對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)的分析

何融

（深圳市華陽國際工程設(shè)計(jì)股份有限公司廣州分公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著國內(nèi)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的電氣工程技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中。對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)工作而言，需要嚴(yán)格落實(shí)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，做好電源、消防以及節(jié)能等方面的設(shè)計(jì)，保證建筑、人員、設(shè)備的安全性，并提升供電環(huán)節(jié)的安全性、可靠性水平。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)的重要原則

（1）實(shí)用性原則。設(shè)計(jì)人員在開展電氣設(shè)計(jì)工作期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備選型引起重視。同時(shí)，還要確保電氣設(shè)計(jì)能夠滿足用電量日益增長(zhǎng)的需求。設(shè)計(jì)期間，要將遠(yuǎn)期用電負(fù)荷增長(zhǎng)情況作為設(shè)計(jì)依據(jù)。其次，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑實(shí)際情況做出了解，防止由于滿足不了用電需求而出現(xiàn)電氣改造的問題。此外，確保電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)，保證建筑內(nèi)部各類用電設(shè)施能夠滿足其工作狀態(tài)。

（2）經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)建筑的工程建設(shè)造價(jià)進(jìn)行充分的考量，并且還要結(jié)合當(dāng)前國情，提高建筑電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性效果，確保電氣工程運(yùn)行期間能夠降低能源消耗。此外，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到建筑的節(jié)能效果，并對(duì)周圍環(huán)境起到保護(hù)作用。

（3）節(jié)能性原則[1]。建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，要采取可行、合理的節(jié)能措施，減少能源的消耗。比如，建筑電氣設(shè)計(jì)中，變壓器、傳輸線路功率損耗都屬于可控?fù)p耗的范疇，通過加大控制力度，提高建筑的節(jié)能效果。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

2.1 電源設(shè)計(jì)

為滿足建筑的用電需求，可以在建筑電氣設(shè)計(jì)中設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的電源。如此一來，便能提高供電過程的可靠性。具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，電源數(shù)量可以結(jié)合實(shí)際的負(fù)荷大小做出調(diào)整。同時(shí)，還要與當(dāng)?shù)氐碾娏Σ块T做好溝通，明確當(dāng)?shù)氐膶?shí)際電網(wǎng)情況之后再做決定。其次，大多情況下兩路同時(shí)供電，互為備用。此外，電氣設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑的實(shí)際用電情況，專門設(shè)計(jì)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組。在特殊的情況下，能夠在15s 內(nèi)迅速自動(dòng)啟動(dòng)供電，保證建筑內(nèi)部各類設(shè)施的正常運(yùn)行，為疏散照明以及消防設(shè)備等供電。

2.2 消防設(shè)計(jì)

對(duì)于消防設(shè)計(jì)而言，主要進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容（圖1）。需要注意的是，電氣消防設(shè)計(jì)與給排水工程、暖通工程、土建工程之間有著密切的聯(lián)系，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與相關(guān)人員做好溝通協(xié)調(diào)，確保電氣消防設(shè)計(jì)的安全性、可靠性，使得消防功能得到充分的發(fā)揮。一方面，設(shè)計(jì)期間應(yīng)當(dāng)遵循“預(yù)防為主，消防結(jié)合”的基本原則。另一方面，對(duì)于主電源、備用電源的設(shè)計(jì)，線路要分別進(jìn)行敷設(shè)，并且要將線路敷設(shè)在不同的金屬線槽內(nèi)部[2]。如果需要將其敷設(shè)在同一個(gè)金屬線槽內(nèi)，二者之間應(yīng)當(dāng)增加隔離板，并且還要在線槽的外部涂上防火涂料，改善線槽的防火能力。

2.3 防雷電設(shè)計(jì)

