建筑電氣設(shè)計(jì)中的安全性和節(jié)能性分析

文/劉冰 中國(guó)建筑科學(xué)研究院 北京 100005

1、前言

安全性與節(jié)能性是衡量電氣系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。如何在滿足建筑物使用功能的基礎(chǔ)上，既保障安全性又實(shí)現(xiàn)節(jié)能性，成為當(dāng)前建筑電氣設(shè)計(jì)主要的探究點(diǎn)和研究對(duì)象。

2、建筑電氣設(shè)計(jì)的原則

在建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)遵循科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的原則。首先要嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)，以設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，在滿足建筑物使用功能的前提下，合理設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)及平面布置，體現(xiàn)出國(guó)家政策對(duì)建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。其次，在滿足用電需求的同時(shí)，提高電氣系統(tǒng)的安全性，保證配電的可靠性。另外，應(yīng)以節(jié)能為重點(diǎn)，要在成本許可范圍內(nèi)充分考慮綜合經(jīng)濟(jì)因素，兼顧初期建設(shè)成本與遠(yuǎn)期運(yùn)行成本，達(dá)到建筑生命周期內(nèi)費(fèi)用最低的目標(biāo)。

3、建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性

3.1　供配電線路

供配電線路是連接建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備之間的紐帶，一旦線路出現(xiàn)故障，必定會(huì)影響到整個(gè)建筑物的供電問(wèn)題。因此，在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)的時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目電力資源的實(shí)際使用情況，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。根據(jù)其結(jié)果對(duì)供電線路的導(dǎo)線截面和保護(hù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行合理的選擇，保證供配電的安全性。其中，導(dǎo)線截面的選擇，應(yīng)按照導(dǎo)線長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載的載流量、遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)允許的電壓降以及導(dǎo)線本身的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)確定最小允許截面。而電氣保護(hù)開(kāi)關(guān)的選擇與整定應(yīng)考慮過(guò)載及短路保護(hù)、漏電保護(hù)、開(kāi)關(guān)的上下級(jí)配合等。

3.2　供電電源

民用建筑電氣設(shè)計(jì)中，供電電源通常是指由市政電力管網(wǎng)引入項(xiàng)目變電所的10KV電源，或由區(qū)域變電所引入項(xiàng)目總配電箱的220/380V電源?！睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008明確規(guī)定了負(fù)荷等級(jí)劃分及供電要求。其中，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞；二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電；三級(jí)負(fù)荷可按約定供電。此外，對(duì)于供電可靠性要求較高的項(xiàng)目，通常設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為一、二級(jí)負(fù)荷及其他重要負(fù)荷的備用電源，并在發(fā)電機(jī)與市電供電回路設(shè)置電氣及機(jī)械聯(lián)鎖，禁止正常電源和備用電源間并列運(yùn)行，避免向市網(wǎng)倒送電。

3.3　防雷接地

建筑物防雷是保障電氣安全的專業(yè)性系統(tǒng)工程，主要通過(guò)設(shè)置接閃器、引下線、均壓環(huán)、接地裝置以及浪涌保護(hù)器等措施，防止雷電波侵入。在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中，通常利用樁基、基礎(chǔ)底板內(nèi)Φ16以上鋼筋通長(zhǎng)焊接形成基礎(chǔ)接地網(wǎng)，作為共用接地體，即防雷接地、交流和直流工作接地、保護(hù)接地共用一組接地裝置。共用接地體的電阻應(yīng)該控制在1Ω的安全范圍內(nèi)，只有這樣才能有效地保證人員的安全。此類設(shè)計(jì)具備施工方便、接地效果好和投入低等優(yōu)點(diǎn)。

