對建筑電氣設(shè)計與安裝節(jié)能的分析探究

馬天偉

(山西運城建工集團有限公司，山西 運城 044000)

建筑電氣是建筑設(shè)備系統(tǒng)中的重要組成部分，在建筑物中起著十分重要的作用，它不僅為整個建筑物提供動力、照明和防雷等基本功能服務(wù)，而且通過控制系統(tǒng)的設(shè)計來滿足各種使用要求。因此對建筑電氣的設(shè)計及運行維護進行合理有效的管理是保證建筑物安全、舒適、經(jīng)濟地運行的關(guān)鍵。本文從分析探討的角度出發(fā)結(jié)合實際工程案例對如何做好建筑電氣的設(shè)計與安裝工作提出了一些看法和建議。

1 建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 我國建筑電氣節(jié)能的現(xiàn)狀

從總體看，我國的建筑電氣節(jié)能工作取得了顯著成績：目前，全國已有近80%的大中城市完成了“十五”規(guī)劃目標(biāo)，部分地區(qū)已達到或超過了國際水平，如北京、上海、天津等。在新建工程中，有相當(dāng)一部分達到了國家規(guī)定的建筑標(biāo)準，并采用了一些新的技術(shù)措施。例如，深圳機場新候機樓，采用了雙路電源供電方式。該工程投資為2.25億元，年節(jié)約用電量達4200萬度[1]。但是，與國外先進國家的相比，我國的建筑電氣設(shè)計安裝仍存在不少問題：①設(shè)計水平不高，缺乏必要的計算和試驗手段，導(dǎo)致設(shè)計的質(zhì)量不高；②施工質(zhì)量低劣，許多設(shè)備選型不當(dāng)，安裝工藝不完善；③運行管理不善，造成大量浪費。

1)設(shè)計方面，由于缺乏系統(tǒng)的節(jié)能理念，部分設(shè)計師在項目實施前沒有對項目的能源消耗情況做詳細調(diào)查和評估，在設(shè)計過程中只考慮滿足功能需求，忽視了系統(tǒng)整體能耗的優(yōu)化；有的設(shè)計師僅根據(jù)設(shè)備選型確定設(shè)備功率，不進行負荷計算，導(dǎo)致設(shè)備選型過大或過??；還有的設(shè)計師為了節(jié)約成本，采用低效的設(shè)備配置方案，造成能源浪費。

2)施工方面，部分施工人員對建筑用電知識了解不夠，不能正確理解圖紙內(nèi)容，盲目操作，造成返工；有的施工單位為追求進度，降低材料損耗，減少工序，增加人工，導(dǎo)致材料使用率不足；還有的施工單位為趕工期，偷工減料，使用質(zhì)量差的電線電纜等。

3)管理方面，大部分單位缺乏有效的管理手段，無法實現(xiàn)有效控制。如，多數(shù)單位缺少完善的用能統(tǒng)計制度，無法準確掌握各區(qū)域、各分項工程的用能數(shù)據(jù)；有些單位缺少專業(yè)的技術(shù)管理人員，無法及時發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過程中存在的安全隱患；還有些企業(yè)雖然制定了相關(guān)制度規(guī)定，但由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)支持，難以落實[2]。

1.2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計存在問題

對建筑電氣設(shè)計缺乏整體規(guī)劃，部分項目僅根據(jù)自身需求進行設(shè)計。由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準，造成各單位各自為政，重復(fù)浪費。如：有的項目在施工圖階段未考慮照明系統(tǒng)，后期改造增加照明系統(tǒng)，不僅增加了工程成本，而且也造成了不必要的資源浪費。

對建筑電氣安裝質(zhì)量重視不夠，目前，多數(shù)施工單位為了追求利潤，不按圖紙要求進行施工，隨意改變原有線路，導(dǎo)致設(shè)備與負荷嚴重不匹配。同時，一些建設(shè)單位盲目追求低造價，降低工程造價，忽視了安全、環(huán)保等指標(biāo)的實現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)大量安全隱患。