建筑防雷電設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜性、系統(tǒng)性的工作，需要建立完善的防護(hù)體系。防雷電設(shè)計(jì)的基本原理是為雷電流提供良好的泄放通道，主要采用的措施有分流、均衡電位以及屏蔽、合理布線、接地等。通過做好建筑電氣防雷設(shè)計(jì)工作，能夠最大限度的保證建筑內(nèi)部的人身安全。首先，分流設(shè)計(jì)期間，可以采用引下線的方式把接閃器上的雷電流順暢的泄放到大地。分流的效果與引下線的數(shù)量有著密切的關(guān)系，隨著引下線數(shù)量的增多，每根引下線所通過的雷電流就會(huì)減少，感應(yīng)范圍也將隨之減小。如果建筑物的高度超過30m，那么要從30m 算起，每隔6m 左右沿著建筑物的四周設(shè)計(jì)水平避雷帶，同時(shí)還要和引下線相連。如此一來，便可以降低引下線的電感，并且還能減少反擊電壓。其次，均衡電位設(shè)計(jì)。均衡電位主要指的是建筑的各個(gè)部位都能夠構(gòu)成同一電位（等電位）。設(shè)計(jì)期間，需要把建筑每個(gè)部位的結(jié)構(gòu)鋼筋與內(nèi)部各種類型的設(shè)備金屬外殼、金屬管道連接，使之成為統(tǒng)一的導(dǎo)電體。這樣一來，建筑的內(nèi)部就不會(huì)存在電位差等問題，進(jìn)而避免了反擊問題的發(fā)生，保證了內(nèi)部人員的安全。此外，就是屏蔽設(shè)計(jì)。通過開展屏蔽設(shè)計(jì)，能夠內(nèi)部的各類通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)起到良好的保護(hù)作用。同時(shí)，建筑內(nèi)部可能存在大量的精密儀器、微電子設(shè)備等，做好屏蔽設(shè)計(jì)也能起到良好的保護(hù)作用。需要注意的是，防雷裝置接閃期間，容易對(duì)內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾問題，且易受到電波的電磁輻射。為解決此類問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)頂板、墻體以及梁、柱等結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，使建筑形成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠，進(jìn)入能夠屏蔽掉電磁脈沖產(chǎn)生的危害。綜合防雷接地系統(tǒng)如圖2 所示。

2.4 高低配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一方面，對(duì)于高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，隨著建筑層數(shù)與體量的不斷增大，上文中提到需要設(shè)計(jì)兩路相對(duì)獨(dú)立的電源進(jìn)行供電。具體設(shè)計(jì)期間，高壓應(yīng)當(dāng)采用自動(dòng)切換單母線分段，且二者互為備用關(guān)系。其中，母線分段數(shù)量受到電源進(jìn)線回路數(shù)的影響，設(shè)計(jì)期間應(yīng)當(dāng)引起重視。另一方面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際情況，做好高壓系統(tǒng)、低壓干線配電方式的選擇。大多情況下，主要使用的是放射式系統(tǒng)，每個(gè)樓層的配電系統(tǒng)可以采用混合式系統(tǒng)。對(duì)于電力管道豎井，設(shè)計(jì)時(shí)可以采用插接式母線槽，由于水平干線走線難度較大，設(shè)計(jì)期間宜使用全塑電纜以及豎井母干線進(jìn)行聯(lián)接[3]。同時(shí)，還要在每一層的樓豎井位置，單獨(dú)設(shè)計(jì)層間配電室。如果建筑的層數(shù)相對(duì)較多，且用電負(fù)荷過大，可以按照層數(shù)分區(qū)供電。除此之外，還可以將變壓器分散的設(shè)計(jì)在建筑的地下層、中間層或者是最頂層。另外，就低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，各級(jí)開關(guān)宜選用自動(dòng)空氣開關(guān)。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)按要求設(shè)置瞬時(shí)、短延時(shí)以及長(zhǎng)延時(shí)三級(jí)過流保護(hù)裝置。對(duì)于自動(dòng)空氣開關(guān)的各級(jí)保護(hù)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行選擇性配合，避免越級(jí)跳閘等問題的發(fā)生。

2.5 節(jié)能設(shè)計(jì)

節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，既不可以限制建筑的使用功能，損害建筑的使用需求。同時(shí)，也不能過于追求投資的最小化，而是應(yīng)合理做好建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，提高電氣系統(tǒng)的實(shí)用性效果。設(shè)計(jì)期間，可以通過提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，降低設(shè)備的電能損耗，并盡可能多的選用節(jié)能設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)均衡負(fù)荷。設(shè)計(jì)人員需要合理選取設(shè)計(jì)系數(shù)，降低線路損耗問題，減少設(shè)備運(yùn)行期間的維護(hù)費(fèi)用。上述措施的應(yīng)用，能夠顯著提高電力能源的綜合利用率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能效果。首先，在開展照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要確保照明設(shè)施不產(chǎn)生眩光的問題，并選用高效率的照明燈具。室內(nèi)宜選用高反射比的材料，提高光線的利用率。其次，要定期開展天然采光設(shè)施、人工照明設(shè)施的清潔工作，提高其照明效果。此外，對(duì)于配電變壓器系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)而言，應(yīng)當(dāng)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，根據(jù)變壓器無功率經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，對(duì)其做出優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低電能的消耗。另外，由于建筑電氣設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)事先熟悉各種類型的圖紙，提高電氣設(shè)計(jì)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化效果，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行解決。最后，由于建筑內(nèi)部有著較多的接地系統(tǒng)，比如防雷接地、設(shè)備接地等。如果將這些接地系統(tǒng)分開設(shè)計(jì)，那么其難度將大大增加[4]。鑒于此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合電氣設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，合理選用各個(gè)系統(tǒng)的共用接地體。需要注意的是，不能使用共同接地線。

