建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)與消防設(shè)計(jì)探討

戚魯華 魏國(guó)強(qiáng)

摘要：為應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)，解決能源緊缺問(wèn)題，推動(dòng)環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)，本文基于建筑電氣專業(yè)環(huán)保節(jié)能要求，結(jié)合各類建筑體系指標(biāo)，提出電氣設(shè)計(jì)節(jié)能方案，旨在通過(guò)供配電系統(tǒng)、電氣照明、動(dòng)力裝置、暖通空調(diào)、可再生能源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，完善系統(tǒng)設(shè)備配置，達(dá)到能源消耗最小化目標(biāo)，同時(shí)還聚焦建筑消防設(shè)計(jì)質(zhì)量通病，提出重視消防設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)、用電、電梯等環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，借此為建筑消防安全提供一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；節(jié)能設(shè)計(jì)；優(yōu)化布局；消防設(shè)計(jì)

引言

建筑電氣節(jié)能是助推雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的有效途徑。在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分結(jié)合綠色可持續(xù)發(fā)展理念，針對(duì)建筑電氣工程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，合理轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思路，助推建筑電氣行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。消防系統(tǒng)作為直接關(guān)系人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員要強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要性的認(rèn)識(shí)，以低碳節(jié)能思維融入全生命設(shè)計(jì)過(guò)程，持續(xù)提升能源利用率。筆者基于人與自然和諧共生原則，探討落實(shí)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)與消防設(shè)計(jì)的方法。

一、電氣節(jié)能的背景

在城市化進(jìn)程日益加快的今天，建筑電氣行業(yè)能源消耗問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻。以我國(guó)為例，受能源開發(fā)技術(shù)水平限制，整體能源利用率相對(duì)較低，建筑電氣行業(yè)能源消耗大，建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路嚴(yán)重受阻。而建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)作為有效提升能源利用率的重要途徑，憑借多元化節(jié)能技術(shù)在建筑電氣中的合理運(yùn)用，不僅能夠高效應(yīng)對(duì)建筑業(yè)能源消耗大問(wèn)題，還能有效降低建筑作業(yè)成本，減少對(duì)建筑物四周環(huán)境的破壞，在實(shí)現(xiàn)建筑電氣行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化方面有明顯的積極作用[1]。

二、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

（一）實(shí)用性

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間，要充分考慮建筑物實(shí)際使用功能，嚴(yán)格以居民基本生活用電需求為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部電氣功能設(shè)計(jì)。第一，要統(tǒng)籌分析項(xiàng)目功能，找出建筑項(xiàng)目中可大幅度展開節(jié)能設(shè)計(jì)的地方，并針對(duì)細(xì)節(jié)展開深入研判，為更深層次融合節(jié)能理念提供可行性環(huán)境。第二，基于建筑項(xiàng)目實(shí)際，制定實(shí)用性強(qiáng)的功能方案，全流程貫徹實(shí)用性原則，優(yōu)化電氣節(jié)能設(shè)計(jì)頂層布局，使人們能夠真正受益[2]。

（二）經(jīng)濟(jì)性

基于經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化視角，除了要完善建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)布局之外，還要盡可能維護(hù)建筑使用功能。若僅將節(jié)能降碳作為整體設(shè)計(jì)指標(biāo)，并未對(duì)建筑功能布局實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌考量，勢(shì)必會(huì)使建筑后期使用遇到諸多麻煩。因此，節(jié)能設(shè)計(jì)落實(shí)期間，要充分遵循工程功能可行性，貫徹落實(shí)經(jīng)濟(jì)性、需求性原則，確保電氣節(jié)能技術(shù)能夠得到更大范圍的應(yīng)用及推廣。

