建筑電氣設計中的安全及節(jié)能問題的探討

黎慧中

摘要：本文主要基于建筑電氣設計的一般原則，就建筑電氣的安全性和節(jié)能性設計的重點作了進一步的探討。

關鍵詞：建筑;電氣設計;安全;節(jié)能

建筑電氣設計是建筑設計的重要組成部分，設計過程中要與有關建筑、結構、給排水、暖通、動力和工藝等工種密切協(xié)調配合。其安全性和節(jié)能性設計是建筑安全和建筑節(jié)能的重要體現(xiàn)。對建筑電氣而言，其安全性關乎住者的切身利益，其節(jié)能性關乎住者的財權利益。加強建筑電氣設計的安全性和節(jié)能性設計是基于以人為本，以及落實國家低碳戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向。

一、建筑電氣安全性設計的重點

建筑電氣的安全性設計應著重從電力供應、線路、設備接地、消防控制等幾方面進行了考慮。

（1）電力供應的可靠性是建筑正常發(fā)揮功能的保障。一般情況下，建筑應至少應有兩個獨立的供電源，當然，對一些對電力供應要求較高的建筑以及群體性建筑，其電力供應源應綜合電力負荷及當?shù)仉娋W(wǎng)條件決定。就一般情況下，兩路電源應同時供電，互為備用。除此之上，應考慮裝設應急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機組，且能在主要供電源斷開后15秒鐘內自動恢復供電，保證建筑的常規(guī)用電。

（2）供電線路的安全和可靠關鍵在于線路的規(guī)范設計，供電電路的主線截面不能隨意更改，防止截面變小，使電阻變大，功率過載導致電路發(fā)熱或引發(fā)火災。

（3）對建筑內的各類電氣設備應全面考慮接地設計。

（4）建筑消防系統(tǒng)中有大量的電子設備如火災探測器、消防報警控制器、氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火裝置等，消防系統(tǒng)的安全性設計至關重要。消防線路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：一路引至消防水泵控制柜;另一路則引至消防控制室。

二、建筑電氣節(jié)能設計的重點

在民用建筑中，就電能消耗而言，空調大概占到建筑用電的40～50%，水泵等設備用電占10～15%，照明用電占15～25%，其他設備用電占10～15%左右。從這些基本數(shù)據(jù)可看出空調和照明用電的節(jié)能設計對降低建筑能耗具有重要意義。從大量的建筑電氣設計和應用案例中，目前建筑電氣設計中問題多集中在以下幾個方面，一是建筑外部圍護結構不節(jié)能，造成電氣設備不得不選用較大容量的設備，造成一定程度的被動能耗浪費;二是由于在設計時估算的負荷過大，形成了典型的大馬拉小車，使設備長期處于低效率點運行;三是設備專業(yè)沒有設置必要的調節(jié)裝置，導致系統(tǒng)無法調節(jié)，長期處于運行能耗大的不合理狀況。四是水系統(tǒng)阻力計算時就偏于保守，致使水泵長期處于低效率點運行。五是設備采用變頻技術，但是系統(tǒng)的效率并沒有太大的改善，同時也給供電系統(tǒng)中帶來了更多的諧波分量。下面重點從變壓器的選擇、供配電系統(tǒng)及線路設計、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、照明節(jié)能等方面論述節(jié)能設計的要點。

2.1變壓器的選擇

變壓器節(jié)能的實質就是：降低其有功功率損耗、提高其運行效率。因此，變壓器應選用高導磁的優(yōu)質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造的新系列節(jié)能變壓器。由于“取向”處理，使硅鋼片的磁場方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗;45°全斜接縫結構，使接縫密合性好，可減少漏磁損耗。對分期實施的項目，宜采用多臺變壓器方案，避免輕載運行而增大損耗;內部多個變電所之間宜敷設聯(lián)絡線，根據(jù)負荷情況，可切除部分變壓器，從而減少損耗;對可靠性要求高、不能受影響的負荷，宜設置專用變壓器。

2.2合理設計供配電系統(tǒng)及線路

按經(jīng)濟電流密度合理選擇導線截面，一般按年綜合運行費用最小原則確定單位面積經(jīng)濟電流密度。由于一般工程的干線、支線等線路總長度動轍數(shù)萬米，線路上的總有功損耗相當可觀，所以，減少線路上的損耗必須引起設計足夠重視。由于線路損耗△P∝R，而R=p.L/S，則線路損耗△P與其電導率p、長度L成正比，與其截面S成反比。為此，應從以下幾方面入手：一是選用電導率p較小的材質做導線。銅芯最佳，但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負荷較大的一類、二類建筑中采用銅導線，在三類或負荷量較小的建筑中可采用鋁芯導線。二是減小導線長度L。三是增大線纜截面S。

