建筑電氣設(shè)計問題分析

陳威宇 朱愛魯

【摘要】科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，我國的基礎(chǔ)建設(shè)也越來越完善。建筑的電氣設(shè)計基本原則是經(jīng)濟(jì)合理、高效節(jié)能，建筑電氣節(jié)能設(shè)計是推進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，這就要求在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計時，在滿足基本要求的情況下，需要依照國家規(guī)范合理地進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，根據(jù)實際情況盡可能提高能源利用率。在社會技術(shù)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過程中，人們對室內(nèi)設(shè)備與室外環(huán)境都有了更高的要求，此改變也對建筑電氣設(shè)計提出不小的挑戰(zhàn)。為提高電氣設(shè)計水平，完成電氣設(shè)計任務(wù)，設(shè)計人員需要擁有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，較強(qiáng)的技術(shù)能力，具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，在實際工作中考量多方面因素，圍繞電氣工程進(jìn)行全面分析、細(xì)致考量，完成電氣設(shè)計任務(wù)，提高設(shè)計內(nèi)容的合理性、有效性。當(dāng)下需要進(jìn)行全面論證，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案存在的問題并進(jìn)行修改，使設(shè)計方案達(dá)到規(guī)定要求，提高建筑用電的安全性，也成為保障住戶安全的重要手段。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣;設(shè)計問題;分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.09.075

引言：

建筑電氣設(shè)計的質(zhì)量直接影響到建筑的使用性能和用電安全。目前，建筑物電氣設(shè)計缺乏遠(yuǎn)見、設(shè)備使用不合理以及電路設(shè)計不一致，影響建筑物對電力的正常使用。因此，電氣的設(shè)計需要嚴(yán)格遵守設(shè)計原則，同時有效結(jié)合現(xiàn)狀，制定出一定的有針對性的改進(jìn)方案，提高建筑質(zhì)量，滿足使用標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1、標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行原則

1.1“宜”字條款的執(zhí)行

對于強(qiáng)制性條文和“應(yīng)”字條款，設(shè)計人員都能嚴(yán)格執(zhí)行，但對于“宜”字條款則多有爭議。規(guī)范最后附有規(guī)范用詞說明，其中“宜”表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做;而爭議在于何謂條件許可，立場不同看法不同，建設(shè)方注重投資，設(shè)計則偏于保守。對于不涉及安全的條文，設(shè)計院持保留態(tài)度，尊重建設(shè)方意見，但對于有關(guān)消防和用電安全的條文，設(shè)計和審查應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。對于“宜”字條款應(yīng)區(qū)分其類別，首先看規(guī)范推薦此類做法的原因，其次看其實際影響，最后還要符合當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的規(guī)定。對于消防類“宜”字條款，首先應(yīng)執(zhí)行，當(dāng)不能完全執(zhí)行時應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

1.2帶數(shù)量級條款的界定

規(guī)范中有些條文帶有數(shù)字量級，以某個區(qū)間或上下限為判斷依據(jù)，此類問題牽涉到定性問題，多涉及到強(qiáng)條。針對此類問題，可以將漢字用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)公式表示，則其數(shù)量關(guān)系就很清晰了，對于計算結(jié)果則應(yīng)保留到小數(shù)點(diǎn)后比規(guī)定值多一位。2.3分檔選擇問題標(biāo)準(zhǔn)有一類表述，明確要求應(yīng)按某一檔設(shè)計或采用某一檔次的設(shè)備，設(shè)計為了減少設(shè)備類型和規(guī)格，或為了更加安全可靠，而按高一檔標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計或選擇了高一等級的設(shè)備，此時圖紙審查應(yīng)予以寬容和理解。此類問題按嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行沒有問題，規(guī)范一般是最低要求，設(shè)計適當(dāng)提高要求是符合規(guī)范本意的。如果設(shè)計高于規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，審圖可以按普通條文從經(jīng)濟(jì)性角度提出建議，而不應(yīng)按強(qiáng)制性條文提出。