三、建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)具體措施

（一）供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況會(huì)對(duì)電氣系統(tǒng)能源損耗有最直觀影響。在供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員要提高思想站位，自覺(jué)立足項(xiàng)目實(shí)際，完善科學(xué)設(shè)計(jì)布局，以保障整體系統(tǒng)處于最理想運(yùn)行狀態(tài)。第一，要優(yōu)選變配電所坐落方位，盡可能將其設(shè)置在負(fù)荷中心，確保低壓供電半徑能夠得到明顯縮短。同時(shí)，還要嚴(yán)格要求供配電線路長(zhǎng)度，整體長(zhǎng)度不可超過(guò)260米，嚴(yán)格避免因線路故障而使后續(xù)線路電能損耗超出預(yù)期。第二，科學(xué)配置供電電壓等級(jí)。鑒于在同一狀態(tài)背景下，電壓等級(jí)越高，其內(nèi)部系統(tǒng)損耗越小。為此，在具體供電電壓等級(jí)設(shè)計(jì)期間，想要順利實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)目標(biāo)，還要積極考慮設(shè)備容量以及供電距離等相關(guān)參數(shù)[3]。

（二）電氣照明

作為節(jié)能設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)，電氣照明布局期間除了要保障作業(yè)視覺(jué)達(dá)到預(yù)期要求之外，還要有意識(shí)將照明系統(tǒng)光能損耗降至最低。

1.明確照明功率密度值及所需照明量。照明功率密度具體值要嚴(yán)格基于不同地域?qū)崨r要求以及具體照明標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)制定。具體可借助我國(guó)現(xiàn)行的建筑照明設(shè)計(jì)準(zhǔn)則目標(biāo)值，完善細(xì)節(jié)布局。就所需照明量這一細(xì)節(jié)參數(shù)而言，想要進(jìn)一步明確建筑主體所需照明量，可借助如下計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)算：

式中，W表示照明燈額定功率；T表示照明進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)；E、F則分別表示照明亮度、照明光束長(zhǎng)度；A、U表示照明面積、照明率。

2.自然光利用。首先，在設(shè)計(jì)期間，電氣設(shè)計(jì)人員要自覺(jué)與建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員溝通，憑借技術(shù)交底落實(shí)工作，盡可能利用自然光源，以保障節(jié)約照明用電目的順利實(shí)現(xiàn)。其次，在實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，還要充分考慮人員視覺(jué)舒適度，在燈具布置環(huán)節(jié)中參照日照強(qiáng)弱，合理布局燈具所處方位。常規(guī)格局下，燈具要與側(cè)窗平行。

（三）動(dòng)力裝置

作為電氣節(jié)能設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)，動(dòng)力裝置節(jié)能部署除了要保障其擁有更高效率的動(dòng)力裝置負(fù)荷能力外，還要以電動(dòng)機(jī)功率、電壓等級(jí)優(yōu)化部署助力節(jié)能目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。具體節(jié)能設(shè)計(jì)期間，要重視如下幾方面：基于負(fù)荷特性，科學(xué)選擇電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)實(shí)體工作效率不可低于國(guó)家現(xiàn)行電動(dòng)機(jī)能效定額數(shù)值；若發(fā)現(xiàn)負(fù)載恒功率處于250KW，則要采用同步式電動(dòng)機(jī)。若發(fā)現(xiàn)額定功率處于200-250KW范圍內(nèi)，則可采用高壓式電動(dòng)機(jī)。在此需特別注意，除特殊規(guī)定之外，盡可能不利用直流型電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)布局；為更高效應(yīng)對(duì)風(fēng)量、流量這類常變化負(fù)荷參數(shù)，可選用速度調(diào)節(jié)效率高的電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，如雙速風(fēng)機(jī)等[4]。

（四）暖通空調(diào)系統(tǒng)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，公共建筑中暖通空調(diào)所需要耗費(fèi)的實(shí)體電量占據(jù)整體建筑物能耗的近半成。由此可見，想要合理完善建筑電氣節(jié)能優(yōu)化布局，加強(qiáng)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的落實(shí)也十分關(guān)鍵。在具體操作期間，設(shè)計(jì)人員要強(qiáng)化與電氣安裝工程師之間的溝通，以技術(shù)交底落實(shí)工作，切實(shí)完善一體化集約暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)部署。首先，立足于整體，積極對(duì)暖通空調(diào)設(shè)備之中的機(jī)電設(shè)備啟動(dòng)與暫?？刂七M(jìn)行優(yōu)化。其次，還要重視承上啟下環(huán)節(jié)，自覺(jué)對(duì)系統(tǒng)變風(fēng)量以及變流量設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。最后，為保障節(jié)約能耗控制方案更為實(shí)用，還要充分踐行因地制宜原則。針對(duì)不同季節(jié)特征，完善水泵節(jié)能控制設(shè)計(jì)布局。

