浅谈机电专业的协作设计

随着工程的大型化、复杂化发展，往往需要配置机电协调人(机电经理)来协调机电专业之间的配合，但大多数情况并不理想，机电协调人并没有负担起相应的职责。究其原因， 除了责任心和管理机制外，技术储备是一个重要因素 。这就 要求机电各专业设计人员除掌握本专业的知识外，还应该了解机电其他相关专业的知识 ，尤其是作为建筑电气专业，受暖通空调、给水排水的制约，经常造成大量的修改。同时，建筑的业态也会随着市场变化，存在临近出图的时候，建筑的作业图、空调专业的提资发生颠覆性变化的情况，为应对这样的突发状况，需要设计师提前预判，留有一定的调整余地。

行业院或外资企业一般会设置机电经理的角色，负责机电专业间的协调工作。笔者所在单位也作了参照，一般由机电专业内的某一专业负责人兼任。通过几年的实践，效果并不理想，主要与人员素质和管理机制有关。 专业院体制下机电经理的角色非常有必要设置 ，尤其是对于大型复杂项目，不仅能协调机电专业间的工作，减少土建与机电专业的配合程序，也利于减少人员成本，有些与甲方、施工方等繁杂的配合工作，机电专业可以委派机电经理一人参与，涉及到更加专业的问题再由机电各专业参加。 但合格的机电经理人员稀少，机电经理除需要掌握本专业的知识外还需对其他专业有一定的了解，需要多年的工作经验和不断的学习。机电经理需要付出大量的精力来协调专业间的工作，但目前的分配办法很难支撑其付出。虽然存在很多问题，但机电经理的设置或由某一专业负责人兼任其工作是必要的，也是应该大力推广的。如果是电气专业负责人兼任机电经理，需要了解给水排水、暖通空调以及智能化专业的相关知识，为提高机电协作设计创造条件。

机电专业的协作设计首先是 各专业主要机房的协调规划。 给排水专业 的机房主要有消防水泵房、生活水泵房、中水机房、热交换机房、直饮水机房、报警阀间、水箱间等； 空调专业 的主要机房有冷冻机房、热交换站、锅炉房、风机房、空调 机房等； 电气专业 的机房包括高压开关站、变电所、柴油发电机房、配电室等；智能化专业包括接入机房、运营商机房、网络机房、消防控制室、安防控制室、电视机房、应急指挥中心、电信间等。其中消防泵房、生活泵房、冷冻机房、锅炉房、变电所以及柴油机房、应急指挥中心属于各专业的主要机房，其规划与设计至关重要，需要尽早对建筑专业提出要求， 设置这些机房时应遵循以下原则 。

2.1 集中设置的原则

机房集中设置，不仅有利于物业管理，也利于对各机房的供电，更利于防火分区的划分。 设置在地下或半地下的设备用房的防火分区面积为1000m2(有自动灭火时为2000 m2 )；而地下汽车库的防火分区面积为2000 m2 (设有自动灭火时为4000 m2 )；一、二级耐火建筑的营业厅、展览厅等场所设有自动灭火时为4000 m2 。如果各机房分散设置，可能需要与车库、商业等区域合用防火分区，这时防火分区的面积不好规定。如图1所示，机房相对集中设置。

图1 机电专业的机房规划示例

给排水专业规划消防水泵房时 ，建议考虑预留控制室的面积，宽3m，长4～10m，临近电源侧;  空调专业规划冷冻机房时 ，建议考虑预留控制室的面积，宽4m，长6~12m，临近电源侧; 锅炉房需要预留单独的控制室，机房不与变电所、柴发机房毗邻; 其他设备机房需要考虑控制箱的安装位置，尤其是有变频控制的设备机房。 变电所、柴油发电机房 除不设置在人员密集场所外，还要注意上一层、相邻不能有用水点 (水泵房、卫生间、开水间、厨房、备餐间、治疗室、空调机房等)，有条件可设置电缆夹层、电缆沟，地面标高高出室外1～2个台阶;  智能化机房 避免设置在外墙区域，以免遭受雷电的侵害，网络机房可与综合布线机房共室、安防控制室与消防控制室共室，机房下部设置250mm左右高的夹层，供线缆敷设，设计初期可以预留一间面积较大的房间作为智能化总控机房，后期根据要求再进行分隔;  消防控制室 宜尽量设置在首层直通室外，设置在地下层时应能直通安全出口，便于消防队员第一时间到达参与指挥。

2.2 主干管道桥架交叉少的原则

各机房应尽量临近各自的竖向管道井，减少公 共走道敷设的距离。冷却塔的冷却循环管井应临 近冷冻机房; 柴油发电机组的排烟管就近竖向高空 排放; 重力流管道路径尽量短; 消防环管设置的楼 层尽量减少其他管线的敷设; 管线避开地下一层顶 板降标区域。

