幼儿园电气设计的思考
幼儿园电气设计的思考 【摘要】结合杭州市某幼儿园工程实例，着眼幼儿园电 气设计中的照明灯具选择、厨房电气设计、浪涌保护器选型、 充电桩设计等几个问题，进行深入分析讨论并给出解决方案， 可为同类工程电气设计提供借鉴。【关键词】幼儿园照明；
厨房可燃气体报警；
SCB；
充 电桩设计 1引言 随着我国经济水平的提高和人们对教育重视程度的提 高，学前教育的重要性越来越凸显。规划合理、设施完备的 幼儿园无疑是小朋友接受学前教育的必要条件。论文结合具 体工程实例，论述幼儿园电气设计中的几个要点和疑点问题， 主要包括照明灯具选择、厨房电气设计、电涌保护器选型和 停车位充电桩设计等。
2工程概况 本项目位于杭州市余杭区风景秀丽的径山镇，占地面积 2191m2，建筑面积6335m2（其中地上6186m2，地下149m2）， 地上3层（局部2层），局部地下1层。主体建筑3层，教学区 和办公区相对独立，每层设连廊连通，消防水泵房设置在地 下1层，教学区1层设置厨房和餐饮区。门卫兼消防控制室设 在园区出入口，门卫旁设专门的柴油发电机房作为园区二级 负荷的备用电源。图1是幼儿园总体规划图。
3室内照明目前市场上LED灯具种类繁多，被许多工程广泛采用。
但GB50034―2013《建筑照明设计标准》中认为，“近年来 半导体照明技术快速发展，然而产品尚未成熟，在诸如颜色 一致性、色漂移以及光生物安全等诸多领域还存在争议”， 而且，美国能源部在 EmergySavingsPotentialofSolid-StateLightinginGenera lIlluminationApplications报告中预计，发光二极管需到 2020年才能逐步成为室内照明应用中的主流照明产品之一 [1]。所以，《建筑照明设计标准》并不将发光二极管灯（LED 灯）作为办公室、教室等的推荐使用光源。虽然最新发布实 施的JGJ39―2016《托儿所、幼儿园建筑设计规范》第6.3.1 条条文说明中提出“LED等新型节能光源也可采用”，但正 文中仍表述为：“活动室、寝室、图书室、美工室等幼儿用 房宜采用细管径直管形三基色荧光灯，配用电子镇流器”[2]。
而细管（直径≤26mm）的直管形三基色荧光灯光效高、寿命 长，显色性好[3]，相对于粗管（直径>26mm）荧光灯也更加 节能环保，适合灯具安装高度低于8m的房间，如办公室、教 室、会议室等。根据以上分析，考虑幼儿的眼睛非常稚嫩， 裸管荧光灯具炫光较严重，经与业主沟通协商，教学区和办 公区的主要照明灯具选用T5，28W荧光灯并带透明灯罩。
4厨房电气设计 该幼儿园拥有自己的厨房和餐厅，为小朋友提供了良好 的就餐条件。由于厨房需要进行二次装修，需要合理进行现有设计并对今后施工做出前瞻合理的考虑。根据建设单位提 供的资料，本工程厨房外配备天然气罐来支持厨房的燃气设 备。但随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国居民的 饮食结构已经逐渐发生了变化，西餐或中西结合的新式菜肴 比例逐渐增大，而烤箱、电饼铛、吸油烟机、餐具清洗设备 的用电量很大。故综合以上考虑，结合已有工程实例，厨房 用电量按照350kW/m2预留。在厨房的消防设计中，根据 GB50116―2013《火灾自动报警系统设计规范》，“厨房、 锅炉房、发电机房、烘干车间等场所”不宜安装感烟火灾探 测器[4]，选用点型感温火灾探测器。由于厨房使用天然气， 暖通和动力专业设置了事故风机与可燃气体快速切断阀，故 设置可燃气体报警控制器作消防联动。市场上大部分可燃气 体报警控制器均具有几组无源继电器输出触点，虽然单相小 功率设备（≤3A/220V）可直接与输出端子相连接，但这样 的做法不仅存在潜在风险，而且不利于后续维护及控制器性 能的充分利用，所以，控制器通过1个中间继电器与快速切 断阀连接，燃气快速切断阀常开，紧急时和可燃气体控制器 联动关闭，并保持关闭状态。关闭后不受电源控制，若需再 次开启，只能手动复位，且带反馈信号触点，将动作情况反 馈到可燃气体控制器。可燃气体控制器自带声光报警器和蓄 电池，通过CAN总线与消控室火灾自动报警控制器联网。对 于事故通风，GB50019―2015《工业建筑供暖通风与空气调 节设计规范》和GB50736―2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（以下简称“民暖通规”）在各自的通风章 节均有类似的规定。仅以《民暖通规》为例，第6.3.9条：
可能突然放散大量有害气体或有爆炸危险气体的场所应设 置事故通风；
事故通风应根据放散物的种类，设置相应的检 测报警及控制系统。事故通风的手动控制装置应在室内外便 于操作的地点分别设置[5]。需要指出的是，事故通风不包 括火灾通风，所以不像消防风机那样在火灾时直接参与消防 工作[6]，但是参与消防灭火后的排烟或者灾后通风工作。
事故通风是否需要双电源，目前仍然存在争议。上海地方标 准DGJ08-74―2004《燃气直接型吸收式冷热水机组工程技术 规程》中规定：“事故排风机应采用防爆型，并应由消防电 源供电”；