缺乏有效的運行管理，由于大部分工程項目由專業(yè)公司承建，業(yè)主往往只負責(zé)驗收，而專業(yè)的工程公司則將精力投入到項目的后期維護中，因此，許多工程項目建成后，因缺少必要的維護保養(yǎng)，致使設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)，造成巨大的能源損失。

節(jié)能意識淡薄，大多數(shù)用戶認為，用電是“取之不盡，用之不竭”，只要保證供電，就不會產(chǎn)生任何費用。實際上，如果采用不合理的方式用電，同樣會造成大量的能源浪費。

2 建筑電氣節(jié)能的意義

2.1 節(jié)約用電

通過合理選擇和布置變電所及線路，采用先進的節(jié)電技術(shù)，提高變電所及線路的運行效率，降低輸配電損耗，從而減少無功功率消耗，達到節(jié)約用電的目的；同時，在滿足使用要求的前提下，盡可能減少不必要的設(shè)備容量，降低設(shè)備空載率，從而減少有功功率消耗。此外，還可采取有效措施，盡量利用低谷時段進行生產(chǎn)，以充分利用夜間谷段。由于建筑電氣的使用，可減少對煤、石油、天然氣等不可再生的資源消耗。據(jù)統(tǒng)計，我國每年因電力生產(chǎn)與供應(yīng)造成的損失高達2000億元，其中，僅火電一項的損失就超過500億元，而建筑電氣系統(tǒng)每節(jié)1度電，就可以為國家節(jié)省0.15t標(biāo)準煤[3]。因此，提高建筑的供電質(zhì)量，降低能耗，是實現(xiàn)我國能源戰(zhàn)略的重要途徑之一。

2.2 改善供電質(zhì)量

由于建筑電氣設(shè)計安裝不當(dāng)，導(dǎo)致系統(tǒng)故障或停電，將造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此，要充分考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行。目前，國內(nèi)不少地區(qū)正在大力推廣“合同能源管理”，即由業(yè)主委托專業(yè)公司，按照約定的條件和要求，從規(guī)劃到設(shè)計，再到施工，最后到運行維護，進行全壽命周期的費用托管。對于那些已經(jīng)建成投入使用的既有公共設(shè)施，如果能夠利用其自身所擁有的剩余能量或余熱，則可以在不額外增加成本的情況下，將這部分熱能加以回收并加以利用，以取得更大的經(jīng)濟效益，這也是一種有效的節(jié)能措施。

2.3 避免浪費，保障安全

建筑物的能源消耗主要是由照明，空調(diào)，給水排水，動力等耗能大戶引起的，其中，照明能耗占建筑物總能耗的30%～50%。因此，加強建筑電氣設(shè)計與安裝節(jié)能是實現(xiàn)綠色建筑的必然要求。根據(jù)國內(nèi)外大量資料表明，許多重大傷亡事故的發(fā)生，往往都與觸電有關(guān)。因此，為了保障人民生命財產(chǎn)的安全，必須加強用電管理，防止意外事故的發(fā)生。

2.4 提高工作效率

現(xiàn)代辦公大樓一般采用計算機集中控制管理，其功能復(fù)雜，自動化程度高，對供電質(zhì)量的要求也更高。而傳統(tǒng)的手工操作方式，不僅工作量大，而且容易出錯，影響正常工作。如果實行計算機遠程監(jiān)控，不僅可以大大提高工作效率，還可以節(jié)省人力，物力，財力[4]。

2.5 保護環(huán)境

隨著社會的發(fā)展，人們對居住環(huán)境的質(zhì)量提出了更高的要求，綠色環(huán)保，舒適方便，健康衛(wèi)生，低污染的建筑已成為人們的首選。而傳統(tǒng)的照明方式，不僅會造成大量的光污染，還存在著一定的安全隱患。所以，加強建筑電氣設(shè)計和安裝節(jié)能，對于促進城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。在建筑物內(nèi)采用高效、低耗的照明設(shè)備，既有利于保證室內(nèi)照度的均勻，又能夠避免眩光，從而減少空調(diào)的使用量，使室內(nèi)空氣保持清新。