2.3 干、湿区分开的原则

变电所、柴油发电机房、配电间、智能化机房尽 量不与水泵房、淋浴间、厨房等区域毗邻。

2.4 有利于室外进户井设置的原则

机电各系统进出户管线位置错开，预估强电进 线井、弱电进线井、水表井、污水井、采暖沟的外形 尺寸，避免交叉或重叠。

管线路由规划前需要了解建筑物的层高、梁高、净空，掌握管线的敷设空间，合理规划机电管线的排布。 不需要检修的大风管、水管在上层，需要敷设线缆的桥架、阀门在下层，有渗水可能的水管尽量在下层。管线排布时需要预留检修或放线的操作距离，大的管道( 如变电所管线出口、电气间管线入口) 需要在初步设计阶段与其他专业协调，图2为走道机电管道布置示意图。

图2 走道机电管道布置示意图

4.1 给排水专业向电气专业提资

提资内容包括:  各 类场所的灭火形式、用电设备及控制要求、主要机房的设备布置、消防栓和阀门等火灾报警设备末端分布、重点部位的管道布置等。 虽然相对提资较少，但不注意也会影响电气设计，造成返工。如各场所的灭火形式直接影响火灾报警系统的探测器选择和布置; 机房布置影响机房照明灯具的布置。 重点要注意以下几点。

(1) 灭火形式:  各场所的灭火形式应该在施工图开始前掌握，消火栓、水喷洒、预作用、大空间灭火型式、固定水炮、雨淋、水幕、气体灭火形式等分别作用于哪些场所。

(2) 气体灭火型式:  有预制式、管网式、火探管等多种形式，如果是预制式需要考虑在电气机房内预留气灭柜的位置，一般50m2配置一个气灭柜。

(3) 大空间的灭火型式:  自动消防炮灭火系统(q＞16L/s)、喷射型或喷洒型自动射流灭火系统(5L/s≤q≤16L/s)，需要根据不同的灭火形式配置火灾报警及联动系统。

(4) 电伴热:  安装位置、预估电量(15～60W/m)、启动特性、加热对象。电伴热分为自控温电伴热带、恒功率电伴热带，类型不同、工艺不同，启动电流相差较大，一般启动电流0.5～1.2A/m，需要为之配备相适应的断路器。

4.2 电气向水专业提供的资料

电气专业向给排水专业的提资，重点注意以下几点: 

(1)  变电所、智能化机房的平面布置和层高(体积、气灭柜或气灭管的布置)；

(2)  需要排水的位置(电缆沟、电缆夹层、电缆井)；

(3)  不能穿越水管的电气用房；

(4)  消防泵房控制室位置及面积的预留、其他机房控制柜位置预留；

(5)  非精装区域的灯具布置；

(6)  重点区域桥架布置(如变电所、电气竖井附近)。

5.1 电气专业向暖通空调专业提资

主要需要给暖通空调专业提供 各场所的 设备发热量、主要机房的设备布置(便于进排风管道的布置) 、机房的温湿度要求以及灯具布置等 ，重点注意以下几点。

(1) 变电所的提资要求

1) 变电所的采暖、通风条件:  地下变电所应采用机械送排风系统，事故通风换气次数12次/h。当有电缆夹层时，夹层需要排风，排风口距夹层地面0.3m。装有SF6设备的配电装置的房间，其排风系统应考虑有底部排风口。采暖地区，值班室应采暖，计算温度18℃；严寒地区，配电室内温度影响电气设备元件和仪表正常工作时，应设采暖装置。采暖装置应采取防止渗漏措施，不应有法兰、螺丝接头和阀门等。炎热地区，有技术要求时，可接入空调系统( 注意空调冷凝水的排放) 。有条件时将发热量大的变压器单独设置房间，单独排风将有利于变电所的通风散热。变电所的发热量主要为变压器的空载和负载损耗，根据变压器的能效等级要求，选择变压器并提供变压器的总损耗。

2) 变电所内设备布置:  应提供变电所内变配电装置的布置，风管不应安装在设备正上方，风机最好有单独房间。与变电所无关的管道不应通过，上方不应布置空调机房等易积水的场所。变电所的风管尺寸、路由应尽早配合。

(2) 柴油发电机房的进排风要求

宜利用自然通风排除发电机房内的余热，当不 能满足温度要求时，应设置机械通风装置。 当机房 设置在高层民用建筑的地下层时，应设置防烟、排 烟、防潮及补充新风的设施。 需要向暖通空调专业 提供进排风量、排烟量、排烟出口处的背压等，柴油 发电机房布置如图3所示(柴油发电机房的控制室 或配电室建议单独空间)。

