摘要：文章針對智能大廈內各弱電子系統設計安裝時(shí)缺乏統一性造成的線(xiàn)路擁擠、信號互相干擾、運行可靠性差等問(wèn)題進(jìn)行了分析，著(zhù)重討論了電源及交直流隔離、接地和信號線(xiàn)防擾等問(wèn)題，進(jìn)而提出弱電機房綜合化配電設計參考模式及其組合式可移動(dòng)防擾，機柜的設計構想。

　　關(guān)鍵詞：智能大廈 樓宇 控制自動(dòng)化 綜合化 配電模式 防擾機柜 模數化 電源 插座

　　近年來(lái)，建筑智能化技術(shù)發(fā)展很快，尤其是網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)�，F在很多高層建筑競相引進(jìn)各種弱電集成系統以提高大廈智能化管理水平，實(shí)現建筑設備管理自動(dòng)化（BA），通訊自動(dòng)化（CA），辦公自動(dòng)化（0A）。這是現代高層建筑發(fā)展的趨勢，但在目前的操作實(shí)現過(guò)程中，還存在許多問(wèn)題有待于完善和解決。比如：現在許多高層建筑中，各弱電子系統的核心一機房配電及布線(xiàn)的設計和施工就存在許多問(wèn)題：最新國標圖集《智能建筑弱電工程設計施工圖集》（圖集號97X700）和《建筑電氣安裝工程圖集》（第4集）等，除了對消防、保安監控、電話(huà)站房、電子設備間等的配電和布線(xiàn)作了較詳細的標準做法闡述外，對其它諸如計算機機房、樓控設備機房和閉路電視機房等的配電和布線(xiàn)標準做法闡述不盡詳細和全面，部分做法描述過(guò)于模糊。近幾年出版的一些智能建筑設計技術(shù)手冊（如華東建筑設計研究院，東北建筑設計研究院等編寫(xiě)的）和建筑弱電設計工程技術(shù)手冊（如劉國林、梁華、陳一才等編著(zhù)的）等也均未對這一問(wèn)題作詳細和深入的探討。

　　現行的《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T16一92）對這一問(wèn)題的規定也不夠詳細和明確。所以，現在大多數建筑設計院、專(zhuān)業(yè)弱電設計安裝公司對弱電機房的設計都較為粗略，出圖大多類(lèi)似原理模式圖而不是施工圖。目前具備強、弱電各系統安裝技術(shù)水平和能力的施工安裝公司非常少，而且由一家電氣安裝公司承接智能大廈的所有強、弱電設備系統安裝是不可能也不現實(shí)的。即便是弱電系統集成也不可能由任何一家安裝公司單獨完成，因為弱電設備種類(lèi)很多，各產(chǎn)品安裝公司都有各自的產(chǎn)品優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，智能大廈建設方在綜合考慮質(zhì)量、價(jià)格和售后服務(wù)等因素后必然將弱電系統集成工程按系統功能劃分，分成若干弱電子系統項目：大的弱電安裝公司可承包整個(gè)樓宇控制自動(dòng)化系統工程項目，如：美國Honeywell（霍尼威爾）Johnson（江森），英國Satchwell（薩切維爾）等在中國的代理安裝公司；小的弱電安裝公司可承包到閉路電視監控，電子防盜等項目，這樣的安裝公司舉不勝舉。這樣就造成了在實(shí)際智能大廈弱電系統集成過(guò)程中，強電安裝公司、各弱電子系統安裝公司各行其責，相對獨立地進(jìn)行設備和管線(xiàn)安裝的現狀，而各設備系統之間因缺乏技術(shù)安全規范約束，相互配合、協(xié)調做得不好（有關(guān)建管監督部門(mén)因此管理不力）。所以筆者參觀(guān)和調研的一些智能大廈的弱電設備機房幾乎無(wú)一例外地存在著(zhù)：不同電壓等級、頻率的信號線(xiàn)在機房?jì)冉徊媾挪己驮谠O備背面接口處相互穿繞，電源配置不合理，電氣火災、漏電和信號相互干擾等隱患；系統運行可靠性差，機房設備維護和管理不便等問(wèn)題。

　　為此，筆者提出了智能大廈弱電機房的綜合化配電和布線(xiàn)模式問(wèn)題。智能大廈弱電機房按性質(zhì)和功能大致可分為：計算機機房、樓控設備管理機房、程控交換機房、消防報警和控制機房、閉路電視機房和保安監控機房等�？紤]到上述各弱電機房基本上都有計算機設備，本文著(zhù)重對有計算機設備的機房進(jìn)行探討，以供同行及專(zhuān)家參考。