2.6 促進技術(shù)進步，推動經(jīng)濟發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型電工材料及電子元器件不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)代建筑中應(yīng)用的各種電器產(chǎn)品更加智能化。例如，智能大廈中的消防報警系統(tǒng)，不僅能自動檢測火災(zāi)發(fā)生，及時發(fā)出報警信息，還能自動切斷有關(guān)設(shè)備的電源。

3 當(dāng)前國內(nèi)建筑電氣設(shè)計與安裝的特點及發(fā)展趨勢

3.1 照明系統(tǒng)

目前，我國城市公共區(qū)域和居住小區(qū)普遍存在照明不科學(xué)、不合理的情況，部分地區(qū)甚至還存在照度不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致居民生活品質(zhì)降低。

1)缺乏合理的照明規(guī)劃，由于缺少科學(xué)的照明規(guī)劃和有效的實施措施，造成一些公共區(qū)域和居住小區(qū)的夜間照度嚴重不足。

2)燈具選型不當(dāng)，在滿足基本功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)合理選擇燈具的功率密度(即單位面積內(nèi)使用的電燈數(shù)量)，以實現(xiàn)最佳的光環(huán)境效果[5]。燈光控制方式不合理。

3.2 供電系統(tǒng)

線路損耗過大，輸電線路損耗大，一方面是因為電力傳輸距離過長，另一方面是由于輸電線路老化，再加上人為因素的影響，使得輸電線損增大，從而影響整個系統(tǒng)的效率。

供電電壓過低，當(dāng)電壓過低時，不僅會降低設(shè)備的工作效率，還會使絕緣材料加速老化。同時，也會使電器設(shè)備的使用壽命縮短，并增加維護費用。

接地故障，接地故障會造成金屬外殼帶電，引起人身觸電事故。此外，當(dāng)發(fā)生漏電時，會導(dǎo)致電器設(shè)備的運行不正常，甚至損壞電器設(shè)備。

負荷變化，由于負荷的變化，會使電網(wǎng)中的無功補償裝置不能及時調(diào)整，從而導(dǎo)致無功補償能力下降，最終影響用電設(shè)備的正常運行，造成不必要的損失。

4 建筑電氣設(shè)計與安裝節(jié)能的措施

4.1 合理選用建筑電氣設(shè)備與材料

根據(jù)建筑規(guī)模及功能，選擇合適的建筑配電方式，避免大馬拉小車：如采用單相負荷的住宅，可考慮將進線開關(guān)柜(箱)集中設(shè)置在地下室或半地下室內(nèi)；當(dāng)采用三相四線制時，可將進線開關(guān)柜(箱)分散布置于各層。對于高層住宅，應(yīng)優(yōu)先考慮采用雙路電源供電。在滿足使用要求的前提下，盡量減少用電設(shè)備，提高供電質(zhì)量。對照明系統(tǒng)采用雙路供電，避免單路電器的損壞。同時，要保證各電器設(shè)備的安全可靠。

根據(jù)不同用途，合理選擇用電設(shè)備和線路：對照明和插座回路，宜選用節(jié)能型燈具；空調(diào)回路，宜選用變頻調(diào)速空調(diào)器；電梯回路，宜選用高效節(jié)能的電梯。同時，要嚴格控制電器的數(shù)量，減少空載運行時間。對于多臺電動機或電動執(zhí)行器，應(yīng)分別控制。當(dāng)一臺電機故障時，其他電機仍可工作；另外，還要考慮備用電源。

正確安裝電器設(shè)備：安裝前，要對電器設(shè)備進行選型，確定功率，計算其使用環(huán)境條件；并做好電器設(shè)備的接地保護工作，防止發(fā)生觸電危險；還要注意檢查電氣線路是否破損，絕緣性能是否良好等。根據(jù)用電設(shè)備的工作特點，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，選擇合理的配電方式。如交流與直流并聯(lián)；動力與照明分開；低壓配電網(wǎng)采取分級保護；設(shè)置無功補償裝置等。

合理選用變壓、變流和開關(guān)電器：在選擇高壓電器時，必須充分考慮其安全性和可靠性。例如，高壓斷路器，除應(yīng)具有分斷能力強、動熱穩(wěn)定性好等特點外，還應(yīng)符合國家標(biāo)準《電力系統(tǒng)用斷路器》GB14041中的有關(guān)要求。

