對建筑電氣設計的分析

張　超

摘要：文章主要介紹了建筑電氣設計的主要內(nèi)容和電氣特點的有關問題，從建筑電氣設計角度闡述了節(jié)能的重要性，提出了幾種在工程設計中行之有效又切實可行的節(jié)能措施和原則。

關鍵詞：電氣節(jié)能；電氣設備；供電系統(tǒng)；照明節(jié)能設計

中圖分類號：TV85 文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0137-02

一、建筑電氣節(jié)能的三個原則

建筑電氣的節(jié)能設計潛力很大，廣大電氣設計人員在設計中應精心考慮，反復比較設計方案，拿出一套符合各種技術指標，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實可行的節(jié)能措施，從而達到真正節(jié)約電能的目的。由于人口的增加，工業(yè)建筑的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，能源的消耗也就急劇增加，能源危機迫在眉睫。因此，各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源——電能，也就成為民用建筑電氣設計的焦點。建筑電氣節(jié)能應堅持以下三個原則：

（一）滿足建筑物的功能

即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)；滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風量，也就是舒適衛(wèi)生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻；滿足特殊工藝要求，如娛樂場所的一些電氣設施的用電，展廳的工藝照明及電力用電等。

（二）考慮實際經(jīng)濟效益

節(jié)能應按國情考慮實際經(jīng)濟效益，不能因為節(jié)能而過高地消耗投資，增加運行費用。而是應該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進行回收。

（三）節(jié)省無謂消耗的能量

節(jié)能的著眼點，應是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關的，再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗，又如量大面廣的照明容量，宜采用先進技術使其能耗降低。

二、電氣上的特點

用電設備種類多按其功能可分為以下幾類：（1）電氣照明設備：包括客房、辦公室、餐廳、廚房、商店、樓梯走道庭園、節(jié)日、安全和疏散誘導照明等；（2）電梯設備：包括客梯、貨梯、消防電梯、觀景電梯、自動扶梯等；（3）給排水設備：生活水泵、排水泵、排污泵、冷卻水泵和消防泵等；（4）制冷設備：包括冷水機組、冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵等；（5）鍋爐房用設備：包括鼓風機、引風機、給水泵、上煤機、供油泵補水泵等；（6）洗衣機用電設備：包括洗衣機、甩干機、熨平機、電熨斗等；（7）廚房用電設備：包括小冷庫、冰箱、抽風機、排風機和各種炊事機械等；（8）客房用電設備：包括電冰箱、電視機、電動美容工具等；（9）空調(diào)系統(tǒng)用電設備：包括送、回風機、風機盤管等；（10）消防設備：排煙風機、正壓風機等。

三、電氣設計的主要內(nèi)容

現(xiàn)代建筑趨于多元化的風格，高度大、面積大、功能復雜，電氣設計內(nèi)容也日趨復雜，項目繁多。建筑電氣設計從狹義上僅指民用建筑中的電氣設計，從廣義上講應該包括工業(yè)建筑、構筑物和道路、廣場等戶外工程。傳統(tǒng)建筑電氣設計只包括供電和照明及防雷接地，而今天一般將其設計的內(nèi)容形容為強電和弱電。將供電、照明、防雷歸類在強電，而其余部分，如電話、網(wǎng)絡、電視、消防和樓宇自控等內(nèi)容統(tǒng)統(tǒng)歸于弱電。這種分類以電壓的高低為依據(jù)，強調(diào)了電氣設計中所增加的消防、電訊和自控內(nèi)容與傳統(tǒng)電氣設計內(nèi)容完全不同，容易理解，所以很快被人們所接受。

（一）供電系統(tǒng)

建筑供電主要是解決建筑物內(nèi)用電設備的電源問題。包括變配電所的設置，線路計算，設備選擇等。

1．供電電源及電壓的選擇。供電設計：包括供電電源的電壓、來源、距離和可靠程度，目前供電系統(tǒng)和遠景發(fā)展情況；用電負荷的性質(zhì)、總設備容量和計算負荷；變配電所的數(shù)量、容量、位置和主接線；無功功率的補償容量和補償前后的功率因數(shù)；備用容量和備用電源供電的方式；繼電保護的配置、整定和計量儀表的配置。建筑物中一二級用電負荷應有兩個獨立電源，三級負荷可采用單個獨立電源供電。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時使用，互為備用。