图3 柴油发电机房布置示意

(3) 智能化专业机房的通风、空调要求

包括消防控制室、安防控制室、网络机房、电信 机房、电话站、电信间、有线电视前端机房、信息中 心、数据机房、运维控制中心等，各场所的温湿度要 求可参见相关规范。 与机房无关的管道不应通过， 上方不应布置空调机房等易积水的场所。 机房属 24h工作场所，宜考虑独立空调(分体空调)。 必须 采用多联机时，其室内机的布置应尽量靠近墙边， 便于冷凝水的排放。

(4) 各场所的发热量

一般场所: 主要考虑照明灯具的发热量，需要提供光源类型、LPD值、灯具安装方式以及镇流器或驱动电源的安装位置。白炽灯90%电能转为热能、卤素灯85%电能转化为热能、LED光源70%左右转化为热能、荧光灯76%转化为热能。网络机房需要提供机柜的总用电量，如3kW 的机柜发热量按3kW考虑。

5.2 暖通空调专业向电气专业提资

暖通空调专业需要向电气专业提供 大量的资料， 不能仅包括各类用电设备位置、电量、控制原理、设备布置，还包括末端各阀门的位置和控制、大风管的布置、散热器的位置等资料 ，重点注意以下几点。

(1) 明确建筑物的空调区域及空调形式 ，在方案设计阶段就应该明确，以便预估变压器的装机容量。

(2) 采暖形式:  注意地板采暖或暖气片的位置以及首层采暖管沟的分布及断面。

(3) 设备位置及用电量:  注意设备的电压等级，尤其是冷水机组、末端阀门的电压等级(10kV 冷水机组的电压等级尽早提出); 设备是否为变频控制;空调机组是否有加湿、加热设备以及联动方式。

(4) 控制要求:  各风机、水泵的控制要求; 消防风机的服务范围，排烟风机与补风机的连锁关系;排风机与诱导风机的对应关系; 事故风机的启动条件。

(5) 风机盘管:  明确是四管制还是两管制(风机盘管至温控开关线缆根线不同); 是集中控制还是分散就地控制; 大空间场所，有多个风机盘管，是温控开关一对一控制风机盘管还是多个风机盘管级联并通过一个温控开关控制，后者需要复核厂家产品，大多数厂家的产品并不支持。

(6) 通风空调的防火阀 类型不同，作用不同，需要设计人员与通风专业核对，主要的类型和作用可参见相关的资料，在此不再赘述。

(7) 管道:  风管布置尤其是大风管走向，影响照明、烟感、桥架的布置( 车库等没有吊顶的场所尤其要注意) ; 风口布置及类型( 送风口、回风口及其形式) ; 建筑物内采暖管沟位置，影响电气管线的敷设; 燃气管道路由，影响燃气探测器的设置。

智能化专业需要向电气专业 提供各机房、电信间的用电量以及供电等级要求 ， 电气专业需要向智能化专业 提供 建筑设备监控系统内涉及的监控设备的配电箱位置及系统图 ; 专业间需要协调配电箱的二次线路接口;  明确电气与智能化专业的分工界面，尤其是机房UPS和显示屏及标识末端的供电分工 。

近年来自然灾害频繁，尤其是水灾，给人民的生命和财产造成了重大的损失， 建筑智能化专业在减灾防灾领域凸显重要性 ， 在设计阶段可配合机电专业甚至土建专业完善以下内容的设计 。

(1) 设置应急指挥中心 ，为救灾迅速建立指挥 调度系统，《智能建筑设计标准》GB/T 50314－2015 要求超过2万m2的建筑必须设置应急相应系统。

(2) 设置必要的监测、监视设备 ，为提前预警、 及时处理提供必要的条件，包括建筑低洼处的积水 监测、环境视频监视。

(3) 设置完善的应急照明、疏散指示、手机信号 覆盖、广播引导、信息发布及必要的信息推送 ，为救 援抢险创造条件。

(4) 建立信息集成管理平台 ，第一时间获知灾 情位置，自动形成救灾通道，并保障通道的畅通。

(5) 公共移动通信信号 应覆盖至建筑物的地下 公共空间、客梯轿厢内;  加强视频监控系统力度 ，特 别是由室外进入建筑物外墙的管线部位、地下层进 出室外的出入口处应纳入视频监视范围。

(6) 加强易燃、易爆场所的视频监控力度 ，并将 其作为火灾报警系统的辅助手段。

(7) 地下室最底层的公共区域宜设置紧急报警 按钮，且每个防火分区的公共区域应设置不少于1 个的消防直通电话。

机电专业的协作设计需要各专业对其他专业有一个简单的了解，充分理解对方的需求，尽量为对方着想，尤其是互提资料应尽早提供。 电气专业只有充分了解其他专业的相关知识后才能及时提醒对方，或可以一次性提供完整资料，也可以分批分次提供。同理，电气专业也需要及时向其他专业提供相关的资料。 机电经理作为机电协作设计的抓手应该大力推广，培养出更多适合机电经理的人才。