2、建筑電氣設(shè)計中的不足

2.1存在電氣安全隱患

大多數(shù)事故是由電氣安全造成的，電氣安全發(fā)展成社會關(guān)心的問題，因此國家通過了具體的法律和條例來規(guī)范電氣設(shè)計行為。目前依舊無法解決電氣安全隱患，這些影響因素包含居民的非法用電以及電氣設(shè)計不科學(xué)。對于后者，設(shè)計水平是電力使用安全的關(guān)鍵。（1）缺乏安全措施。在建筑物電氣裝置的實物設(shè)計中鋪設(shè)電線時，沒有采取任何保護(hù)措施，所以把照明開關(guān)安裝靠近地面。用電掩埋的安全隱患在某種程度上提高了短路的可能性——開關(guān)電路。（2）在使用電氣材料時，安全系數(shù)相對較低，例如在鋪設(shè)內(nèi)部線路時，為降低生產(chǎn)成本，經(jīng)常使用鋁芯塑料線，電線熔點(diǎn)低，表面容易氧化，線路負(fù)荷過高，火災(zāi)風(fēng)險高。（3）電氣設(shè)計深度不足。在電氣設(shè)計中，許多線路的設(shè)計很淺，很短，很難達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，缺乏深度設(shè)計也對電力和天然氣的安全使用構(gòu)成威脅。

2.2缺乏電氣消防系統(tǒng)

隨著高層建筑電氣和煤氣設(shè)施的數(shù)量和類型的增加，消防安全成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑的電氣設(shè)計中，最重要的問題是缺乏完善的消防電氣系統(tǒng)。例如，在設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)的過程中，由于空間大小和空氣濕度和溫度的不同，不同場合引起火災(zāi)的因素也會不同，在火災(zāi)探測器的選擇上，在實際電氣設(shè)計中，火災(zāi)探測器的設(shè)計和選擇沒有經(jīng)過科學(xué)合理的規(guī)劃。在接地系統(tǒng)設(shè)計中，電氣火災(zāi)系統(tǒng)得到接地系統(tǒng)的大力支持，特殊和公共接地是接地系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵要素。在實際電氣設(shè)計中，通常會出現(xiàn)非選擇和不符合接地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的情況，例如地線與鋼筋或其他裸露線的接觸，這很容易導(dǎo)致電流循環(huán)現(xiàn)象，從而降低電導(dǎo)率。

2.3節(jié)能設(shè)計缺乏效率

在國家促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、減少能源排放和節(jié)能的號召下，電氣設(shè)計應(yīng)該積極響應(yīng)政策，電氣設(shè)計盡可能降低能耗和提高效率?？墒?，目前建筑物中的電氣設(shè)計依舊沒有達(dá)到預(yù)期。對電氣照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要注重照明的選擇。但實際情況中，在設(shè)計電氣照明系統(tǒng)時，缺乏合理的照明選擇，導(dǎo)致大量的電力浪費(fèi)。照明方式上，局部、混合、一般照明不合理搭配;在供配電系統(tǒng)設(shè)計中，通過合理控制供電系統(tǒng)的運(yùn)行和轉(zhuǎn)換，可以達(dá)到降低功耗的目的。供配電系統(tǒng)設(shè)計中存在不合理的電源電壓選擇、不符合電源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及選擇變壓器容積不合理等問題，這造成了電力和配電在運(yùn)行以及轉(zhuǎn)換過程中會造成能源大量浪費(fèi)。在電氣系統(tǒng)設(shè)計中，降低電機(jī)能耗對節(jié)能很重要，但在電氣系統(tǒng)的實際設(shè)計中，電機(jī)負(fù)荷的配置和模型沒有合理的選擇，計算能耗和重復(fù)使用等問題很多。

2.4建筑節(jié)能設(shè)計不當(dāng)

建筑設(shè)計過程中的節(jié)能是不容忽視的，也是當(dāng)今建筑行業(yè)的一個主要問題。在反復(fù)使用和不充分使用非再生資源的背景下，提高資源使用效率和保護(hù)環(huán)境仍然是社會發(fā)展的關(guān)鍵問題。在設(shè)計過程中，由于節(jié)能設(shè)計中缺乏線路設(shè)計科學(xué)以及過早設(shè)計節(jié)能電器，能源資源損失更大。

