建筑電氣設計中的安全性和節(jié)能性分析

宮萍

【摘要】如果把建筑物比喻成生命體，那么其中的電氣設計就是建筑物的神經系統(tǒng)，這條極為重要的神經系統(tǒng)不僅關系到人對建筑物的控制而且還決定了建筑物的安全性與節(jié)能性。

【關鍵詞】建筑電氣設計；電氣設計安全性；電氣設計節(jié)能性；供配電系統(tǒng)；電氣照明；電氣接地安全

【中圖分類號】TU85 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0224-02

0 引言

隨著人類社會經濟的持續(xù)增長，建筑的能耗越來越高，尤其是對電力能源的消耗越來越高，人們使用的各種電器設備也得到了空前的普及與發(fā)展，從以前的一個家庭共用一個電器發(fā)展到了現在的一個家庭中的每個人都擁有至少三至五種電器。這種變化就使得建筑電氣設計必須在兼顧安全性的前提之下對建筑進行節(jié)能設計，以降低建筑的整體能源消耗。據統(tǒng)計，我國的電能的能耗重點既不是農業(yè)也不是工業(yè)，而是我國的建筑用電，因此，在現階段對建筑進行安全性與節(jié)能性設計有著雙重的意義，一方面降低了占我國絕大多數能耗的建筑用電，另一方面提高了我國的人居用電的安全。我國目前的建筑業(yè)呈現出了一種極速發(fā)展的態(tài)勢，每年都有十幾億平方米的建筑面積增加到現有的建筑面積中來，試想，如果這些新增的建筑面積都能夠達到安全性與節(jié)能性的統(tǒng)一，將為我國節(jié)約巨大的能源消耗。因此，我國的建筑設計師必須以降低能耗、保證安全為建筑設計的根本方針，在滿足建筑用電基本要求的大前提下，進行電氣創(chuàng)新設計，降低建筑的無功能耗與不必要的消耗。

一、建筑電氣設計的原則

我國對于建筑的電氣設計早已有了國家級的明確的設計規(guī)范，然而卻在節(jié)能性與安全性方面沒有作出具有創(chuàng)新與指導意義的說明。但是建筑設計師的建筑設計必須在遵循電氣設計規(guī)范要求的基礎上，發(fā)揮建筑設計師的個人智慧與知識力量，為建筑設計出既能全面滿足人民群眾用電需求，又能實現建筑整體節(jié)能目標的高效低能耗的設計藍圖。

二、建筑電氣設計的安全性

建筑電氣設計的安全性主要體現在，建筑要提供在緊急情況下所必備的火災自動報警系統(tǒng)以及防雷的安全接地系統(tǒng)，還要保證電氣照明以及供配變電系統(tǒng)的正常運行。

2.1 電力供應

電力是我國目前幾乎所有建筑物中不可或缺的一部分，電力不但是人民群眾生活的基本保障，而且更是建筑物發(fā)揮其人居功能的必要條件。我國目前的許多新建建筑物都已經采用了雙電源制，即分別從不同的局端接入到建筑物的兩側，形成雙獨立電源的供電系統(tǒng)。這種兩路獨立的供電系統(tǒng)在平時可以同時對建筑物進行供電，在其中的某一局向出現電力系統(tǒng)故障與檢修時，另一局向的電力系統(tǒng)繼續(xù)為建筑物提供不間斷的電力供應。這就使得建筑物實現了在停電情況下的電梯、安全照明等必要設施的安全性。在我國的一些較為高檔的建筑物內還設有應對緊急狀況的發(fā)電機組，這些發(fā)電機組通常為燃油或燃汽驅動，在檢測到市電出現故障之后，該機組可以立即啟動，并可以在最短10秒鐘左右恢復對整棟建筑物電力供應，以保證應急用電、照明用電、電梯用電、消防用電的安全。此外，高壓開關柜是所有建筑物的重要電氣設備，我國專門對高壓開關柜進行了相關的規(guī)范要求。并且對于變壓器也做出了相關的規(guī)定，其中建筑設計人員需要注意的是傳統(tǒng)的油浸式已經禁止在建筑物的主樓內使用。對于容量低壓配電屏的出線，應做成手車式。

