建筑電氣設(shè)計的原則及注意事項(xiàng)

馬思碩

（山西建筑工程集團(tuán)有限公司設(shè)計院，山西 太原 030000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，對能源需求建設(shè)項(xiàng)目增加，由于建筑過程消耗大量能源，建筑業(yè)已成為我國主要的耗能行業(yè)之一。在現(xiàn)代化建筑設(shè)計期間，加強(qiáng)對電氣的設(shè)計是基本環(huán)節(jié)也是重要環(huán)節(jié)，隨著電氣設(shè)備功能的改變，設(shè)備數(shù)量也出現(xiàn)明顯的增加，這也使建筑電氣線路設(shè)計方式更加復(fù)雜，當(dāng)前電氣設(shè)計應(yīng)以防止事故或故障為前提，避免因電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和裝置存在缺陷，不能滿足安全要求而引起觸電事故，因此，在電氣設(shè)計過程中，保證建筑電氣設(shè)計的科學(xué)性至關(guān)重要[1]。

1 建筑電氣設(shè)計概述

在我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，人們生活質(zhì)量有明顯的提升，涉及生活的方方面面，而建筑電氣就是其中的代表項(xiàng)目之一?？萍嫉倪M(jìn)步和國家政策的推動，大大促進(jìn)了電氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在當(dāng)前形勢下電氣結(jié)構(gòu)已經(jīng)從簡單的照明向多功能轉(zhuǎn)變，“配電設(shè)備和電路”也變得越來越復(fù)雜。首先，建筑電氣設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑物規(guī)模、功能定位和要求確定使用場所；其次，需要明確變壓器的容量與要求，包括備用電源、應(yīng)急電源類型的研究；最后應(yīng)結(jié)合規(guī)范知識、設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和建筑實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，通過找出問題、揭示矛盾、分析研究，進(jìn)而有效解決問題。

2 建筑電氣設(shè)計的原則

2.1 滿足建筑設(shè)計的實(shí)際需要

考慮建筑電氣項(xiàng)目范圍較廣，以及電氣使用場景也較為復(fù)雜的特點(diǎn)，主要可以從采光、溫度、舒適度的角度考慮，結(jié)合建筑對這些基本要求的精細(xì)度以及最終達(dá)到良好的效果進(jìn)行設(shè)計。對于實(shí)驗(yàn)室、工廠、娛樂場所等有特殊用電要求的建筑，可結(jié)合實(shí)際用電數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)分析，靈活運(yùn)用新材料和工藝手段旨在促使建筑電氣設(shè)計可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足建筑用電要求[2]。同時，建筑工程的具體情況因地理環(huán)境、人文環(huán)境、建筑用途等不同而有很大差異，建筑用戶對其電氣工程建設(shè)的要求也不同，在電氣設(shè)計過程中為滿足建筑物的適用性，需要考慮建筑工程的特性和以滿足建筑物電力需求為主要目標(biāo)，提供可靠的電力負(fù)載，如建筑物或業(yè)主還有其他用電需求均需要考慮其中，在充分考慮用電特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制定有目的的工程設(shè)計方案，滿足正常用電需求與特殊用電需求。

2.2 以節(jié)能環(huán)保為指導(dǎo)思想

在社會快速發(fā)展的情況下，我國能源資源供應(yīng)承受著巨大壓力。在電力工程建設(shè)中，應(yīng)充分考慮工程應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益，而在電氣設(shè)計過程中應(yīng)盡量避免過多的成本投入和能源資源的問題。由于建筑行業(yè)屬于第三方行業(yè)，很多企業(yè)為了節(jié)省建設(shè)成本，使用的材料并不具備節(jié)能環(huán)保的要求，甚至在施工期間使用質(zhì)量不符合要求的電氣設(shè)備和落后的技術(shù)，就會增加能源消耗。新時代，世界面臨能源問題，新能源成為各國討論的重要話題，而節(jié)能環(huán)保則是大勢所趨，在建筑設(shè)計本身應(yīng)嚴(yán)格遵循節(jié)能環(huán)保的指導(dǎo)思想，在整個設(shè)計過程中，始終貫徹節(jié)能理念，避免建筑后續(xù)使用中的能源損失，但是一味追求節(jié)能，不僅會增加其他成本因素，也會造成資源浪費(fèi)。而以長遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展眼光思考問題，正確權(quán)衡資源投入與節(jié)能的關(guān)系，平衡建筑電氣設(shè)計的節(jié)能，有助于建筑電氣設(shè)計人員制定符合長遠(yuǎn)發(fā)展的策略。