2.6 智能電氣設(shè)計(jì)

智能電氣設(shè)計(jì)是整個(gè)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，隨著智能化時(shí)代的到來，越來越多的智能控制技術(shù)應(yīng)用到電氣工程設(shè)計(jì)工作中來。具體設(shè)計(jì)期間，應(yīng)注意以下問題：一方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循“先進(jìn)、可靠、實(shí)用”的基本原則。在此期間，應(yīng)當(dāng)從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行考慮，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，減少工程投資成本。另一方面，設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合工程的實(shí)際情況，遵循“實(shí)事求是、因地制宜”的基本原則，對(duì)不同系統(tǒng)、設(shè)備的適用范圍做出研究，并從項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)，選用合理的智能控制系統(tǒng)與設(shè)備，確保其功能得到充分發(fā)揮，同時(shí)又達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)的目的。智能化系統(tǒng)如圖3 所示。

2.7 電梯井道設(shè)計(jì)

電梯井道的設(shè)計(jì)主要包含兩部分內(nèi)容：照明供電設(shè)計(jì)、檢修插座設(shè)計(jì)。首先，具體設(shè)計(jì)工作中應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。對(duì)于電氣設(shè)備而言，主要由電梯生產(chǎn)廠家提供成套的設(shè)計(jì)方案。在開展電梯井道照明電源的設(shè)計(jì)工作期間，應(yīng)當(dāng)和專用回路進(jìn)行良好的連接，同時(shí)還要保證電源可以滿足電壓安全等方面的要求。通常情況下，設(shè)計(jì)人員對(duì)于電梯機(jī)房配電箱的設(shè)計(jì)，會(huì)在照明專用回路連接一個(gè)變壓器，確保運(yùn)行期間可以把電壓轉(zhuǎn)化成安全應(yīng)用電壓（36V）。同時(shí)，還要將其與井道照明燈進(jìn)行連接。此外，井道照明燈設(shè)計(jì)工作中，要確保與坑頂、坑底的距離均在0.5m 左右，并且還要控制好與相鄰照明燈之間距離，二者之間相隔7m 為宜。如果電梯井道的距離比較長(zhǎng)，需要安裝的燈具設(shè)備也會(huì)隨之增多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器的容量做出準(zhǔn)確的驗(yàn)算，確保滿足使用要求。此外，在電梯井道坑底內(nèi)部，還應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)固定的單相電源插座，插座與坑底的距離要控制在1m 左右[5]。

2.8 變配電所設(shè)計(jì)

變配電所設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，其位置會(huì)受到場(chǎng)地高低的影響，如果地勢(shì)較低可能被積水侵蝕。如果變配電所所處的位置相對(duì)較低，或?qū)⑵湓O(shè)計(jì)在建筑的地下停車場(chǎng)等位置。在受到強(qiáng)降雨天氣的影響下，極有可能被雨水淹沒，進(jìn)而影響到供電的穩(wěn)定性。除此之外，如果地下室地勢(shì)比較低矮，同時(shí)沒有開展防水測(cè)試等工作，也可能存在積水的問題，這對(duì)于電氣設(shè)備會(huì)產(chǎn)生致命性危害，甚至影響到周圍居民的安全性。鑒于此，對(duì)于變配電所的設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)做好選址工作，盡可能提高變配電所的高程，必要時(shí)要應(yīng)做好防水措施，防止地下水滲漏所導(dǎo)致的安全性問題。常見變配電所如圖4 所示。

3 結(jié)語

建筑電氣設(shè)計(jì)牽扯的內(nèi)容比較多，設(shè)計(jì)時(shí)既要避免能源浪費(fèi)、投資成本增加的問題，同時(shí)還要提高電氣設(shè)計(jì)的可靠性、安全性，提升電氣系統(tǒng)的實(shí)用性效果，確保各項(xiàng)功能得到充分的發(fā)揮。設(shè)計(jì)期間，要重點(diǎn)做好電源、消防、防雷以及節(jié)能設(shè)計(jì)，提高電氣設(shè)計(jì)整體水平。