　　1、電源

　　弱電機房設備屬于一級負荷，應采用兩條專(zhuān)用干線(xiàn)尋|進(jìn)兩路獨立電源在末端互技。對用電容量較小的可就近從一級照明負荷干線(xiàn)弓|進(jìn)電源，當電源故障率高時(shí)，可考慮在機房附近設置自備發(fā)電機或增加蓄電池容量。計算機設備對電源要求質(zhì)量較高，不僅要求采用不間斷供電系統，而且要求電源電壓波動(dòng)在±10%以?xún)炔拍苷�常工作。一些網(wǎng)絡(luò )數據傳輸設備甚至要求電源電壓波動(dòng)在±5%以?xún)�。而智能大廈弱電系統集成過(guò)程一般處于大廈竣工精裝修階段，各類(lèi)建筑設備使用頻繁，電源電壓很難滿(mǎn)足上述要求。智能大廈技人使用后，在上下班時(shí)間段內，供電系統電源電壓也經(jīng)常超出土10%波動(dòng)范圍。大量實(shí)測資料可以說(shuō)明這一點(diǎn)。所以，在設計選取不間斷供電電源（UPS）時(shí)：

　�。�1）應使其輸出功率大于用電設備額定功率之和的1.3～1.5倍，額定放電時(shí)間應為10～30分鐘。

　�。�2）應滿(mǎn)足抗電壓波動(dòng)指標，否則應在UPS電源前設置電源穩壓器。

　�。�3）用電設備中整流器負荷較大時(shí)，在UPS電源前配電回路上設置諧波吸收器來(lái)吸收高次諧波，使輸出電壓，總波形的失真度不超過(guò)5%（單相輸出允許10％），電網(wǎng)質(zhì)量較差的地區應在UPS電源裝置前設置頻率偏差保護器。

　�。�4）根據用電設備對供電可靠性和連續性的要求，選取UPS電源工作方式：?jiǎn)我皇�、并�?lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式。其旁路電源應滿(mǎn)足負荷容量和特性要求。旁路上設置濾波器，自備發(fā)電機不作旁路電源直供負荷。

　　設計單位和施工安裝公司必須像設計安裝配電房時(shí)充分了解掌握供電對象和環(huán)境資料一樣充分搜集弱電機房設備和系統資料才能做好電源設計和布置，從而合理滿(mǎn)足弱電機房用電需要。弱電機房應設單獨電源管理間，用防火墻與弱電設備隔離，避免電源管理間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災等事故傳播到弱電設備機房?jì)�。弱電設備機房與電源管理間設單扇朝電源管理間方向開(kāi)啟的連通門(mén)，可考慮在弱電設備機房與電源管理間之間設置玻璃觀(guān)察視窗。電源管理間應做水泥地面，為防潮防濕可砌0.3～0.5m高水泥平臺擱置UPS電源。對于發(fā)送和接收數據信號任務(wù)繁重，網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器較多的計算機機房和樓控設備管理機房，應考慮選取智能UPS電源，要求其將因主電源故障、自身充電故障或其它原因等使其蓄電能力不足，不能正常供電這一情況發(fā)送給上述機房系統監控主機，系統監控主機應具備相應硬件接口和電源監控處理軟件，對系統內各數據處理機和服務(wù)器等進(jìn)行順序設置，強制存儲各自當前數據信息、備份文件、進(jìn)入睡眠狀態(tài)和執行關(guān)機操作等，避免數據傳送紊亂和計算機控制系統誤操作等。智能UPS電源故障排除、恢復供電后，應發(fā)送信號給系統監控主機，使其重新啟動(dòng)，由它激活和重啟系統各數據處理機和服務(wù)器等動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)工作設備。