2.3 正確理解“節(jié)能”的含義

建筑電氣設(shè)計節(jié)能的關(guān)鍵在于節(jié)省不必要的能源消耗，在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計期間應(yīng)基于實(shí)際用電考慮，在確保電氣系統(tǒng)可以滿足日常生活和工作需求的基礎(chǔ)上，正確區(qū)分非強(qiáng)制性能源消耗與強(qiáng)制性能源消耗，為將一些不必要的能源消耗降至最低，就需要相關(guān)設(shè)計人員準(zhǔn)確了解“節(jié)能”的意義。可以先找出那些與建筑功能無關(guān)的能源消耗，綜合考察后再采取相應(yīng)的具體措施，降低輸電線路的電阻值[3]。

3 建筑電氣設(shè)計中的電力供應(yīng)與節(jié)能設(shè)計

3.1 建筑電氣設(shè)計中的電力供應(yīng)

在當(dāng)前建筑工程中，電氣扮演著非常重要的角色，一旦沒有電，整個建筑的功能就會大大降低，因此，只有切實(shí)保障建筑物穩(wěn)定的電力供應(yīng)，才能有效維持建筑的正常運(yùn)行。一般來說，供電設(shè)計包括供電的電壓、來源、距離和可靠性，當(dāng)前電力系統(tǒng)設(shè)計期間需要準(zhǔn)確掌握電力負(fù)荷的性質(zhì)，設(shè)備總?cè)萘亢陀嬎愕呢?fù)荷，包括數(shù)量、容量、位置及變電站主接線；無功補(bǔ)償容量及補(bǔ)償前后功率因數(shù)；后備容量及后備電源方式；繼電器保護(hù)配置及整定及測量儀表的配置。在高層建筑中，具體的功率容量是結(jié)合實(shí)際負(fù)荷大小和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)約束，根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)、負(fù)荷等級和重要性，安裝設(shè)備發(fā)電機(jī)組和應(yīng)急蓄電池電源，這樣，當(dāng)發(fā)生事故或其他緊急情況時，其事故照明、安全設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等重要設(shè)備設(shè)施都可以正常運(yùn)行，進(jìn)而有效保證能耗[4]。

3.2 建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計

3.2.1 照明節(jié)能設(shè)計

對于節(jié)能照明設(shè)計主要是在提高光照效率的情況下，從一定意義上降低照明系統(tǒng)的功率消耗，有效達(dá)到能源利用最大化的目的。一般來說，照明節(jié)能設(shè)計主要有以下3 種：①照明方式的選擇。應(yīng)充分利用自然光，這是節(jié)約照明能耗的重要途徑之一，即電氣設(shè)計人員應(yīng)盡量考慮與自然相結(jié)合，在設(shè)計中采用光和人工照明的方式，從而在很大程度上節(jié)省照明功率。②選用適當(dāng)?shù)臒艟??；驹硎窃诓煌瑘鏊聭?yīng)選用不同的燈光。③選用適當(dāng)?shù)恼彰魇侄位蛟O(shè)備，這是一個有效的節(jié)電手段。

3.2.2 變壓器的優(yōu)化選擇

作為配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，變壓器是供電的基本裝置，一般包括鐵損和銅損。變壓器材料與制造工藝有關(guān)，在一般情況下，要想提升建筑電氣設(shè)計效果，就可以選擇較好的節(jié)能變壓器，由于變壓器的功耗與負(fù)載大小有關(guān)，因此，在選擇變壓器容量和臺數(shù)時，應(yīng)根據(jù)負(fù)載運(yùn)行的時間變化選擇變壓器的運(yùn)行參數(shù)和臺數(shù)，這樣就可以盡量減少不必要的損耗。