3、建筑電氣設(shè)計問題處理方法

3.1基于實際情況做好防雷設(shè)計

在公共建筑中進(jìn)行電氣設(shè)計工作，需要增加對防雷裝置的關(guān)注程度，同時也應(yīng)該將防雷作為設(shè)計的重點(diǎn)內(nèi)容，需要分析建筑在防雷方面的需要，區(qū)分建筑防雷類別，還應(yīng)該嚴(yán)格按照建筑防雷要求進(jìn)行規(guī)劃。確定建筑在房屋設(shè)計方面的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合建筑類型進(jìn)行設(shè)計，在建筑防雷設(shè)計方面結(jié)合具體情況科學(xué)劃分，提高防雷設(shè)計的合理性、有效性。在防雷裝置安裝方面涉及接地極的問題，應(yīng)該進(jìn)行防腐與接地極的工作，在焊接環(huán)節(jié)將扁鋼彎折一定的弧度或者在材料選擇時，直接選擇直角扁鋼并在扁鋼外表面涂上一定量的油漆與瀝青，使用油漆與瀝青讓接地材料具備防腐的能力。在防雷設(shè)置方面應(yīng)該確定建筑結(jié)構(gòu)鋼筋的作用，將其作為防雷的引下線。當(dāng)利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)柱作為防雷裝置的引下線時，引下線根數(shù)可不限，其中專用引下線的間距不應(yīng)大于18m，但建筑外廓易受雷擊的各個角上的柱子的鋼筋或鋼柱應(yīng)被利用作專用引下線。在防雷設(shè)置方面，對于屋頂處擁有凸起金屬的建筑，可以將其與避雷線相接，從而提高設(shè)計的有效性。

3.2基于安全隱患做好安全設(shè)計

在建筑電氣設(shè)計方面，設(shè)計人員應(yīng)該關(guān)注電壓與電源的設(shè)計工作，確定建筑類型，靈活選擇設(shè)計方法，提高供電設(shè)計的有效性、合理性。在電壓與電源選擇方面，設(shè)計人員應(yīng)該掌握供電系統(tǒng)的使用與運(yùn)行情況，同時在設(shè)計方面需要考量設(shè)備應(yīng)用情況，綜合多方面信息進(jìn)行設(shè)計，由此可以提高供電設(shè)計內(nèi)容的合理性，還可以確保供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全地運(yùn)行，當(dāng)下大眾對電氣設(shè)備的應(yīng)用量逐漸增加，會加大供電系統(tǒng)的負(fù)荷量。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要為供電系統(tǒng)設(shè)置兩個獨(dú)立電源，電源間相互配合、應(yīng)用，同時為電源配置緊急發(fā)電系統(tǒng)，由此可以提高供電的穩(wěn)定性，保證建筑在特殊狀況下依然可以持續(xù)供電。當(dāng)下我國大部分建筑選擇10kV等級，但是對于用電量大的建筑，應(yīng)該以35kV作為優(yōu)先選項，提高供電的穩(wěn)定性和可靠性。在高壓接線設(shè)計方面需要考量多方面因素，同時應(yīng)該分析建筑類型、用途，綜合多方面信息設(shè)計系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)供電穩(wěn)定性、安全性的前提下，需要確保設(shè)計方案具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)注高壓接線設(shè)計，為使其擁有科學(xué)、有效、安全、便捷等優(yōu)勢，在設(shè)計高壓接線時需要關(guān)注實際情況，從實際出發(fā)設(shè)計高壓接線方案。當(dāng)前建筑一般選擇兩個獨(dú)立的電源推進(jìn)供電工作，在高壓接線設(shè)置方面以單線分段的方式為主，在該方式下可以自行切換，合理應(yīng)用建筑內(nèi)部的兩個電源。建筑安設(shè)的電源，其中一個在日常應(yīng)用，另一個為備用電源。一般不使用分段的形式，但是對于個別特殊情況（比如回路較多的情況），使用分段的方法，可以獲得不錯的效果。在電源進(jìn)線方面可以選擇埋入地與架空的方式。另外，選擇放射方法設(shè)計高壓與低壓系統(tǒng)，可以提高低壓與高壓系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。電氣設(shè)計中電氣設(shè)備的選擇尤為關(guān)鍵，需要加強(qiáng)對該部分內(nèi)容的關(guān)注度，大眾對電氣設(shè)備有較高的要求。電氣設(shè)備應(yīng)用到建筑中需要具備防污染、防火、防潮等功能，設(shè)計人員挑選電氣設(shè)備需要研究設(shè)備功能，需要確保其滿足建筑用戶對電能的使用需求。此外，使用節(jié)能環(huán)保類產(chǎn)品控制電氣設(shè)備成本，由此防止工程超預(yù)算，綜合多方面因素調(diào)整電氣設(shè)備與電纜，保證電氣設(shè)備使用功能達(dá)到國家要求與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這是電氣設(shè)備選擇的基礎(chǔ)，在此前提下思考經(jīng)濟(jì)方面的要求。