2．高壓接線。好的設計能夠產(chǎn)生巨大的效益，這是工程師設計的主要目的。如何因地制宜，保證高低壓接線的安全、合理、經(jīng)濟、方便，是很關鍵的。高壓配電系統(tǒng)及低壓干線配電方式常采用放射式，樓層配電則為混合式。水平干線因走線困難，多采用動力與豎井母線通過插接箱連接。每層樓豎井設層配電小間，經(jīng)過插接箱從豎井母線取得電源。當層數(shù)較多或負荷巨大時，可按樓層分區(qū)供電或?qū)⒆儔浩鞣稚⒉贾?，但要進行經(jīng)濟分析。

3．低壓配電線路設計。首先確定進戶線的方位，然后確定各區(qū)域總配電箱、分箱的位置，根據(jù)線路允許電壓降等因素確定干線的走向，管材型號和規(guī)格，導線截面等，繪制平面圖。低壓配電系統(tǒng)的各級開關，一般采用低壓斷路器。設計時注意選擇性，保護等級不宜超過三級。消防設備及重要負荷要求兩路供電、末端切換，如消防電梯，要求在消防電梯機房設置切換裝置。配電設計包括配電系統(tǒng)的接線、主要設備選擇、導線及敷設方式的選擇、低壓系統(tǒng)接地方式選擇等。

（二）電氣設備選擇

現(xiàn)代建筑要求電氣設備防火、防潮、防爆、防污染、節(jié)能及小型化。電氣設備有的需要引進。設備引進是一項技術性、政策性很強的工作，對國際市場的產(chǎn)品動態(tài)及發(fā)展趨勢都應有一定了解，具備必要的國際貿(mào)易常識。

1．電氣設備的選擇涉及多種因素，首先要考慮并堅持的是產(chǎn)品性能質(zhì)量。電氣產(chǎn)品的選用必須符合國家現(xiàn)行使用的有關規(guī)范。其次才是經(jīng)濟性，要根據(jù)業(yè)主功能要求、經(jīng)濟情況做出選擇。隨著人們環(huán)境保護意識的日益增加，選擇環(huán)保產(chǎn)品、節(jié)能產(chǎn)品也是新的時尚，而不僅僅是錢的問題了。

2．電梯按使用功能分類有：高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等；按速度劃分有：低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯；按電流分為直流和交流梯。設計人員的任務是確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和選型，往往是建筑師根據(jù)建筑需要作出決定，但電氣設計人員宜參與協(xié)商，與建筑師共同研究確定。為縮短候梯時間、提高運輸能力，采用高速電梯、分區(qū)控制和電腦群控已經(jīng)是常見的。

四、建筑電氣設計的節(jié)能措施

（一）供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計

根據(jù)負荷容量，供電距離及分布，用電設備特點等因素合理設計供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半徑減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，以適應由于季節(jié)性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現(xiàn)經(jīng)濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

（二）提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)提高了，可以減少線路無功功率的損耗，從而達到節(jié)能目的。傳輸有用功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等都具有電感性，會產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O備末端，無形中又增加了線路的功率損耗。然而這部分損耗是可以避免的，具體方法有：

1．減少用電設備無功損耗，提高用電設備的功率因數(shù)。在設計中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設備如同步電動機等，電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備(如配有電容補償?shù)臒晒鉄?等。

2．用靜電電容器進行無功補償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設備的滯后無功電流從而達到提高功率因數(shù)同時又減少整體無功電流。在具體工程設計中有采用分散就地補償和高低壓柜集中補償?shù)确绞?，可根?jù)具體情況具體分析。

（三）照明的節(jié)能設計

照明節(jié)能設計就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度地利用光能，通常的節(jié)能措施有以下幾種：

1．充分利用自然光，這是照明節(jié)能的重要途徑之一，在設計中電氣設計人員應多與建筑專業(yè)配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機地結合，從而大大節(jié)約了人工照明電能。

2．照明設計規(guī)范規(guī)定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等等。照度標準是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般房間（場所）應優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈（如T5、T8管）及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育館場的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

3．推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等，公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補償?shù)臒艟?，緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器，燈具功率因數(shù)不小于0.90。

4．改進燈具控制方式，采用各種節(jié)能型開關或裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點可采取分區(qū)控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關，高級客房采用節(jié)電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關。

五、結語

本文就電氣設計的設計內(nèi)容和特點，提醒大家在電氣設計中要注意的關鍵并給提供廣大民眾提供節(jié)能措施的技術方案和原則。全面貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術先進的原則。電氣設計要嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行使用的規(guī)范、規(guī)程、技術措施等進行合理設計并應滿足客戶和業(yè)主的要求。設計人員應熟悉國家規(guī)范并及時了解掌握的新型設備特點，從而在選用節(jié)能的新設備上，具體了解電氣的原理、性能、效果，從技術、經(jīng)濟上進行比較后，再選定電氣設備，以達到節(jié)能原則的目的。