类设备运行状态，大大提高工作管理效率，实现智能化管理。

7.2.2 基本构成：包括：1.监控主机，打印机等设备

2.通信网络及网络控制器

3.区域控制器（DDC）,及传感器，电动阀门，执行元件等

7.3 系统控制要求：

本工程根据节约业主投入要求，设计时只对空调设备，给排水设备

电梯设备监控，预留照明系统监控，以达到节能，智能化得需求。

7.4 系统工程设置：

7.4.1楼宇自控系统主机房设置于地下一层楼控中心，面积20MM2

竖向各个弱电间为300X100金属线槽至楼控机房。横向与安防系统共

用300X100线槽至每层弱电间。

7.4.2 主要机电设备配置情况：

a.冷源设备：制冷机组3台，冷冻水泵3台，冷却水泵3台，定压补水泵

1台

b.热源设备：由园区热源点引入。

c.风机盘管：共552台。

d.通风设备：地下一层排风机3台，送风机3台，走道排风2台，

卫生间，开水间排风2台。组合式空调器一台。

e.给排水设备：生活给水泵三台（两用一备），生活给水稳压泵一台

地下层潜水排污泵8台。

f．电梯设备：客梯2台

7.4.3 控制要求：

A．空调系统监控：1）新风机组的控制

检测功能：检测风机“开”，或“关”工作状态

测量新风机机口温，湿度，了解新风处理状态

测量新风过滤器两侧压差，了解是否更换过滤器

控制功能：控制启/停风机，控制空气—水，换热器水侧调节阀。

使风机出口温度达到设定值。控制空气加湿器调节阀，使

冬季风机出口的空气相对湿度达到设定值。

保护功能：冬季如果热水供应出现问题，防止机组内温度过低，冻裂空气——水换热器，应自动停风机，同时关闭新风阀门，当

热水恢复供应时，重新启动风机，打开新风阀。

2）风机盘管只做就地控制，不纳入BAS系统

卫生间通风就地手动控制，不纳入BAS系统

B.通风系统监控：1）排风风机的监控

排风风机的启停控制；风机启动后，过滤网建立风压，检测风压，

过滤网更换报警等。

C.冷却水塔的DDC控制：

分站根据时钟控制冷却塔启动和停止；启动，首先打开水阀，然后

开启风机，运行中根据检查水温与设定温度比较决定冷塔的关闭，先关闭

水阀，后关闭风机。

D．给排水系统控制：

1)生活泵启停控制，超高，低水位检测，报警。

2）排水系统控制，污水泵的启停，积水坑高于报警水位时，备用泵自

动启动。

F.电梯的DDC监控：主要监测电梯上行，下行正常运行状态，故障报警，归首，启停状态。

结束语

综上所述,建筑电气弱电设计主要包括:消防系统,电话系统,计算机网络系统,有线电视系统,有线电视监控系统,楼宇自动控制系统等六个主要部分.随着科学技术的不断发展,建筑弱电设计越来越不可或缺,但将这些弱电系统真正投入到各种建筑当中,还需要进一步探索和设计优化. 电气弱电设计,符合时代发展潮流,将来一定能发展的越来越好.

参考文献：

［1］《高层民用建筑设计防火规范（2001年版）》GB50045-95

［2］《火灾报警系统设计规范》GB50116-98

［3］《有线电视系统工程设计规范》

［4］《综合布线系统工程设计与施工》08X101-3

［5］《安全防范系统设计与安装》06SX503

［6］《北京市建筑设计技术细则—电气专业》

［7］《全国民用建筑工程设计技术措施—电气》