3.3基于用電場所做好負(fù)荷設(shè)計

在電氣設(shè)計方面，關(guān)于用電場所的電力負(fù)荷設(shè)計，需要進(jìn)行細(xì)致、合理的分析。在設(shè)計文件中一般會介紹建筑高度面積與用途，在此基礎(chǔ)上給出建筑防火類別、性質(zhì)與電力負(fù)荷等級。闡述相應(yīng)內(nèi)容時不能只是籠統(tǒng)地介紹內(nèi)容，在建筑電力負(fù)荷方面需要給出分級說明。比如，對于高度在24m以下的建筑，每層面積如果超過3000m2，一般需要保證該處消防用水量在25L/s以上。對于此類建筑在防火規(guī)范設(shè)計方面做出規(guī)定，需要采用二級負(fù)荷供電的方式。設(shè)計人員需要查找規(guī)范內(nèi)容，還應(yīng)與給排水、建筑等專業(yè)人員溝通，確定電力負(fù)荷等級。二級負(fù)荷供電可根據(jù)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第3.2.11條規(guī)定，結(jié)合建筑物本身的使用性質(zhì)及外部條件，相應(yīng)選擇適合自身的供電方式。對于高層一、二類建筑，在電力負(fù)荷劃分方面需要注意建筑的性質(zhì)、用途，應(yīng)該從綜合多方面數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，確定電力負(fù)荷等級并提高電力設(shè)計的合理性，確保建筑用電可靠、安全。電氣調(diào)試工作極為重要，是提高用電水平需要關(guān)注的內(nèi)容。應(yīng)該在電纜施工時正確判斷接線方式，還需要使用校正儀進(jìn)行判別。在設(shè)備應(yīng)用前需要檢查設(shè)備外殼，檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子靈活性，查看地下是否接地，這些都是電氣調(diào)試需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。在送電前需要適當(dāng)調(diào)整過載電流，還應(yīng)該記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題并進(jìn)行處理。

4、建筑電氣安裝中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.1建筑電氣的供配電安裝節(jié)能技術(shù)

對于建筑電氣設(shè)備安裝中供配電系統(tǒng)是非常重要的一個組成部分，其安裝主要需要放在以下幾個方面：第一，合理地選擇變電站和變配電所。在靠近建筑負(fù)荷中心的位置要安裝相應(yīng)的箱式變電站，這樣不僅能夠保證電纜供電半徑的縮小，還可以避免在電能整個運(yùn)行過程中出現(xiàn)能源的浪費(fèi)。第二，變壓器設(shè)備數(shù)量和容量的選擇。不同的建筑工程，使用到的變壓器數(shù)量和性能會存在一定的差別，因此要結(jié)合建筑工程的實際使用要求選擇相應(yīng)型號的變壓器設(shè)備。隨著季節(jié)的變化，用電量的改變，需要適量地增加變壓器的數(shù)量，防止出現(xiàn)一些不必要的能源浪費(fèi)問題。第三，明確供配電系統(tǒng)攻略影響的相關(guān)因素。在實際建筑工程的施工過程中電氣節(jié)能技術(shù)可以通過功率補(bǔ)償?shù)确绞綄崿F(xiàn)供配電系統(tǒng)功率的穩(wěn)定。在一些民用建筑工程中，還會采取并聯(lián)、集中控制補(bǔ)償?shù)姆绞?，加?qiáng)對供配電系統(tǒng)的處理這樣可以減少電力能源的損耗。