3.4　電氣消防

電氣消防設(shè)計(jì)的主要是通過(guò)火災(zāi)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防設(shè)備相關(guān)的配電系統(tǒng)以及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最終達(dá)到報(bào)警與滅火自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要求。在消防線路方面，必須由金屬保護(hù)管明敷或暗敷構(gòu)成，主要是為了在火災(zāi)發(fā)生后依舊能夠正常使用消防線路，從而有效傳輸信號(hào)以及指令。在電氣消防系統(tǒng)中，消防設(shè)備的配電及控制是最為關(guān)鍵的部分，為了提供絕對(duì)的安全保障，消防設(shè)備均采用雙回路供電，末端互投，平時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制或建筑設(shè)備管理系統(tǒng)自動(dòng)控制，消防時(shí)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟，或由消防控制室強(qiáng)制啟動(dòng)。

4、建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性分析

4.1　供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)綜合考慮并采取節(jié)能措施。一是變電所的設(shè)置應(yīng)首選在負(fù)荷中心位置，這樣既能減少配電級(jí)數(shù)，也有效縮短供電半徑；二是在變電所內(nèi)設(shè)置電容柜和有源濾波柜，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行集中補(bǔ)償，并且吸收高次諧波，降低無(wú)功損耗；三是選用節(jié)能環(huán)保型變壓器，以減少鐵芯的渦流損耗和漏磁損耗，同時(shí)要提高變壓器的負(fù)載率至75%～85%之間，減少有功功率損耗，使變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；四是配電線路方面，應(yīng)采取適當(dāng)增大導(dǎo)線截面積和控制最大工作壓降的措施，以達(dá)到減少線路損耗的目的。

4.2　照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)的原則是在保證照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能提高照明效率，節(jié)約系統(tǒng)用電。室內(nèi)燈具設(shè)計(jì)的照度標(biāo)準(zhǔn)和照明功率密度值要嚴(yán)格遵守《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013中的強(qiáng)制性條文要求。在滿足眩光限制和配光要求的條件下，燈具的應(yīng)選擇節(jié)能型熒光燈、LED燈、金屬鹵化物燈等高效、長(zhǎng)壽、安全、穩(wěn)定的光源。照明控制是照明系統(tǒng)節(jié)能的主要措施，在建設(shè)成本允許的條件下，應(yīng)采用智能照明控制方式。與傳統(tǒng)控制相比，智能照明系統(tǒng)能夠?qū)艄膺M(jìn)行軟啟、調(diào)光、分區(qū)開(kāi)關(guān)、一鍵場(chǎng)景等管理，并實(shí)現(xiàn)遙控、定時(shí)、集中、遠(yuǎn)程等多種控制方式，達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。

4.3　動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要通過(guò)減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前較為常用的一種方式是采用變頻調(diào)速裝置，它會(huì)在負(fù)載率降低時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使之與負(fù)載的變化相匹配，從而提高輕載時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率。對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)，可采用軟啟動(dòng)控制方式，使啟動(dòng)電壓平滑升至額定電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流的大小，達(dá)到節(jié)能的目的。它是目前降壓?jiǎn)?dòng)中廣泛應(yīng)用的一種方式。

4.4　建筑智能化節(jié)能設(shè)計(jì)

當(dāng)前智能化技術(shù)逐漸走向成熟，現(xiàn)代智能建筑可通過(guò)建筑設(shè)備管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)樓內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，并將所測(cè)數(shù)據(jù)傳送給能源管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，生成曲線、報(bào)表、賬單等資料，以便制定可行的節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電負(fù)荷的最優(yōu)化控制，有效節(jié)能降耗、避免浪費(fèi)。

結(jié)語(yǔ)：

近年來(lái)，我國(guó)建筑的發(fā)展呈現(xiàn)高層化、智能化的趨勢(shì)，建筑用電需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)電氣安全的要求也隨之增加。因此，建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)以提高安全性與節(jié)能性為主要理念，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)供配電設(shè)計(jì)方案反復(fù)考量與斟酌，力求在保證電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，采取各種節(jié)能措施，降低能耗，節(jié)約能源。

參考文獻(xiàn)：

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