　　2、接地

　　弱電機房電氣接地有三種：（1）直流地（包括邏輯量及模擬量信號系統的接地）（2）交流工作地（3）安全保護地。以上三種接地的接地電阻值均要求不大于4Ω對于智能大廈，可靠而又經(jīng)濟可行的接地方法是采用共同接地方式，和防雷接地共用一組接地裝置，采用TN一S接地系統。交流工作地和安全保護地分別取自電源供電線(xiàn)上的N線(xiàn)和PE線(xiàn)。智能大廈統一接地體的電阻一般都小于1Ω，筆者考察和調研過(guò)北京、上海、重慶、深圳和海南的一些高層建筑項目，它們的統一接地電阻大都為0.2～0.5Ω，某些高層建筑個(gè)別測試點(diǎn)接地電阻值最大不過(guò)0.8Ω。當然，統一接地電阻不應大于1Ω的要求是一個(gè)最低限值，在具體工程中應越小越好，如達不到要求應增加接地體數量或采取人工降阻措施來(lái)滿(mǎn)足實(shí)測要求（宜選用高效率且對接地體無(wú)較大腐蝕的降阻劑）。這里略作強調的是：引進(jìn)弱電機房UPS電源管理間的兩路電源時(shí)，主電源采用三相五芯（3L+N+PE）絕緣防火電纜，備用電源采用蘭相四芯（3L+N）絕緣防火電纜。用主電源電纜PE線(xiàn)在電源管理問(wèn)互投切換箱內作輔助等電位接地端子排。需要做直流地的弱電機房（如程控交換機房和計算機網(wǎng)絡(luò )設備機房等）應鄰設于計算機機房，電源交流工作地和安全保護地取自計算機機房電源管理間，單獨從大廈變配電房總等電位接地母排尋|上兩根截面積不小于16mm²的絕緣防火電纜（如：?jiǎn)涡?6mm²、三芯6mm²和四芯4mm2等），在有直流接地的弱電機房設專(zhuān)用金屬接線(xiàn)箱匯接它們，做直流接地端子排供直流地設備端接使用。大廈變配電房總等電位接地母排應設避雷器、放電間隙或浪涌電壓抑止器等保護裝置，以防雷擊時(shí)接地裝置電位升高，通過(guò)接地線(xiàn)反擊電氣設備，引起直流地電位較大波動(dòng)而導致電子設備工作失常。

　　弱電機房?jì)确漓o電活動(dòng)地板距地面0.3m高。沿機房四邊墻線(xiàn)用20x4mm扁鋼或中6mm鋼筋將活動(dòng)地板金屬支撐管腳做多點(diǎn)重復接地焊接，在近電源管理間一側用6mm²以上的銅芯絕緣線(xiàn)穿鋼管或PVC管接人電源管理間內的輔助等電位接地母排，使弱電機房地板面既成為安全可靠的等電位平面，又屏蔽保護了地板下各種信號線(xiàn)路免受電磁干擾，還隔離了地板上、下不同電壓和頻率信號線(xiàn)路間的相互干擾。

　　3、配電和布線(xiàn)

　　弱電機房電源管理間電源進(jìn)線(xiàn)注意采取防雷擊措施，不宜使用鎧裝電纜，否則將電纜的金屬外皮與接地裝置連接。從大廈外引入的鎧裝信號電纜和屏蔽信號線(xiàn)進(jìn)入弱電機房前應注意采取防雷擊措施，避免沿建筑外墻或靠近防雷引下線(xiàn)敷設，以免遭受雷擊，以及避免在雷擊建筑物時(shí)，受到防雷裝置引來(lái)的高頻電磁干擾。上述線(xiàn)纜進(jìn)入弱電機房后，應設金屬接線(xiàn)箱（盒）在其內將線(xiàn)纜金屬（屏蔽）外皮接連避雷器或浪涌電壓抑止器，然后與弱電機房輔助等電位接地母排用截面積不小于6mm²銅芯絕緣線(xiàn)連通，穿鋼管保護敷設。這樣做還可以抑制上述線(xiàn)纜在傳輸路途上接收到的其它鄰近干擾源產(chǎn)生的高頻電磁干擾信號，從而有效可靠地保證信號傳輸的質(zhì)量。從弱電機房弓|出的信號線(xiàn)路應用金屬線(xiàn)槽沿墻并在吊頂內敷設，避免與其它電氣管路平行緊貼敷設。盡量避開(kāi)空調、消防、暖氣和給排水等管道，與它們的間距大于0.3m.