（五）可再生能源系統(tǒng)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人們對(duì)能源的開發(fā)利用達(dá)到一定峰值。故而在具體落實(shí)行業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間，必須嚴(yán)格基于項(xiàng)目所處地域自然氣候條件以及需求，完善光伏發(fā)電系統(tǒng)布局。首先，統(tǒng)籌考量建筑可靠度以及外表美觀度，選擇合適的部署方位。其次，還要嚴(yán)格依據(jù)建筑物使用功能以及負(fù)荷屬性，明確光伏發(fā)電系統(tǒng)具體類別。還要遵循就近發(fā)電、就近轉(zhuǎn)換原則，有機(jī)縮短光伏電池組件相連距離，為進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)效提供支撐。最后，要自覺(jué)對(duì)光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，考慮到多范圍發(fā)電功率并網(wǎng)之后，可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全調(diào)度帶來(lái)一定影響。故在設(shè)計(jì)期間，要預(yù)先對(duì)經(jīng)濟(jì)收益進(jìn)行預(yù)測(cè)，盡可能選擇最優(yōu)型用電計(jì)劃。

具體操作期間，作業(yè)人員可依據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)周邊環(huán)境生成數(shù)據(jù)，建立專業(yè)化程度較高的數(shù)學(xué)模型，并借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，在充分分析光伏組件四周建筑物阻擋線路損耗等因素背景下，科學(xué)部署光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)發(fā)電功率，具體可依據(jù)下述發(fā)電功率計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)總結(jié)分析：

P=η1*[1-a（Tc-25）]*Q*S*K1/3.6

式中，η1、a、Q、K1分別表示光伏組件光電轉(zhuǎn)換率、組件實(shí)體溫度（℃）、表面一小時(shí)單位的具體光照輻射量（MJ/m2）、陣列因特殊原因如：老化、積灰等而生成的有效系數(shù)；Tc則表示陣列上層溫度（℃），S表陣列有效面積（m2）。

四、基于全流程視角下的消防設(shè)計(jì)

就我國(guó)現(xiàn)行建筑消防設(shè)計(jì)格局來(lái)看，具體作業(yè)成效依舊離預(yù)期狀態(tài)存在一定差距。在人們生活水平日益提升的今天，想要更有底氣應(yīng)對(duì)危害程度大的火災(zāi)，高效解決建筑消防設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用期間合理性、適配度不高問(wèn)題，強(qiáng)化對(duì)建筑消防設(shè)計(jì)的重視度十分必要。筆者以消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防用電設(shè)計(jì)、消防電梯設(shè)計(jì)等幾方面為具體切入點(diǎn)，詳細(xì)論述如何優(yōu)化全流程消防設(shè)計(jì)格局。

（一）消防給水系統(tǒng)

消防水池作為滅火用水構(gòu)建物的重要儲(chǔ)存場(chǎng)所，對(duì)滅火安全性有著直接影響，為有效避免消防水池設(shè)計(jì)存在過(guò)多資源浪費(fèi)問(wèn)題，在具體落實(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格基于統(tǒng)籌調(diào)度視角，適當(dāng)加大建筑進(jìn)水管直徑，以保障室內(nèi)消防水量。此外，設(shè)計(jì)人員還要嚴(yán)格基于建筑物實(shí)際，有意識(shí)對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行等級(jí)劃分。具體可依據(jù)消火栓栓口靜水壓力，若發(fā)現(xiàn)具體壓力值明顯大于既定壓力值（0.8MPa），則選用消防給水，反之則使用部分區(qū)域給水手段實(shí)現(xiàn)消防給水。

