淺談建筑電氣設(shè)計(jì)中的安全及節(jié)能

王恒斌

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和人們收入的增加，建筑智能化、自動(dòng)化使建筑用電量猛增。本文介紹了建筑的現(xiàn)狀，指出建筑電氣是建筑的一部分做好建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性和節(jié)能性是十分重要的。本文分別從電源、供電線路、消防、變壓器、電機(jī)、照明幾個(gè)方面介紹了建筑電氣設(shè)計(jì)對(duì)建筑的安全性節(jié)能性的影響。

【關(guān)鍵詞】建筑 電氣設(shè)計(jì) 安全 節(jié)能

建筑電氣設(shè)計(jì)的安全與節(jié)能在建筑行業(yè)勢(shì)在必行。這要求建筑電氣工程師發(fā)揮才智，既要滿足建筑功能要求給居民提供舒適、方便的生活空間，還要盡可能的做到減少建筑耗能。下面分別從建筑電氣設(shè)計(jì)安全和節(jié)能兩個(gè)方面進(jìn)行了分析。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)的原則

建筑電氣設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。設(shè)計(jì)規(guī)范是國(guó)家或地方制定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，它體現(xiàn)了國(guó)家的政策和對(duì)建筑的質(zhì)量要求是建筑電氣設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑的功能需求，保證建筑的各項(xiàng)功能穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，給居民的日常生活帶來(lái)方便。建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑的一部分，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也要考慮綜合經(jīng)濟(jì)因素，既要考慮初投資也要兼顧以后的運(yùn)行費(fèi)用，以求得建筑生命周期內(nèi)費(fèi)用最低的目標(biāo)。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性

建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性從電力供應(yīng)、供電線路、電氣設(shè)備的接地、建筑消防控制方面進(jìn)行了分析。

2.1 電力供應(yīng)

電力在現(xiàn)在建筑中占有重要作用，沒(méi)有了電，建筑就會(huì)處于癱瘓狀態(tài)。保證建筑電力的穩(wěn)定供給是保證居民正常生活的基礎(chǔ)。因此為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源原則上是兩路同時(shí)供電互為備用。此外還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機(jī)組要求在巧秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等事故用電。對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜應(yīng)根建筑標(biāo)準(zhǔn)選用具有“五防”功能的真空開(kāi)關(guān)手車式高壓開(kāi)關(guān)柜。對(duì)于電力變壓器根據(jù)防火要求主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。對(duì)于容量低壓配電屏的出線應(yīng)做成手車式。

2.2 供電線路

居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設(shè)備電路的穩(wěn)定、安全運(yùn)行供電電路的主線截面不能隨意更改。如果要更改也要參照規(guī)范作相應(yīng)的計(jì)算驗(yàn)證后再更改。否則線路截面的變小使電阻變大功率過(guò)載將導(dǎo)致電路發(fā)熱或引發(fā)火災(zāi)。

2.3 電氣設(shè)備的接地

現(xiàn)在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設(shè)備電子設(shè)備通過(guò)保護(hù)接地系統(tǒng)的重復(fù)接地與共用接地體相連為保證人員安全此共用接地體的電阻不應(yīng)大于1Ω。

2.4 建筑消防控制

建筑消防設(shè)計(jì)指火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警火火系統(tǒng)，包括火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射火火及自動(dòng)灑水火火系統(tǒng)等四個(gè)部分實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。其中消防線路要求穿金屬管或者暗敷，目的是火災(zāi)發(fā)生后可以保持消防線路的正常使用，保證信號(hào)、命令得到有效的傳輸。消防水泵的控制尤為重要，為確保安全消防水泵的控制應(yīng)設(shè)置兩路：一條引至消防水泵控制柜；另一路則引至消防控制室[2]。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性

建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的一部分。為降低建筑的能耗，建筑電氣設(shè)計(jì)師也應(yīng)從全盤(pán)考慮既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運(yùn)行能耗。下面分別從變壓器、線路、照明幾個(gè)方面給與分析。

3.1 變壓器的選擇

變壓器應(yīng)選用節(jié)能型變壓器，高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造使硅鋼片的磁場(chǎng)方向接近一致，可以降低鐵心的渦流損耗；良好的接縫密合可減少漏磁損耗。與老產(chǎn)品比節(jié)能型變壓器空載損失和短路損失降低10kV系列分別降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年節(jié)電9kW·h。節(jié)能型變壓器因其具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)而在近年得到了廣泛的應(yīng)用。

變壓器的容量選擇。理論上計(jì)算變壓器負(fù)載率為50%時(shí)變壓器的有功耗能能耗最小。但此時(shí)變壓器的無(wú)功能耗增加因此要考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益后進(jìn)行選擇。工程中變壓器的容量選擇在考慮初投資和運(yùn)行費(fèi)后一般變壓器的負(fù)載率取容量的80%。

3.2 配電線路損耗

建筑中供電線路長(zhǎng)且多由于電阻的存在，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗，其計(jì)算公式是：式中：ΔP—三相輸電線路的功率損耗；I—線電流；R—線路相電阻。對(duì)于供電線選定的條件下“R”值不變?？梢?jiàn)電流越大電路損失越大。線路的電阻R=ρL/S，電阻與電阻率ρ、導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比與導(dǎo)線截面S成反比。要減少電阻損耗應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之。減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路。另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心以減少供電半徑。增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長(zhǎng)的線路在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面對(duì)加大一級(jí)線截面。這樣增加的線路費(fèi)用可以由以后的運(yùn)行費(fèi)用抵消。

3.3 電動(dòng)機(jī)的節(jié)能分析

減少電動(dòng)機(jī)損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。但是在具體工程中，電動(dòng)機(jī)通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的，因此電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施主要在運(yùn)行過(guò)程中。除了就地電容器補(bǔ)償減少線路損耗外，還應(yīng)減少電動(dòng)機(jī)低效率的輕載和空載運(yùn)行。主要的措施是采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)使其適應(yīng)負(fù)載的變化以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。如對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)泵采用變頻控制后空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)可節(jié)約30～40%。

3.4 照明節(jié)能

照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下減少照明系統(tǒng)中光能的損失從而最大限度的利用光能。通常的節(jié)能措施有以下幾種：①充分利用自然光，在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)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(jī)地結(jié)合從而節(jié)約人工照明電能。②使用高效節(jié)能燈具和高效電子鎮(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(chǎng)所內(nèi)的熒光燈，宜選用帶有無(wú)功補(bǔ)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。③對(duì)于照明燈具進(jìn)行控制也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開(kāi)關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開(kāi)關(guān)，高級(jí)客房采用節(jié)電鑰匙開(kāi)關(guān)，公共場(chǎng)所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開(kāi)關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場(chǎng)所可采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑電氣的安全和節(jié)能措施還有很多，設(shè)計(jì)的節(jié)能潛力很大。廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)精心考慮反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案，拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo)，滿足功能需求的前提下行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施，從而達(dá)到真正安全節(jié)約的目的。