2.2 供電線路

居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設備電路的穩(wěn)定、安全運行，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)范作相應的計算驗證后再更改。否則線路截面的變小，使電阻變大，功率過載將導致電路發(fā)熱或引發(fā)火災。

2.3 電氣設備的接地

現在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設備，電子設備通過保護接地系統(tǒng)的重復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大于1Ω。

2.4 建筑消防控制

建筑消防設計指火災自動報警滅火系統(tǒng)，包括火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實現報警滅火自動化。其中，消防線路要求要求穿金屬管或者暗敷，目的是火災發(fā)生后可以保持消防線路的正常使用，保證信號、命令得到有效的傳輸。消防水泵的控制尤為重要，為且確保安全，消防水泵的控制應設置兩路：一條由引至消防水泵控制柜；另一路則引至消防控制室。

三、建筑電氣設計的節(jié)能性

建筑電氣設計是建筑設計的一部分。為降低建筑的能耗，建筑電氣設計師也應從全盤考慮，既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運行能耗。下面分別從變壓器、線路、照明幾個方面給與分析。

3.1 變壓器的選擇

變壓器應選用節(jié)能型變壓器，高導磁的優(yōu)質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造使硅鋼片的磁場方向接近一致，可以鐵心的渦流損耗；良好的接縫密合，可減少漏磁損耗。與老產品比，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、質量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點，而在近年得到了廣泛的應用。

理論上計算變壓器負載率為50%時，變壓器的有功耗能能耗最小。但此時變壓器的無功能耗增加，因此要考慮綜合經濟效益后進行選擇。工程中變壓器的容量選擇在考慮初投資和運行費后，一般變壓器的負載率取容量的80%。

3.2 配電線路損耗

建筑中供電線路長且多，由于電阻的存在，當電流通過時就會產生功率損耗，其計算公式是：式中：△P-三相輸電線路的功率損耗；I-錢電流；R-線路相電阻。對于供電線選定的條件下，“R”值不變。可見電流越大，電路損失越大。線路的電阻R=p L/S，電阻與電阻率p、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。要減少電阻損耗應從以下幾個方面考慮：選用電阻率p較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之。減少導線長度，在設計中線路應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。

3.3 電動機的節(jié)能分析

減少電動機損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。但是在具體工程中電動機通常都是水暖及建筑等專業(yè)設備所配套的，因此電氣設計節(jié)能措施主要在運行過程中。除了就地電容器補償減少線路損耗外，還應減少電動機低效率的輕載和空載運行。

3.4 照明節(jié)能

照明節(jié)能設計就是在保證作業(yè)面視覺要求、不降低照明質量的前提下，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，在設計中電氣設計人員應多與建筑專業(yè)配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內人工照明有機地結合，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，公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具，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）對于照明燈具進行控制也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據照明使用特點可采取分區(qū)控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關，高級客房采用節(jié)電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關。

四、結語

建筑電氣的安全和節(jié)能措施還有很多，設計的節(jié)能潛力很大，廣大電氣設計人員在設計中應精心考慮，反復比較設計方案，拿出一套符合各種技術指標，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實可行的節(jié)能措施，從而達到真正安全節(jié)約的目的。

參考文獻

[1]江億.中國建筑能耗遠低于發(fā)達國家（第一部分）.http：//www.chinadialogue.net

[2]中華人民共和國公安部.《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》.GB50116-98

[3]李蔚.在建筑電氣設計中的節(jié)能技術措施.電氣應用.2007，2（10）：12-15

[4]中國計劃出版社.《民用建筑電氣設計規(guī)范》.JGJ/T16-1992