2.3提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

正確設計和選用變流裝置，對直流設備的供電和勵磁，應采用硅整流或晶閘管整流裝置，取代變流機組、汞弧整流器等直流電源設備;限制電動機和電焊機的空載運轉。設計中對空載率大于50%的電動機和電焊機，可安裝空載斷電裝置;對大、中型連續(xù)運行的膠帶運輸系統(tǒng)，可采用空載自停控制裝置;對大型非連續(xù)運轉的異步籠型風機、泵類電動機，宜采用電動調節(jié)風量、流量的自動控制方式，以節(jié)省電能。條件允許時，采用功率因數(shù)較高的等容量同步電動機代替異步電動機，在經(jīng)濟合算的前提下，也可采用異步電機同步化運行。熒光燈選用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器;氣體放電燈的電感鎮(zhèn)流器，單燈安裝電容器就地補償?shù)?，都可使自然功率因?shù)提高到0.85～0.95。按全國供用電規(guī)則規(guī)定，高壓供電的用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時功率因素應不低于0.9。當自然功率因素達不到上述要求時，應采用電容器人工補償?shù)姆椒?，以滿足規(guī)定的功率因素要求。實踐表明，每千乏補償電容每年可節(jié)電150～200kWh，是一項值得推廣的節(jié)電技術。

2.4照明節(jié)能設計

照明節(jié)能設計應從下列幾方面著手：一是選用高效光源，如一般室內場所照明，應優(yōu)先采用熒光燈或小功率高壓鈉燈等高效光源，如T5細管、U型管節(jié)能熒光燈。二是選用高效燈具，如采用非對稱光分布燈具。由于它具有減弱工作區(qū)反射眩光的特點，在一定的照度下，能夠大大改善視覺條件，因此可獲得較高的效能。三是選用合理的照明方案。采用光通利用系數(shù)較高的布燈方案，優(yōu)先采用分區(qū)一般照明方式。在有集中空調且照明容量大的場所，采用照明燈具與空調回風口結合的形式。在需要有高照度或有改善光色要求的場所，采用兩種以上光源組成的混光照明。室內表面采用高反射率的淺色飾面材料，以更加有效地利用光能。四是采用智能照明控制系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)總線，可采用非屏蔽六類4對對絞電纜（CAT6 UTP），將各種開關模塊R、調光模塊D、場景控制模塊M、時間管理模塊MT等連成網(wǎng)絡，構成總線型拓撲結構。可根據(jù)預設時間、場景，采用紅外感應、移動探測傳感、感光光敏元件等方式，自動開啟或關閉相關區(qū)域照明，并自動調整照度，以滿足不同時段、不同場合的需求，達到舒適、節(jié)能目的。示例如下：

地下停車庫 ：在車庫入口管理處內安裝面板控制開關，用于車庫燈光照明的手動控制。平時在系統(tǒng)中央控制主機的作用下，車庫照明處于自動控制狀態(tài)。在停車區(qū)域采用智能移動探測傳感器HS，當有人或車移動時開啟相應的局部照明，車停好后或人、車離開后延時控制關閉。當有車移動時可以通過主機顯示出來，方便保安和管理人員的管理。根據(jù)車輛停車的實際使用情況，可將一天的照明分成幾個時段，比如上午、中午、下午、晚上、深夜五個時段，通過定時控制軟件的設置，在這些時段內，自動控制燈具開閉的數(shù)量，以控制相關區(qū)域不同時段的不同照度，從而使燈光照明得到有效利用，大大減少了電能的浪費，且保護了燈具、延長了燈具的使用壽命。智能照明控制系統(tǒng)通過開放的TCP/IP協(xié)議，可以方便地與樓宇設備監(jiān)控系統(tǒng)BA集成。

結論與總結：

建筑電氣的安全性和節(jié)能性設計是建筑效能發(fā)揮的重要前提，在建筑電氣設計時必須將安全性和節(jié)能性設計置于重要地位。在安全性方面重點對電力供應、線路、設備接地、消防控制等幾方面加強研究。在節(jié)能性設計則要從建筑能耗總體著手，通過翔實的資料調查掌握建筑電氣能耗的數(shù)據(jù)，通過計算、問題查找、設備控制優(yōu)化以及結合節(jié)能性設備和產(chǎn)品等因素提供最佳電氣設計方案。

參考文獻

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