4.2建筑照明節(jié)能技術(shù)

建筑工程中照明系統(tǒng)是整個電氣安裝非常關(guān)鍵的組成部分，照明系統(tǒng)在實際的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用過程中要注意以下幾個方面：首先，燈具和光源的合理選擇。照明系統(tǒng)的節(jié)能要選擇合理的光源和相應(yīng)規(guī)格的燈具，明確光源和燈具是否性能高效，滿足節(jié)能環(huán)保的要求。在相同電量的情況下，高效節(jié)能燈具的選擇可以更好地節(jié)約能源，減少不必要的光能浪費(fèi)。另外，還需要根據(jù)不同的場所選擇相應(yīng)光源的燈具，保證整個建筑工程的照明效果。最后，對于不同的場所要選擇相應(yīng)的光源，例如走廊和衛(wèi)生間等公共位置不應(yīng)該選擇高能耗、亮度低的白熾燈，在一些公共場所需要選擇緊湊型的熒光燈。除此之外，合理地選擇光源用電配件也是保證整個照明系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。只有堅持科學(xué)的原則，配置相應(yīng)的光源附件才可以發(fā)揮燈具真正的價值和意義。

4.3電力線路的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

電能在整個運(yùn)行的過程中會產(chǎn)生一定的損耗，因此電力線路的截面積和供電方式會影響到電力功率的消耗情況。如果電壓越高，電線的損耗就會越小。但是在實際的應(yīng)用過程中，很多情況下是不能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸送的。因此，設(shè)計人員和技術(shù)人員要提高對電氣負(fù)載能力的重視，做好電氣位置的合理布置，保證整個電力盡量滿足電氣設(shè)備的使用要求。首先，需要將電線的長度盡量的縮小，通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式能夠有效地減少電線的長度。其次，截面積要適當(dāng)增加。如果電源線比較長，就需要對線路的熱穩(wěn)定進(jìn)行分析。在明確整個負(fù)載量的同時，將電源線的截面積盡量增加，這樣能夠減少電能的損耗，還可以實現(xiàn)節(jié)能效果。最后，合理的選擇電力線路材料，通過銅芯線和鋁芯線能夠有效地降低電阻。為了改進(jìn)電氣消防系統(tǒng)，必須確保建筑物中的高安全系數(shù)，這是保證人民生命安全以及財產(chǎn)安全的關(guān)鍵防線。消防系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，技術(shù)水平高，包括自動報警系統(tǒng)、消防銷系統(tǒng)、消防聯(lián)動系統(tǒng)等多個系統(tǒng)。在設(shè)計子系統(tǒng)中存在的電路時，需要采取額外的調(diào)整，以確保在發(fā)生火災(zāi)時正常供電。所以，在設(shè)計電氣時，要重點(diǎn)關(guān)注電氣消防系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計者在對火警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時必須充分考慮到引起火災(zāi)的空間、溫度和濕度因素，并做出規(guī)劃進(jìn)一步完善消防泵啟停系統(tǒng)，考慮到所有人的因素，簡化消防泵關(guān)鍵控制點(diǎn)。設(shè)計合理的消防聯(lián)動控制模式，根據(jù)實際情況選擇總線和多線造型，避免指揮模式與其他消防設(shè)施不兼容。

結(jié)語：

為了使用戶能夠獲得更好地電力服務(wù)，重要的是要正確地設(shè)計建筑的電力，這是整個建筑工程過程中建筑的一個非常重要的組成部分。建筑電氣設(shè)計中存在的問題通過建筑內(nèi)用戶用電的安全性得到最大化，直接影響建筑用電安全目標(biāo)的更好實現(xiàn)。因此，在建筑電氣的實際設(shè)計中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)章制度，參照建筑設(shè)計中的基本原則，關(guān)注用戶在使用時存在的一切需要，進(jìn)行有效設(shè)計工作，不斷進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以便完善建筑功能系統(tǒng)，最后進(jìn)一步發(fā)展設(shè)計。

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