（二）消防用電

在設(shè)計(jì)消防用電期間，可自覺(jué)采用二路獨(dú)立高壓電源供電手段，進(jìn)一步保障消防用電可靠度。在具體設(shè)計(jì)期間，嚴(yán)格依據(jù)用電需要，分段路實(shí)現(xiàn)高壓供電，若其中某一回路發(fā)生明顯故障，則立即采用備用供電手段，以確保全時(shí)段消防設(shè)備電源需求能夠得到最大化滿足。正常電源和儲(chǔ)備電源之間互相聯(lián)絡(luò)的開關(guān)也要擁有自動(dòng)化切斷功能，具體可憑借智慧化自備發(fā)電機(jī)的介入，同步啟動(dòng)裝置在線布局，確保在半分鐘內(nèi)，所有開啟電源能夠順利達(dá)到額定輸出供電值[5]。足于消防設(shè)備低壓配電系統(tǒng)，可采用放射式配電系統(tǒng)以及樹干式配電系統(tǒng)兩種手段，保障盡管處于危害嚴(yán)重的火災(zāi)狀況下，各消防設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)受到配電阻礙。針對(duì)放射式配電系統(tǒng)而言，在此種配電格局下，各配電線路獨(dú)立性較強(qiáng)，互不干擾。盡管某一線路出現(xiàn)明顯故障問(wèn)題，其他消防用電設(shè)施也可以處于常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)。在此等配電系統(tǒng)的運(yùn)作下，消防設(shè)施全天候運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能，但自動(dòng)配電系統(tǒng)也存在一定不足。在具體設(shè)計(jì)期間，需要設(shè)計(jì)人員配備數(shù)量體系較為龐大的配電設(shè)備以及線路，整體成本投入較不可控。針對(duì)樹干式配電系統(tǒng)而言，因此類配電手段屬于雙干線互相備用，一旦某分支線路出現(xiàn)故障，極易對(duì)干雙線另一端線路的其他消防用電設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)造成影響。考慮到此配電手段布線格局十分靈活，且所需設(shè)備相對(duì)較少，可廣泛將其用于電動(dòng)化防火卷簾等小功率的消防設(shè)施配電操作[6]。

（三）消防電梯

電梯是建筑垂直交通運(yùn)行的重要工具。在消防系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)期間，需要進(jìn)一步完善消防系統(tǒng)功能，強(qiáng)化對(duì)消防電梯的設(shè)計(jì)也十分關(guān)鍵。常規(guī)格局下，消防電梯屬于消防員搶救傷員的重要工具，在具體設(shè)計(jì)期間必須重視如下幾方面內(nèi)容。

1.考慮到在電梯啟動(dòng)之后，內(nèi)在負(fù)荷狀況會(huì)出現(xiàn)一定改變，為此需要積極探尋電流值以及電機(jī)功率比例關(guān)系。具體可憑借如下公式展開計(jì)算：

式中，η表示電動(dòng)機(jī)效率；p2則表示功率輸出值；p1代表功率輸入值；∑p表示設(shè)備實(shí)體消耗量。待明確電流值和電動(dòng)機(jī)功率的比例關(guān)系之后，可基于電動(dòng)理想運(yùn)動(dòng)狀態(tài)維持目標(biāo)，展開細(xì)致化消防電梯功率設(shè)定。

2.優(yōu)化消防電梯火災(zāi)緊急控制功效部署，一旦發(fā)生災(zāi)害嚴(yán)重的火情，遠(yuǎn)方的消防總控制臺(tái)可立即反應(yīng)，即刻遠(yuǎn)程調(diào)度，助力全部電梯順利實(shí)現(xiàn)首層返回。

3.消防電梯還要配備一套可完全避免火災(zāi)損害的電梯技術(shù)措施，如防止煙氣進(jìn)入等，以保障消防電梯在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的安全性[7]。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為深入貫徹綠色環(huán)保發(fā)展理念，建筑工程需自覺(jué)強(qiáng)化對(duì)建筑電氣和消防系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)布局，聚焦建筑電氣、消防系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)存問(wèn)題，制定針對(duì)性改進(jìn)措施。本文基于建筑可持續(xù)發(fā)展視角，以供配電系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、可再生能源系統(tǒng)、消防電梯、消防用電系統(tǒng)為具體切入點(diǎn)，完善整體建筑電氣節(jié)能與消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局策略，能夠高效滿足居民基本用電需求，還能提供優(yōu)質(zhì)的火災(zāi)消防保障，值得借鑒和推廣[8]。

參考文獻(xiàn)

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