　　弱電機房UPS電源出線(xiàn)接設金屬配電箱，底邊距地1.4m暗裝，若有困難亦可掛墻明裝，根據弱電機房?jì)仍O備負荷容量和分布情況分設單、三相回路，用小型真空斷路器如C45N、DZ47等線(xiàn)路保護開(kāi)關(guān)，箱內設置輔助等電位接地母排。對于蘭相輸出的負荷不平衡度，最大一相和最小一相負載的基波均方根電流之差，不應超過(guò)UPS電源額定電流的25%，而且最大線(xiàn)電流不超過(guò)額定值。弱電機房照明負荷和空調負荷不由UPS電源供電，應由電源、管理間互投切換箱設置照明供電回路和額定功率，總和小于2kW的風(fēng)機盤(pán)管或分體空調機配電回路供電。在機房出入口附近墻面方便位置暗裝照明開(kāi)關(guān)箱或開(kāi)關(guān)面板，空調插座設置在機房活動(dòng)吊頂內墻面上或距地1.8m的墻面上，額定功率總和大于2kW的空調負荷應由弱電機房所在樓層附近的動(dòng)力或照明配電箱配電，照明負荷和空調負荷線(xiàn)路均沿吊頂內或墻面敷設，避免在弱電機房?jì)然顒?dòng)地板下穿越。另由該互技切換箱配置電源管理間內的單相檢修電源回路，在電源管理間各墻面距地0.3m設置檢修電源插座，禁止使用2kW以上大功率電感性電動(dòng)工具，確需使用這類(lèi)工具以及三相檢修設備，應使用施工移動(dòng)式配電盤(pán)從弱電機房所在樓層附近的動(dòng)力或照明配電箱接取電源。弱電機房設備桌、機柜和配線(xiàn)架三種方式布置。

　　這里以電源管理間在機房右側為例，其它情況可類(lèi)似處理。如圖2所示，從UPS電源配電箱尋|出的配電線(xiàn)路穿薄皮鋼管或阻燃PVC管從弱電機房活動(dòng)地板下敷設至各排設備桌、機柜和配線(xiàn)架的背面，從帶穿線(xiàn)孔的活動(dòng)地板（可選購或定制這類(lèi)活動(dòng)地板，穿線(xiàn)孔一般為φ20～φ32mm）引上穿管保護接進(jìn)金屬導軌式插座線(xiàn)槽、機柜或配線(xiàn)架。金屬導軌式插座線(xiàn)槽用螺栓固定安裝在設備桌背面距活動(dòng)地板0.1～0.3m為宜。一般電源插接件設備自帶電源線(xiàn)為1.0～2.0m，而設備桌高度一般在1.0m以下，完全可滿(mǎn)足電源插接距離要求，這里需作說(shuō)明的是設備桌上設備一般為單相負荷J若有三相設備應為落地擺放，設專(zhuān)線(xiàn)回路用地面插座盒（接線(xiàn)盒）配電。金屬導軌式插座線(xiàn)槽內卡裝模數化電源插座，未卡裝插座部位用金屬蓋板（每塊0.2m長(cháng)為宜）卡扣，起到安全保護和電磁屏蔽的作用。模數化電源插座分端接件和中聯(lián)件兩種。

　　這種插座的插座孔（如圖3所示，正面）對二、三極外接設備插頭兼容通用，根據需要還可作附帶開(kāi)關(guān)或防護罩，可方便擴展和拆裝，卡裝在金屬導軌式插座線(xiàn)槽內牢固、可靠和安全，并按設備桌上設備位置和數量分組配置模數化電源插座，組間用與供電電源線(xiàn)同型號的線(xiàn)連接，盡量使設備桌上的設備電源插頭線(xiàn)垂直跨越桌邊接進(jìn)模數化電源插座，使設備桌背面電源接線(xiàn)整齊、安全、美觀(guān)且便于檢修。

　　信號線(xiàn)纜在活動(dòng)地板下從機柜、配線(xiàn)架至各設備應用金屬線(xiàn)槽沿設備桌或機房主平面內縱橫敷設，從設備桌背面的活動(dòng)地板穿線(xiàn)孔弓l上接進(jìn)設備（注意不得與電源線(xiàn)路共用活動(dòng)地板穿線(xiàn)孔，且間距大于0.1m）。信號線(xiàn)纜避免沿機房墻邊敷設以防與強電線(xiàn)管交叉等。桌上設備之間的信號連線(xiàn)是短線(xiàn)的（長(cháng)度小于3m）沿設備背部桌面明敷，但不得懸吊在設備桌背側空中；是長(cháng)線(xiàn)的（長(cháng)度大于3m）應從活動(dòng)地板穿線(xiàn)孔翻下（上）穿薄皮鋼管在活動(dòng)地板下敷設。