3.2.3 減少電路損耗

當(dāng)輸送功率后線路系統(tǒng)將會出現(xiàn)大量電力消耗，這與線路長短和負(fù)荷高低密切相關(guān)，這就需要盡量增加系統(tǒng)的系數(shù)，減小線路阻力以降低其消耗。主要包括：①線路路線的選擇。選擇線路路線期間應(yīng)確保其適當(dāng)?shù)脑瓌t，減少線路過長現(xiàn)象發(fā)生，線路中盡可能避免走彎路，盡量走直路。②正確選用電線橫截面。電線電纜的截面積應(yīng)按照當(dāng)前情況和技術(shù)情況合理選定，對于較長的線路，在符合載流量和電壓降的前提下，應(yīng)提高電線電纜橫截面面積。③合理選擇變電站地點(diǎn)。變壓器、供電所應(yīng)盡可能接近供電中心，盡可能減小供電長度，以降低不必要的電力消耗[5]。

4 建筑電氣設(shè)計的注意事項(xiàng)

4.1 電氣線路布線注意事項(xiàng)

在建筑電氣設(shè)計過程中，由于電氣線路本身比較復(fù)雜，屬于上下交叉的形式，即使是小規(guī)模的項(xiàng)目而言，使用的線纜長度也在10000m 左右，所以電氣線路損失也較嚴(yán)重。針對這種情況，在設(shè)計建筑電氣電路時，線損問題應(yīng)引起高度重視，應(yīng)合理準(zhǔn)確地規(guī)劃變壓器的安裝容量、位置以及做好線路的相關(guān)排布，實(shí)際上，在很多建筑工程中，為了最大限度降低成本，都選擇了存在較大安全隱患的鋁芯塑料電線，但是鋁線的機(jī)械強(qiáng)度比銅芯塑料線低，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性差，更重要的是同規(guī)格鋁線使用壽命比銅線短很多，鋁線經(jīng)過長時間的使用，電線老化得更快容易引起火災(zāi)[6]。對于住宅建筑而言，內(nèi)部線路的線徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況選擇，例如空調(diào)線路應(yīng)使用截面不小于4mm 的銅芯塑料線，一般插座和照明電路線應(yīng)采用截面2.5mm 的銅芯塑料線，由于家居中普遍采用微波爐這種添加各種非線性負(fù)荷的家用電器，而且此類家電在使用過程中也經(jīng)常會導(dǎo)致電路出現(xiàn)諧波，所以家庭電纜的選用一般依據(jù)設(shè)備溫度、加熱要求、相對便利的電流密度以及負(fù)載損耗，考慮到這些原因，家庭電纜應(yīng)盡量采用16mm銅芯塑料電纜，以適應(yīng)建筑電氣的使用要求。

4.2 高層建筑電氣設(shè)計注意事項(xiàng)

考慮到建筑電氣用電的安全性，國家對高層電氣系統(tǒng)的設(shè)計有著較高標(biāo)準(zhǔn)，因此，在高層建筑的電氣設(shè)計中，正確選擇高壓電源尤為重要。高層電氣設(shè)備施工操作相對復(fù)雜，穩(wěn)定性不好，影響因素多，在設(shè)計中設(shè)計人員必須充分了解與接線相關(guān)的因素，規(guī)劃人員在建筑物的電氣設(shè)計中只能計算部分電氣負(fù)荷的裝機(jī)容量，有些只能估算，卻無法掌握真實(shí)的情況，因此設(shè)計人員要考慮其可靠性，根據(jù)高層建筑照明電路特點(diǎn)，應(yīng)采用母線與供電負(fù)荷分離的配電方式，其中供電負(fù)載宜采用徑向供電方式。此外，電氣設(shè)計應(yīng)充分考慮建筑物的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，例如，由于房屋空間大、墻距大、墻體設(shè)備多、接地管多，對建筑電氣設(shè)計的要求也較多，這就應(yīng)該考慮采用電氣控制的自動化系統(tǒng)實(shí)施設(shè)備管理，甚至可以在此期間選擇抗震技術(shù)措施，如配電柜、照明裝置等電氣設(shè)備，滿足抗震管道層的貫通、建筑物伸縮縫、沉降縫的設(shè)置與管理等?，F(xiàn)階段，我國各行各業(yè)都在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排，并著力打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)與綠色經(jīng)濟(jì)，其中電氣設(shè)計產(chǎn)業(yè)也不例外，而針對電力過?，F(xiàn)象也應(yīng)作為分析社會經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，在電氣設(shè)計過程中應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)、安全、節(jié)能、環(huán)保的基本原則和現(xiàn)有技術(shù)水平，采用高效變壓器、節(jié)能燈、節(jié)能配電方式、無功補(bǔ)償裝置等，以減少電能損耗，達(dá)到節(jié)電的目的。