《全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版） -暖通空调•动力》中针对直燃LiBr制冷机房、锅炉间等设 备用房的通风技术措施中也提出“事故排风机应采用防爆型 并应由消防电源供电”。本工程的最高负荷等级为二级（市 电+柴油发电机），且事故风机用电量很小，仅约0.25kW。
据此，笔者认为，为避免人身遭受伤害并尽量降低爆炸危险 环境的形成条件，事故风机按消防负荷处理，双电源供电， 末端切换。图2是可燃气体报警控制器输出控制模块与燃气 快速切断阀的连接。
5防雷设计及SPD选型 通过防雷计算，幼儿园主楼的预计雷击次数为0.115次 /a，小于0.25次/a，但考虑幼儿园的使用属性及人员密集等特点，符合GB50057―2010《建筑物防雷设计规范》3.0.2-9 “预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他 重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所”的规定 [7]，则按照第二类防雷建筑物进行设计。图3是SPD作用示 意图。在进行防雷设计时，要达到良好的防雷效果，需要综 合采取多种措施。不仅要考虑防直接雷击，还要考虑防雷电 电磁脉冲和地电位反击等，所以，必须进行综合保护才能收 到预期的防雷效果。本文仅阐述电涌保护器和后备保护器的 相关问题。电涌保护器SPD(SurgeProtectiveDevice)有两方 面的作用：泄放雷电流和限制瞬态过电压TOV （TransientOvervoltage）。它的内部元件主要包括气体放 电管、压敏电阻等。重要的选型参数包括：标称放电电流In （SPD通过15次8/20μs波形而不损坏时对应的电流峰值）；
最大放电电流Imax（SPD至少可以通过的1次8/20μs波形的 电流而不损坏时对应的电流峰值）；
最大持续工作电压Uc（可 持续施加在SPD保护模式上的最大交流电压有效值）和电压 保护水平Up（表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，该 值应大于限制电压的最高值）。由于我国电网特别是农村电 网的不稳定性，工频过电压时有发生，所以选择Uc不小于 320V。电压保护水平Up要小于设备绝缘耐冲击电压Uw，才能 使设备得到保护。但是电涌保护器SPD的单独使用也存在明 显的问题：当高能量电涌冲击或线路发生短路/瞬态过电压 时，可能造成SPD短路，进而因过热而导致火灾甚至爆炸，所以，需要在SPD回路前端串联过电流保护电器。以往通行 的做法是串联断路器或熔断器，但它们不能与SPD协调配合。
SCB(SurgeprotecterdeviceCircuitBreaker)后备保护器是 专门配套SPD使用的保护装置，大雷击电流冲击下不分断， SPD发生故障后小工频电流流过迅速分断，从而有效地消除 相关隐患。传统后备保护装置和SCB的比较如表1所示。6充 电桩的设计和预留目前新能源汽车特别是混合动力汽车和 纯电动汽车发展势头良好，杭州市内随处可见的高颜值“西 湖新能源•纯电动巴士”即是很好的证明，但充电桩的设计 尚无统一的国家标准。为此，在停车位的充电桩设计时，根 据《杭州市城市建筑工程机动车停车位配建标准实施细则》 （2015年6月修订）和浙江省工程建设标准DB33/1121―2016 《民用建筑电动汽车充电设施配置与设计规范》表4.2.4.5 “学校建筑电动汽车充电停车位配建指标”，按照10%的比 例配备充电停车位。目前，充电桩产品亦尚无统一标准，但 大体上可分为2类：直流充电桩和交流充电桩。直流充电桩 一般采用三相四线或三相五线制(也有单相三线制)供电，输 出直流，可提供足够的功率，输出的电压和电流调整范围大， 可实现快充的要求，所以通常称为快充桩；
交流充电桩一般 采用单相三线制（也有三相五线制）供电，输出交流，其主 要是为车载充电器提供交流电源，所以，受限车载充电器的 能力，一般功率不是很大，不能很好地实现快速充电，通常 称为慢充桩。直流充电桩和交流充电桩的基本特点及比较见表2。结合本工程实际（共有36个停车位，整个园区配1台 630kV•A变压器）及地方标准DB33/1121―2016参编单位浙 江万马新能源公司的工程实例，为园区预留7kW交流充电桩4 个，60kW直流充电桩1个。交流充电桩可供教师及来访家长 客人使用，直流充电桩满足后续可能购置电动大巴的需求， 供电按照三级负荷考虑，配电箱就近设置在门卫内。图4是 直流充电桩和交流充电桩的基本结构形式图4直流充电桩和 交流充电桩的基本结构形式虽然幼儿园的建筑面积不大、建 筑高度不高，但是在其电气设计方面还是有许多需要注意、 值得思考之处[8]。特别是随着科学技术的发展，有很多新 设施、新技术的应用更值得每位电气设计师去思考，钻研。
相信通过广大设计师的共同努力，一定可以为幼儿教育提供 更加舒适便捷的学习环境。