4.2 優(yōu)化電氣設(shè)計

根據(jù)建筑物功能需求確定合理的供電方案，減少用電設(shè)備數(shù)量，避免不必要的重復(fù)配置，同時盡量減少線路長度，縮短線纜規(guī)格和型號，采用小截面的電纜，減小導(dǎo)線載流能力。對于照明燈具等易損件，應(yīng)選用質(zhì)量可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并做好定期檢查維護工作。

加強設(shè)計階段的管理，提高設(shè)計質(zhì)量。在設(shè)計過程中，要嚴格按照規(guī)范要求進行，確保設(shè)計的安全性。此外，還要充分考慮施工圖審查的要求，保證設(shè)計的合理性，盡量降低返工率，縮短施工周期。

完善設(shè)計圖紙，在圖紙會審中，必須認真研究有關(guān)技術(shù)文件，結(jié)合工程實際，提出合理的建議；對不合理的地方，應(yīng)及時提出意見，及時調(diào)整。

改進工藝，通過改進工藝，可以有效降低產(chǎn)品成本。例如：可以通過增加輔助工序，使生產(chǎn)效率得以提高；還可以利用計算機軟件，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動檢測和加工，從而節(jié)省人力。

4.3 合理選擇建筑電氣設(shè)計標(biāo)準規(guī)范

根據(jù)《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》，對新建居住建筑的供電系統(tǒng)應(yīng)采用雙回路供電，當(dāng)條件不允許時，可設(shè)置單回路，但不得將空調(diào)用電與其它負荷合用一個回路，并應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止發(fā)生超壓。

根據(jù)國家有關(guān)強制性標(biāo)準，在民用住宅中，照明宜采用36V以下安全電壓，且不宜大于60W；空調(diào)宜采用分體機；插座的額定電流不應(yīng)超過10A；廚房內(nèi)使用的各種電器設(shè)備(如電冰箱、洗碗機、電飯煲等)的功率總和不宜大于120W。

根據(jù)國家標(biāo)準《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》，辦公樓的照明和動力電源宜集中設(shè)置，其配電線路應(yīng)設(shè)于建筑物內(nèi)的專用房間，嚴禁使用電纜或電線直接敷設(shè)在地板下。

4.4 加強施工現(xiàn)場管理

嚴格控制施工質(zhì)量，認真做好各工序之間的銜接與配合工作，保證各環(huán)節(jié)的質(zhì)量；加強隱蔽工程驗收，確保工程質(zhì)量；及時發(fā)現(xiàn)并消除影響質(zhì)量的隱患；嚴格按設(shè)計圖紙及施工規(guī)范要求進行安裝；嚴格按照規(guī)定程序進行操作，杜絕盲目蠻干現(xiàn)象。

加強過程監(jiān)督，項目部必須建立嚴格的檢查制度，對每道工序都做到有檢查人員，檢查結(jié)果要有記錄，發(fā)現(xiàn)問題要立即糾正。

完善管理制度，為使項目部各項管理工作落到實處，制定相應(yīng)的規(guī)章制度，包括：員工崗位責(zé)任制度；材料采購審批制；技術(shù)交底制；班組交接班制；設(shè)備維修保養(yǎng)制；安全防火責(zé)任制；衛(wèi)生清潔消毒制度等等。通過這些規(guī)章制度的落實，提高全體員工的素質(zhì)和工作積極性，增強工作的主動性和責(zé)任感。

強化能源管理，堅持從源頭上節(jié)約，把好物資采購關(guān)，降低消耗；加大科技投入，提高產(chǎn)品性能；積極推行清潔生產(chǎn)，減少污染；大力開展節(jié)約型社會建設(shè)活動。

5 結(jié)語

建筑電氣設(shè)計是實現(xiàn)建筑功能，提高建筑質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)代建筑的智能化水平越來越高。為了適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的要求以及滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化生活需求，必須對傳統(tǒng)的設(shè)計理念進行更新與改造；同時也要加強技術(shù)經(jīng)濟分析、合理利用能源資源等措施來保證設(shè)計的科學(xué)性、合理性。