4.3 建筑照明系統(tǒng)設(shè)計注意事項(xiàng)

在照明設(shè)計時應(yīng)根據(jù)視覺要求、作業(yè)性質(zhì)和環(huán)境條件，通過對光源、燈具的選擇和配置，使工作區(qū)或空間具備合理的照度、顯色性和適宜的亮度分布以及舒適的視覺環(huán)境。在進(jìn)行一般照明系統(tǒng)設(shè)計期間，照明設(shè)計應(yīng)采用高效光源和燈具及節(jié)能控制技術(shù)，合理采用智能照明控制系統(tǒng)，還需要設(shè)計其具體亮度標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)照明過高的情況，以及出現(xiàn)照明過低的情況，防止由于照明亮度分布不一導(dǎo)致眩光的發(fā)生，只有保證照明亮度處于固定狀態(tài)下才可以促使其照明系統(tǒng)可以正常運(yùn)行[7]。

同時，還需要加強(qiáng)對消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的研究，在建筑發(fā)生火災(zāi)、電源故障斷電或其他災(zāi)害時，應(yīng)急照明對人員疏散、消防和救援工作，保障人身、設(shè)備安全，進(jìn)行必要的操作和處置或繼續(xù)維持生產(chǎn)、工作都有重要作用。不僅要確保光源可以第一時間被點(diǎn)亮，還需要根據(jù)各建筑物的性質(zhì)，合理設(shè)置疏散指示標(biāo)志，能更好地幫助人員快速、安全地進(jìn)行疏散。對于空間較大的場所，人們在火災(zāi)時依靠疏散照明的照度難以看清較大范圍的情況，依靠行走路線上的疏散指示標(biāo)志，可以及時識別疏散位置和方向，縮短到達(dá)安全出口的時間，為人員的逃生奠定基礎(chǔ)。

4.4 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計注意事項(xiàng)

在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)設(shè)計工作中，低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)線載流量與斷路器整定電流不匹配以及供電路線中受到的斷路器保護(hù)等等問題，這些是在實(shí)際的工作中經(jīng)常遇到的問題，也是我們電氣設(shè)計人員最應(yīng)該掌握的基本知識，對于此類問題的處理辦法是先要計算負(fù)荷電流，在此基礎(chǔ)上更加科學(xué)有序地選擇導(dǎo)線，從而使得整定電流能夠控制在合理的范圍之中，使導(dǎo)線受到短路器的有效保護(hù)。不僅如此，還更應(yīng)該了解所選用的電器產(chǎn)品性能，并根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行選擇。總之，應(yīng)嚴(yán)格按照《低壓配電設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計，并應(yīng)結(jié)合其他相應(yīng)的電氣專業(yè)規(guī)范的要求，高要求高標(biāo)準(zhǔn)，從整體出發(fā)，全面考慮各種因素，以確保供電安全的可靠性。

5 結(jié)語

電氣設(shè)計是民用建筑中關(guān)鍵的內(nèi)容之一，但隨著現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)和社會管理的發(fā)展，建筑電氣設(shè)計也就顯得更加復(fù)雜，尤其在建筑設(shè)計與施工過程中，因?yàn)槌３]有嚴(yán)格按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施電氣設(shè)計，亦或是對某些特殊需要重視的情況與項(xiàng)目未能予以充分的注意，許多實(shí)際建筑電氣設(shè)計往往并不正確，同時建筑電氣設(shè)計質(zhì)量也不達(dá)標(biāo)，因此，常常會出現(xiàn)重大的安全隱患，造成嚴(yán)重后果。為了提高建筑電氣設(shè)計安全，降低綜合成本，建筑電氣設(shè)計人員需要從安全的高度，提升管理水平?？偟膩碚f，目前中國建筑業(yè)發(fā)展很快，從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，對建筑能源優(yōu)化利用尚有較大空間，為了建立合理的建筑節(jié)能減排觀念，就需要從專業(yè)發(fā)展方面入手，經(jīng)過廣泛思考與探索，深入每一個工程，并提出嚴(yán)格的設(shè)計與電氣執(zhí)行政策，這樣不但能夠直接獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且也對中國建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)成長與新能源開發(fā)有著重大作用。