　　上述做法較科學(xué)地保證了弱電機房供電的可靠和安全，各種不同電壓和頻率的信號線(xiàn)纜敷設安全、相互隔離度好、整齊、美觀(guān)并方便維護管理。

　　4、防擾機柜的設計構想

　　弱電機房的機柜、單側有源配線(xiàn)架（單面設接線(xiàn)排，柜內上部設擱板放置有源設備如路由器和集線(xiàn)器等）合理布線(xiàn)才能保證電氣安全、相互隔離度好和維護檢修方便。目前大多數成品機柜和單側有源配線(xiàn)架存在電氣隱患：強、弱電線(xiàn)路在機柜背面交叉嚴重，機柜內配電沒(méi)有統一規范標準。目前做法大多是利用機柜背面、底部或上部空余地方任意擺放保護開(kāi)關(guān)和電源插線(xiàn)板，有的甚至把電源插線(xiàn)板懸吊在空中（有時(shí)對機柜進(jìn)行操作管理時(shí)也會(huì )無(wú)意地造成這種情況），這樣很容易導致接觸不良或漏電使設備發(fā)生掉電故障，甚至尋|起電氣火災。為此，筆者進(jìn)行了防擾機柜設計構想（即改造目前具有上述問(wèn)題的成品機柜和配線(xiàn)架）：首先從外形上，應設計機柜寬度大于0.5m，使機柜能橫跨活動(dòng)地板的兩根支撐橫擔（活動(dòng)地板塊一般為0.4x0.4m²和0.5x0.5m²正方形板），從而保證支撐牢靠，下進(jìn)出線(xiàn)穿越活動(dòng)地板方便。機柜高度不大于2m，以便于操作和維護。進(jìn)深寬度可按最大內置設備進(jìn)深寬度+0.3m設計。機柜底部支撐腳采用滑輪使機柜成為可移動(dòng)式的，這樣便于安裝調整和檢修，面門(mén)設計為單扇拉開(kāi)式，門(mén)面為有機玻璃鑲嵌金屬邊框以便于觀(guān)察和監護。其次，在機柜內頂部或側面安裝1~4個(gè)嵌入式冷卻排氣扇（功率在100W以下），從而保證機柜內溫升符合電氣使用標準，使內置設備不受電熱影響保持正常工作。第三，按內置設備數量和大小設計分層擱板，按進(jìn)出線(xiàn)對數量和種類(lèi)設計接線(xiàn)端子排、過(guò)線(xiàn)架和分線(xiàn)器等。一般設計機柜上部擺放有源設備，下部做配線(xiàn)架和進(jìn)出線(xiàn)纜接口。在機柜上部有源設備的背側安裝金屬隔板，由機柜頂部至最下層有源設備，金屬隔板將機柜分為前后兩部分，在有源設備的電源接口處開(kāi)孔（孔徑以φ40～φ60為宜），弱電信號線(xiàn)纜、線(xiàn)對、各類(lèi)跳線(xiàn)及設備間的信號連線(xiàn)在金屬隔板前敷設。有源設備電源線(xiàn)穿孔后在金屬隔板后面敷設。在金屬隔板后側壁上安裝金屬導軌式插座線(xiàn)槽和模數化電源插座供單相設備（包括柜內冷卻風(fēng)扇）插接。線(xiàn)槽未卡裝插座部位用金屬蓋板卡扣好。在金屬隔板后側壁上安裝三相五極（兼容插接四極）插座或三相保護開(kāi)關(guān)供三相設備插接或端接，機柜背門(mén)采用單扇外開(kāi)式金屬門(mén)。對機柜外殼及金屬構件進(jìn)行噴漆處理，以防脫漆和生銹。

　　5、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)智能大廈的迅速發(fā)展，弱電系統多元化及其集成技術(shù)均給現有的電氣系統和技術(shù)模式帶來(lái)了許多新的問(wèn)題和課題。本文根據當前智能建筑設計和安裝中存在的一些問(wèn)題，提出弱電機房綜合化配電模式以及防擾機柜的設計構想。力求解決電源配置、交直流隔離、接地和信號線(xiàn)防擾等問(wèn)題，從而優(yōu)化弱電機房的布置和配線(xiàn)，保障供電可靠、用電安全和各種信號線(xiàn)傳輸質(zhì)量，消除失電、漏電、交擾及火災隱患等。

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